5G-teknologiaan perustuvilla ratkaisuilla voidaan tukea kestävää kehitystä pienentä-mällä ympäristökuormitusta yhteiskunnan eri osa-alueilla. Samalla voidaan parantaa niin yhteiskunnan ja teollisuuden toimintoja kuin yksittäisen ihmisen arkea. Ilmastokriisin rat-kaisemisen ja kestävän kehityksen kannalta on tärkeää, että 5G:n käyttöönottoa ediste-tään muun muassa liikenteessä, teollisuudessa sekä maataloudessa. On selvää, etteivät 5G:n aiheuttamat päästöt voi olla enempää kuin sen avulla laskettavat. Jotta uudesta teknologiasta saadaan merkittävää hyötyä ilmastokriisin ratkaisemisessa, tulee varmis-taa, että aiheutettavien ja säästettävien päästöjen ero on mittava.
5G-teknologia itsessään säästää energiaa verrattuna aiempiin verkkosukupolviin. Ener-giankulutuksen optimointi perustuu pitkälti 5G:n keskeisiin ominaisuuksiin: suuremman tiedonsiirtonopeuden avulla sama määrä tietoa voidaan lähettää tehokkaammin kuin aiemmissa verkkosukupolvissa. Lisäksi 5G:n verkkoarkkitehtuuri ja verkon viipalointi mahdollistaa signaalien hallinnan tehostamisen ja vain tarpeellisen tiedon liikuttamisen.
Verkon ominaisuuksia ja käyttökohteita voidaan muokata dynaamisesti, mikä mahdollis-taa verkon monipuolisemman ja tehokkaamman käytön.
5G:n avulla on mahdollista laskea kasvihuonekaasupäästöjen määrää etenkin sellaisilla yhteiskunnan osa-alueilla, joissa päästöjen määrä on merkittävä. Pääosin säästöjä saa-daan 5G:n mahdollistamalla ennakoinnilla, tehokkaammalla tiedonsiirrolla sekä reaaliai-kaisen datan hyödyntämisessä päätöksenteossa. Työssä esiteltiin tarkemmin 5G-ratkai-sujen vaikutukset liikenteessä, maataloudessa sekä teollisuudessa.
Liikenteessä säästöjä saadaan aikaiseksi dynaamisella liikenteenohjauksella, jossa au-tot ja muut liikenteen käyttäjät viestivät toistensa kanssa. Samalla liikenteenohjausjär-jestelmä voi reagoida muuttuviin liikennetilanteisiin, jolloin voidaan välttää liikenneruuh-kat ja tehostaa autoilua. Lisäksi yksityisautoilun määrää on mahdollista laskea älykkäi-den kulkemispalveluiälykkäi-den avulla.
Maataloudessa kasvihuonekaasupäästöjä lasketaan tehostamalla viljelyprosesseja: ve-denkulutusta voidaan vähentää ja hävikin määrää pienentää. Eri puolilla maailmaa on käynnissä erilaisia pilotteja, kuten Hollannin Robotti-robotti, jota käsiteltiin laajemmin lu-vussa 3.3. Keskeistä maataloudessa on satoon ja viljelyyn liittyvän tiedon mittaaminen, seuranta ja ennakointi. Teollisuudessa merkittävät tulokset perustuvat reaaliaikaiseen mittaukseen, automaatioon sekä ennakointiin. Tuotantoa voidaan seurata aiempaa
te-hokkaammin tuotantolinjojen osien kommunikoidessa keskenään. Samalla saadaan re-aaliaikaista dataa, jonka avulla säästetään resursseja ja energiaa. Lisäksi huoltoja en-nakoidaan ja tuotantokatkokset voidaan välttää. 5G mahdollistaa myös aiempaa tarkem-man tuotannon ja materiaalien säästämisen, millä on vaikutus teollisuuden ympäristö-kuormitukseen. Toteutetuissa piloteissa on parannettu tuotannon tehokkuutta merkittä-västi.
