Les systèmes de communication consomment peu d’énergie au regard de la consommation globale, mais le nombre d’utilisateurs augmente et le nombre de messages par abonné tend également à s’accroître. La perspective de 2050, avec probablement 9 milliards d’habitants, nécessite d’évaluer l’importance des demandes filaires ou sans fil. Il est temps de se préoccuper de l’écologie en matière de communications et d’informatiques (Green ICT).
La demande globale en énergie
La demande globale en énergie, qui est évaluée autour de 11 Gtep (soit onze milliards de tonnes d’équivalent pétrole, une TEP valant environ 7,3 barils de pétrole ou 42 Gjoules) devrait tripler d’ici 2050, si les usages devaient demeurer au niveau d’aujourd’hui. Sans évoquer ici les conséquences possibles sur le taux d’émission en gaz carbonique (CO2), il reste encore à évaluer si la production énergétique de 2050 sera en mesure de répondre à la demande dans toutes les régions du monde. En particulier, il faudrait prévoir, selon les experts, une production électrique 75 % plus importante que celle d’aujourd’hui ! Oublions ici les débats inévitables sur l’origine possible de toute cette production d’énergie nécessaire, nucléaire, renouvelable ou fossile ! Selon une étude européenne réalisée pour les besoins du projet BONE (Building the future Optical Network in Europe), le nombre d’Internautes s’accroît de 20 % par an sur le plan mondial et il est nécessaire d’examiner les différents moyens permettant de réduire la consommation énergétique induite par les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) en se fixant des objectifs adaptés. Bien que selon l’OCDE, la part dévolue aux Technologies de l’Information ne soit que de 2 % de la consommation électrique totale, la question essentielle est de savoir si nos systèmes de communications sont adaptés à l’augmentation annoncée de la demande.
Green Touch d’Alcatel-Lucent
Initié à l’origine par Alcatel-Lucent, le projet Green Touch vise à réduire la consommation électrique des équipements de télécommunications. Vingt-cinq projets de recherche internationaux sont conduits par ce Consortium qui rassemble laboratoires de recherche, universités, exploitants et équipementiers de télécoms afin de créer les technologies nécessaires pour rendre les réseaux de communications mille fois plus efficaces énergétiquement qu’ils ne le sont aujourd’hui. La limite physique est peut-être d’un ordre de grandeur de 10 000, mais un premier examen montre qu’un potentiel de réduction d’au moins 30 est possible, par exemple en redessinant les antennes pour qu’elles soient focalisées vers le téléphone mobile seulement.
Consommation d’énergie dans le cœur de réseau.
Dans les cœurs de réseau, comme 90 % de la consommation s’effectuent dans les centres et 10 % sur les liaisons, les choix sont limités et la réduction de la consommation d’énergie y est beaucoup plus difficile. Les routeurs de cœur de réseau consomment entre 0,1 et 0,01 W par Mbit/s, c’est-à-dire, beaucoup moins que les routeurs d’accès. Les nouvelles technologies mettent sur le marché des routeurs beaucoup plus économes en énergie que ceux d’hier (moins 50 %).
La consommation d’énergie dans les réseaux d’accès
Les exploitants de réseaux sont préoccupés par la consommation des équipements dans le réseau d’accès, car celle-ci est importante et elle varie beaucoup selon les systèmes utilisés (filaires ou sans fil).
En filaire, comme en radio, l’augmentation de la distance et l’élévation des débits nécessitent l’utilisation d’une puissance électrique plus forte, le support en fibre optique paraissant plus adapté pour les longues distances, malgré la nécessité de la double conversion des signaux électriques en signaux optiques.
Très sommairement, et pour des faibles densités d’abonné, il apparaît que le G-PON offre la plus faible consommation en réseau d’accès avec 1 W par abonné entre 8 Mbit/s et 1 Gbit/s. Puis vient le DSL avec 5 à 10 W par abonné pour des débits compris entre 6 à 60 Mbit/s, le HFC et le FTTN. Ensuite, apparaissent le LTE (18 W/abonné), le WiMAX (27 W/abonné) et l’UMTS/HSPA (avec 68 W par abonné) pour des débits inférieurs à 100 Mbit/s. Mais le Point-à-Point optique, performant en débit, consomme quand même jusqu’à 80 W par abonné ! Ces chiffres ne tiennent pas compte de la nécessité de refroidir les équipements lorsque nécessaire pour maintenir la qualité de service. Ils mériteraient d’autre part, d’être révisés pour les fortes densités d’abonnés.
Au domicile de l’utilisateur
Un modem DSL consomme entre 5 à 10 Watts, ce qui est beaucoup plus faible qu’une entrée optique. Un ordinateur consomme jusqu’à 350 Watts en service, sans parler de ses périphériques.
Réduire la consommation énergétique
Les solutions suivantes sont en cours d’étude ou de réalisation :
Nouvelles technologies de composants moins exigeants en énergie :
Sélection des meilleures structures de réseau d’accès (groupements d’abonnés) ;
Extinction possibles de certaines lignes non actives ;
Utilisation d’antennes dynamiques en technologie radio, etc.
Globalement, une réduction de la consommation des réseaux de communication de l’ordre de 20 à 50 % pourrait être atteinte à l’occasion du renouvellement des équipements. Cette réduction annoncée devrait cependant se combiner avec une augmentation notable du nombre d’abonnés utilisateurs de services et d’applications en haut débit.
Sources : IEEECommunications Magazine (11/2010 et 06/2011), Alcatel-Lucent News, The New York Times, etc.
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