La 5G, une technologie au cœur des questions environnementales actuelles. La 5G fait l’objet d’un intérêt croissant de l’opinion publique, notamment en ce qui concerne le calcul de son impact environnemental. Les prises de position en ce sens s’appuient souvent sur des arguments erronés, qu’il convient de corriger ou compléter pour un débat de société sain. En tant qu’organisme rassemblant les acteurs de la filière des télécommunications en France, le CSF « Infrastructures numériques » souhaite par ce livre blanc apporter sa vision de spécialiste de ce sujet complexe, et en particulier corriger certaines idées fausses qui circulent sur la 5G.Sur les questions liées à l’environnement, les inquiétudes s’articulent en général autour de deux points :

• Le numérique, et en particulier les réseaux mobiles, pourraient engendrer une spirale de consommation énergétique ascendante et difficilement contrôlable ;
• Quand bien même la technologie 5G serait plus efficace que les générations précédentes, elle contribuerait à accroitre les usages bien au-delà du gain d’efficacité qu’elle apporte et serait, au final, l’outil d’une explosion de la consommation énergétique (« effet rebond »).

La 5G, une révolution des usages et de l’efficacité énergétique

La 5G est la 5^ème génération de systèmes mobile, conçue pour répondre aux besoins croissants de connecter plus d’objets avec des performances individualisées, tout en répondant aux besoins d’efficacité économique et écologique et en utilisant les dernières avancées technologiques. La 5G vise une grande diversité d’applications, incluant le très haut débit (eMBB), la connexion d’un nombre massif d’objets connectés (mMTC) et les communications critiques à très faibles latence et très haute fiabilité (URLLC). Si un réseau 5G regroupant toutes les fonctionnalités n’est pas attendu avant 2023 ou 2024 (la normalisation est toujours en cours), les premiers équipements sont testés et déployés depuis 2019 dans différents pays sur tous les continents. La Corée, par exemple, a activé les premiers abonnement 5G grand public en avril 2019.

La 5G s’illustre par une efficacité énergétique accrue par rapport aux précédentes générations de réseaux mobiles, grâce à :

• Une normalisation soucieuse d’efficacité énergétique: réduction de la signalisation entre le réseau et les terminaux et modes de mise en veille avancés pour des équipements lorsqu’ils n’ont pas de trafic à transmettre ;
• Des efforts d’optimisation sur toute la chaine (cœur de réseau, accès et terminaux) : intégration et densification des composants amenant une amélioration d’un facteur 20 ou plus de l’efficacité énergétique des réseaux mobiles 5G vs. la 4G ;
• La réduction de la consommation de moitié, annoncée par certains constructeurs de terminaux.

Une évaluation difficile de la consommation et de l’impact carbone du numérique

Le numérique représenterait 1,4% des émissions carbone globales pour 3,6% de la consommation électrique^[1]. L’évaluation de l’empreinte carbone du numérique fait cependant polémique pour deux principales raisons : les données utilisées pour la modélisation sont parfois parcellaires ou datées et les méthodologies d’évaluation sont disparates et font l’objet de controverses. Ainsi :

• La consommation énergétique du numérique serait, selon un certain nombre d’études et contrairement aux idées reçues largement répandues, relativement stable dans le temps, nonobstant une augmentation exponentielle des usages. Pour rationaliser et objectiver le débat, il est essentiel d’aboutir à une méthodologie fiable et partagée qui fasse consensus parmi les différentes parties prenantes. L’initiative du consortium NegaOctet, dont les travaux sont en cours, vise à consolider une évaluation des impacts environnementaux des services numériques sur des bases scientifiques ;
• Au niveau mondial, les réseaux représentent le quart des émissions carbone du secteur TIC (réseaux, data centers et terminaux). Les data centers représentent un autre quart des émissions et les terminaux la moitié restante^[2];
• Les différents ensembles du numérique étant fortement interconnectés, une augmentation de l’utilisation des smartphones au détriment d’autres écrans, tels que les ordinateurs ou les téléviseurs, peut favoriser une migration d’usages depuis des produits plus consommateurs en énergie vers des produits énergétiquement plus sobres avec un impact global bénéfique en termes d’émissions.