5G:n käyttöönotossa on vielä merkittäviä haasteita, jotka perustuvat monimutkaiseen verkkoarkkitehtuuriin sekä poliittiseen sääntelyyn. Energiatehokkaan 5G-teknologian hyödyntäminen vaatii uudenlaista verkkoarkkitehtuuria, mikä on ollut tutkimuksen keski-össä. Lisäksi laitteistokustannukset tulee pitää tarpeeksi pienenä, jotta investoinnit verk-koarkkitehtuuriin eivät ole liian suuria ja osaltaan este 5G:n käyttöönotolle.
Poliittinen sääntely sisältää taajuusalueet sekä poliittisen ohjauksen tuottamat mahdolli-suudet. EU:lla on oma roolinsa poliittisessa ohjaamisessa, mutta lopulta yksittäiset valtiot vastaavat taajuusalueiden käytön laajuudesta ja käyttökohteista. Lisäksi tarvitaan eet-tistä keskustelua 5G:n mahdollistamista ratkaisuista, kuten itseohjautuvista autoista, jotta ratkaisut voidaan ottaa käyttöön ja ympäristökuormitusta vähentää. Julkisten ja yk-sityisten toimijoiden tekemät investoinnit voivat osaltaan edistää 5G:n käyttöönottoa.
Kaiken kaikkiaan 5G-teknologia tarjoaa paljon mahdollisuuksia ympäristökuormituksen pienentämiseksi yhteiskunnan eri osa-alueilla, mutta teknologia ei ole vielä täysin valmis käyttöönotettavaksi vaan vaatii vielä edistämistä eri toimijoiden osalta.
LÄHTEET
[3] J. Rodriguez, Fundamentals of 5G Mobile Networks, 1st ed. New York: WILEY, 2015.
[4] O. I. Abdullaziz et al., “Energy monitoring and management in 5G integrated fronthaul and backhaul,” Jul. 2017, doi: 10.1109/EuCNC.2017.7980760.
[5] D. M. West, “Achieving sustainability in a 5G world,” 2016.
[6] GSMA, “Smart Farming: Weed Elimination with 5G Autonomous Robots,” 2020.
[Online]. Available: https://www.gsma.com/iot/resources/smart-farming-weed-elimination-with-5g-autonomous-robots/.
[7] T. Svensson, “5G enables communicating gadgets and sustainability,” Aug. 31, 2020. https://www.chalmers.se/en/departments/e2/news/Pages/5G-enables-communicating-gadgets-and-sustainability.aspx (accessed Sep. 12, 2020).
[8] B. Beheshti, “What 5G means for smart cities,” Oct. 23, 2019.
https://www.smartcitiesworld.net/opinions/opinions/what-5g-means-for-smart-cities (accessed Sep. 12, 2020).
[9] Traficom, “Selvitys 5G:n kyberturvallisuudesta,” 2019, [Online]. Available:
https://www.kyberturvallisuuskeskus.fi/sites/default/files/media/file/Selvitys 5Gn kyberturvallisuudesta yhteenveto.pdf.
[10] P. Gemma, “5G for Smart Sustainable Cities,” 2018.
[11] T. Han, X. Ge, L. Wang, K. S. Kwak, Y. Han, and X. Liu, “5G converged cell-less communications in smart cities,” IEEE Commun. Mag., vol. 55, no. 3, pp. 44–50, Mar. 2017, doi: 10.1109/MCOM.2017.1600256CM.
[12] Q. Wu, G. Y. Li, W. Chen, D. W. K. Ng, and R. Schober, “An Overview of Sustainable Green 5G Networks,” IEEE Wireless Communications, vol. 24, no. 4.
pp. 72–80, Sep. 30, 2017, doi: 10.1109/MWC.2017.1600343.
[13] M. C. Suciu and Adrian Petre, “The Role of 5G Technology in Sustainable Development of Smart Cities,” 2019, doi: 10.35219/eai1584040930.
[14] C. Fang, “Coverage Analysis and Cooperative Hybrid Pre-coding for 5G Cellular Networks.”
[15] Nokia, “How 5G is bringing an energy efficiency revolution,” 2020.
https://onestore.nokia.com/asset/207360?_ga=2.65084398.1737678287.160535 5384-1198281044.1605355384 (accessed Jun. 18, 2020).
[16] R. Vannithamby and S. Talwar, Towards 5G : applications, requirements &
candidate technologies. West Sussex: Chichester, 2017.
[17] YIT, “Mall of Triplassa kehitetään älykästä kaupunkia 5G:n ja esineiden internetin avulla,” 2020. https://www.yit.fi/ytimessa/mall-of-tripla-5g (accessed Jun. 12, 2020).
[18] M. H. Alsharif, A. H. Kelechi, J. Kim, and J. H. Kim, “Energy efficiency and coverage trade-off in 5G for eco-friendly and sustainable cellular networks,”
Symmetry (Basel)., vol. 11, no. 3, Mar. 2019, doi: 10.3390/sym11030408.
[19] N. Piovesan, A. Fernandez Gambin, M. Miozzo, M. Rossi, and P. Dini, “Energy sustainable paradigms and methods for future mobile networks: A survey,”
Computer Communications, vol. 119. Elsevier B.V., pp. 101–117, Apr. 01, 2018, doi: 10.1016/j.comcom.2018.01.005.
[20] Liikennefakta, “Liikenteen kasvihuonekaasupäästöt ja energiankulutus,” 2020.
https://www.liikennefakta.fi/ymparisto/paastot_ja_energiankulutus (accessed Aug. 24, 2020).
[21] T. Svensson and E. Bohlin, “5G – the start of our smart society,” Jun. 16, 2020.
https://www.chalmers.se/en/areas-of-advance/ict/news/Pages/5G-–-the-start-of-our-smart-society.aspx (accessed Aug. 24, 2020).
[22] S. Zhang, N. Zhang, S. Zhou, J. Gong, Z. Niu, and X. S. Shen, “Energy-Sustainable Traffic Steering for 5G Mobile Networks,” IEEE Commun. Mag., vol.
55, no. 11, pp. 54–60, Nov. 2017, doi: 10.1109/MCOM.2017.1700022.
[23] J. Malmodin and P. Bergmark, “Exploring the effect of ICT solutions on GHG emissions in 2030,” 2015, doi: 10.2991/ict4s-env-15.2015.5.
[24] S. Beloe, “5G and Sustainability,” Jan. 28, 2019. https://www.whebgroup.com/5g-and-sustainability/ (accessed Jun. 11, 2020).
[25] J. Bhushan, “How can 5G & IoT enable exponential climate action?,” Aug. 29, 2019. https://www.ericsson.com/en/blog/2019/4/brighter-futures-5g-climate-action.
[26] IEA, “Buildings: A source of enormous untapped efficiency potential,” 2020.
https://www.iea.org/topics/buildings (accessed Aug. 26, 2020).
[27] T. Tukiainen, “5G Sustainable Smart Cities,” 2020.
[28] Traficom, “5G-innovaatiokisa,” Mar. 31, 2020.
https://www.traficom.fi/fi/viestinta/viestintaverkot/5g-innovaatiokisa (accessed Jul. 13, 2020).
[29] S. K. Routray and K. P. Sharmila, “Green initiatives in 5G,” in Proceeding of IEEE - 2nd International Conference on Advances in Electrical, Electronics, Information, Communication and Bio-Informatics, IEEE - AEEICB 2016, Aug. 2016, pp. 617–
621, doi: 10.1109/AEEICB.2016.7538363.
[30] GSMA, “5G Global Launches & Statistics,” 2020.
https://www.gsma.com/futurenetworks/ip_services/understanding-5g/5g-innovation/ (accessed Oct. 11, 2020).
[31] D. Rapone, D. Sabella, and M. Fodrini, “Energy efficiency solutions for the mobile network evolution towards 5G: An operator perspective,” May 2015, doi:
10.1109/SustainIT.2015.7101367.
[32] EU, “Autojen hiilidioksidipäästöt: tietoa ja tilastoja,” 2019.
https://www.europarl.europa.eu/news/fi/headlines/society/20190313STO31218/a utojen-hiilidioksidipaastot-tietoa-ja-tilastoja (accessed Sep. 06, 2020).
[33] J. Liu et al., “High-Efficiency Urban Traffic Management in Context-Aware Computing and 5G Communication,” IEEE Commun. Mag., vol. 55, no. 1, pp. 34–
40, Jan. 2017, doi: 10.1109/MCOM.2017.1600371CM.
[34] P. Eloranta, “5G Enabled Road Safety Services,” 2020. [Online]. Available:
www.celticplus.eu.
[35] Liikenne- ja viestintäministeriö, “ICT-alan ilmasto ja ympäristöstrategiaa valmistelevan työryhmän väliraportti,” 2020. [Online]. Available:
https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/162307.
[36] T. Sarajisto, “Esimerkkejä kuinka 5G auttaa rakentamaan kestävämpää tulevaisuutta,” 2020.
[37] B. Barbora and G. Archer, “Does sharing cars really reduce car use?,” 2017.
https://www.transportenvironment.org/sites/te/files/publications/Does-sharing-cars-really-reduce-car-use-June 2017.pdf (accessed Sep. 11, 2020).
[38] H. Heinonen, “5G ja vähähiilisyyttä tukevat dronepalveluratkaisut,” 2020.
[39] Forbes, “How The 5G Era Could Help Build A More Sustainable Future,” Oct. 21, 2019. https://www.forbes.com/sites/tmobile/2019/10/21/how-the-5g-era-could-help-build-a-more-sustainable-future/?sh=2ecd4513664f (accessed Sep. 12, 2020).
[40] D. Bushaus, “Do drones dream of electric sheep?,” Sep. 2016.
https://inform.tmforum.org/internet-of-everything/2016/09/drones-dream-electric-sheep/ (accessed Oct. 17, 2020).
[41] V. Estes, “5G made waves at CES but has long road to relevance on-farm,” Jan.
27, 2020. https://agfundernews.com/5g-made-waves-at-ces-but-has-long-road-to-relevance-on-farm.html (accessed Oct. 11, 2020).
[42] M. Bacco, P. Barsocchi, E. Ferro, A. Gotta, and M. Ruggeri, “The Digitisation of Agriculture: a Survey of Research Activities on Smart Farming,” Array, vol. 3–4, p. 100009, Sep. 2019, doi: 10.1016/j.array.2019.100009.
[43] A. Mehta, “5G smart farming could propel ‘third green revolution,’” Sep. 17, 2018.
https://disruptive.asia/5g-smart-farming-green-revolution/ (accessed Oct. 17, 2020).
[44] J. Falk and O. Gaffney, “Exponential Roadmap,” Sep. 2019.
https://exponentialroadmap.org/wp- content/uploads/2019/09/ExponentialRoadmap_1.5_20190919_Single-Pages.pdf (accessed Sep. 24, 2020).
[45] U. Engström, “5G Enabled Manufacturing,” Oct. 05, 2018.
https://www.ericsson.com/en/blog/2018/10/5g-enabled-manufacturing (accessed
Jun. 11, 2020).
[46] Nokia, Nokia Oulu Manufacturing Facility Use Case. 2019.
[47] M. Massaro, “Who is in charge of the radio waves in Europe?,” Feb. 20, 2017.
https://www.chalmers.se/en/departments/tme/news/Pages/Maria-massaro-researches-radio-spectrum-regulation.aspx (accessed Aug. 24, 2020).
[48] Traficom, “Taajuussuunnittelusta etua uusille innovaatioille,” Jun. 26, 2019.
https://www.traficom.fi/fi/viestinta/viestintaverkot/taajuussuunnittelusta-etua-uusille-innovaatioille (accessed Aug. 24, 2020).
[49] M. Fallgren, B. Cellarius, M. Dillinger, A. E. Fernandez, Z. Li, and S. Allio,
“5GCAR: Executive Summary,” Dec. 10, 2019. https://5gcar.eu/wp-content/uploads/2019/12/5GCAR-Executive-Summary-White-Paper.pdf
(accessed Aug. 22, 2020).
[50] L. Fuhr, “5G and the sustainability riddle,” Nov. 12, 2019.
https://www.politico.eu/sponsored-content/5g-and-the-sustainability-riddle/
(accessed Oct. 11, 2020).
[51] B. Gholampooraruadzi, Hämmäinen Heikki, Vijay Sunny, and Savisalo Anssi, Scenario Planning for 5G Light Poles in Smart Cities. IEEE, 2017.