Des engagements individuels et collectifs pour une neutralité carbone à horizon 2050 conformément aux Accords de Paris

En tant que nouvelle génération de technologie de réseaux mobiles, dont le déploiement et l’adoption seront progressifs au cours de la décennie 2020-2030, la 5G est appelée à jouer un rôle phare dans l’évolution de l’impact environnemental du numérique.

L’un des intérêts majeurs de la 5G est d’avoir intégré la problématique de la consommation énergétique dès le début de sa conception. Des optimisations spécifiques de l’interface radio ont ainsi été définies au cours de sa normalisation au 3GPP, notamment pour permettre des modes de mise en veille avancés des équipements radio lorsqu’ils n’ont pas de trafic à transmettre. Ces mécanismes ont été décrits dès les premiers versions de la norme (releases 15 et 16) qui sera finalisée au cours de l’année 2020 (release 17).

Les équipements de réseaux et les terminaux ne génèreront pas plus de renouvellement que l’introduction de la précédente génération de téléphonie mobile.

Les infrastructures de calcul (serveurs, data centers) connaissent également une plus grande efficacité énergétique plus globale, combinée à la rationalisation des usages et de la distribution géographique (edge computing).

Les enjeux technologiques sur les nouvelles infrastructures matérielles pourraient donc se résumer dans les points suivants :

• Efficacité énergétique globale dans un contexte d’augmentation massive des besoins de traitement ;
• Rationalisation de l’usage des infrastructures à toutes les échelles ;
• Optimisation des coûts opérationnels de l’investissement dans un contexte de distribution des infrastructures matérielles ;
• Architectures résilientes et souveraines au service des communautés.

Des actions à mettre en œuvre, telles que l’utilisation de l’intelligence artificielle et du big data, l’incitation à un usage plus sobre du numérique et l’écoconception des équipements réseaux et des terminaux, aideront à la baisse de l’empreinte carbone du secteur.

De manière plus globale, le secteur s’est fixé des objectifs de réduction des émissions carbones en soutenant via le GSMA (représentant les opérateurs), l’UIT (Union Internationale des Télécommunications) le GeSI, l’initiative Science Based Targets pour une neutralité carbone à horizon 2050. Ericsson et Orange se sont engagés à une neutralité carbone, respectivement à horizon 2030 et 2040.

La 5G propice à une réduction des émissions carbones des autres secteurs

La 5G a un potentiel important de réduction de la consommation énergétique d’autres secteurs. Plusieurs cas d’usages de la 5G (télétravail, industrie, mobilité, santé, etc.) démontrent la réduction des émissions carbones liées au numérique. Des études évaluent ainsi que jusqu’à 15% des émissions de carbone globales pourraient être éliminées tous secteurs confondus, grâce au numérique et à la 5G ^[3].

Suite à la crise du Covid-19, la 5G sera aussi un élément de relance et un pilier pour une nouvelle économie plus résiliente. La volonté de relocalisation de certaines productions en France conduira à construire de nouvelles usines, qui pourront être dès le départ équipées des dernières technologies « industrie 4.0 » d’automatisation de la production, et tireront donc avantage de la 5G. La G sera donc un élément de compétitivité de notre pays.

L’apport de la 5G peut être également l’occasion d’adapter la couverture et la qualité de service, en fonction des besoins réels à l’échelle locale et associée à une meilleure gestion énergétique et environnementale, pour un impact global positif.

La 5G apparait ainsi comme une technologie plus efficiente que les précédents standards de téléphonie mobile tout en s’insérant dans le mouvement de neutralité carbone à horizon 2050. Un potentiel reste à explorer afin d’aller encore plus loin dans la réduction des impacts environnementaux. Par ailleurs cette technologie servira la compétitivité nationale et contribuera à réduire l’impact environnemental des autres verticaux d’industrie.

[1] Ericsson, « A quick Guide to your digital carbon footprint », 2020. Lien : https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/industrylab/reports/a-quick-guide-to-your-digital-carbon-footprint

[2] Ericsson « A quick Guide to your digital carbon footprint », 2020.

[3] European commission, « Supporting the Green Transition », Février 2020. Lien : https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/bd211835-5390-11ea-aece-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF