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Un mémoire de master se penche sur les scénarios de déploiement 5G et son impact énergétique

Hors-cadre
Par · 07/07/2022
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Cinq étudiants en master concourraient, fin 2021, pour le prix HERA Award dans la catégorie Sustainable IT décerné par la Fondation pour les Générations Futures. Nous avons déjà eu l’occasion de vous présenter la lauréate de ce concours et son mémoire sur l’“évaluation de l’intégration de la durabilité sociale dans les stratégies smart cities”. 

Place cette fois au nominé, Louis Golard, étudiant en master ingénieur civil à l’Ecole Polytechnique de l’UCLouvain (ICTEAM), a consacré sa thèse de master à l’analyse de la consommation énergétique des réseaux d’accès mobiles déployés en Belgique, ou qui le seront à l’horizon 2025. Titre de son travail: “Power consumption evaluation of mobile radio access networks using a bottom-up approach – Modeling 4G networks and prospections of 5G deployment in Belgium”.

En toile de fond, on l’aura compris: le débat sur l’empreinte énergétique et environnementale des réseaux 5G.

Pour les besoins de son travail, Louis Golard a procédé à une comparaison en confrontant (via exercice de modélisation) les mesures réelles des stations de base 4G (fournies par l’un des opérateurs mobiles belges) aux mesures prospectives des stations 5G (via la mise à l’échelle prospective des modèles 4G). Trois indicateurs-clé ont été choisis pour ce travail: l’efficience énergétique, la consommation absolue et l’empreinte carbone.

Son analyse d’impact met en balance effets négatifs et positifs de la 5G en termes d’empreinte environnementale, d’obsolescence programmée… Dans la colonne Effets positifs, il place par exemple des paramètres tels que l’optimisation de la mobilité qu’est censée favoriser la 5G ou encore la gestion des sources d’énergie (dans certains pans de l’industrie)…

A préciser que Louis Golard s’est évertué à évaluer, dans la mesure du possible (même s’il a dû poser un constat de manque relatif de données), l’empreinte carbone générée tout au long du cycle de vie des réseaux mobiles, en incluant donc la phase de production.

On imagine bien qu’à lui seul, un étudiant en master (désormais doctorant) ne peut pas faire le tour complet de la question – après tout, on ne compte plus les comités scientifiques, les groupes de travail et d’études qui ont tenté de se faire une religion et de produire un travail de synthèse convaincant en matière d’impact et d’opportunité de la 5G. Sans parfois accoucher de quelque chose de concret ou en évitant de formuler des conclusions définitives… 

Même si la mission était donc quasi dantesque, on peut toutefois regretter que l’on ne trouve pas dans le travail de Louis Golard, ne serait-ce que sous forme de note brève, les possibles impacts sur la santé ou encore une mention de l’impact environnemental de la production des matières premières nécessaires à la construction du réseau et des équipements qui s’en serviront – et les rejets de déchets chimiques que cela entraîne. Ce fut là, en tout cas, l’un des regrets exprimés par le jury.

Plusieurs scénarios

Dans le cadre de la thèse rédigée, l’impact énergétique des réseaux mobiles a été évalué selon plusieurs scénarios en termes d’évolution du trafic: non-déploiement de la 5G, déploiement partiel, déploiement sur l’ensemble du territoire belge, avec éventuelle désactivation de la 4G…

En fin d’analyse et d’évaluation des effets positifs, négatifs ou dérivés, l’auteur formule un compromis. A savoir, le déploiement de la 5G en environnement urbain complété par des hot spots. Scénario selon lequel la 4G serait donc suffisante en milieu rural. 

Voici ce que dit notamment l’auteur: “En phase d’utilisation, la majorité de la consommation énergétique, en 4G, est statique, c’est-à-dire ne dépend pas du trafic. En 5G, le mode veille des stations de base permet de réduire cette composante statistique. Toutefois, vu que la 5G permet aussi d’accroitre fortement le trafic, la consommation dynamique d’énergie pourrait augmenter en absolu. De plus, le déploiement de la 5G, en parallèle de la 4G, accroît l’empreinte énergétique totale des réseaux, par empilement. Dès lors, pour un déploiement soutenable de la 5G, il semble nécessaire de modifier le dimensionnement des réseaux 4G.”

Bien qu’il s’agisse là d’un scénario qui a déjà été évoqué par divers observateurs, voire par des décideurs potentiels, la solidité et la pertinence de ce scénario auraient sans doute gagné à ce que l’analyse soit poussée plus avant et que le scénario soit détaillé: où situer ces hot spots? selon quels critères? quelle pertinence par rapport (par exemple) à une politique de relocalisation industrielle qui déborderait potentiellement des parcs et zones d’activités économiques?

 

Louis Golard: “Ce mémoire de fin d’études propose un outil d’analyse technico-environnemental des réseaux mobiles qui permet d’informer et d’orienter les opérateurs [mobiles] dans leurs choix de déploiement de leurs futurs réseaux. […] Ce mémoire fait le constat qu’il y a actuellement, de la part des fabricants d’équipements mobiles, un réel manque d’informations et de données accessibles, concernant la consommation énergétique et les émissions de gaz à effet de serre provoquées par la phase de production. Or, ces éléments sont indispensables pour réaliser des analyses de cycle de vie fiables et pour limiter l’incertitude des résultats de modélisation.”

 

L’avis du jury fut globalement positif, jugeant le travail sérieux, fouillé, très technique, bien documenté dans ce registre – ce qui a valu à Louis Golard d’être nominé – mais passant malheureusement à côté de certains volets, pourtant non négligeables.

Nous avons déjà évoqué ci-dessus certains de ces éléments qui auraient encore pu améliorer la valeur de la thèse. Dans l’ensemble, les membres du jury HERA ont ainsi regretté que le doctorant n’ait pas suffisamment attaché de l’importance à l’utilisation réelle qui se fera sur le terrain. A eux seuls, les chiffres purement techniques risquent en effet de donner une image tronquée de ce que sera la réalité. Les effets rebond mériteraient par exemple d’être davantage analysés ou à tout le moins évoqués (tant ils risquent d’être multiples et majeurs). De même, le comportement “vertueux” du consommateur demeure un véritable défi, un consommateur qu’il faudra inciter, informer, conscientiser…

Entre utilisation frugale ou “responsable” et, au contraire, utilisation sans bornes des potentiels de la 5G, il y a un fossé qui se traduira par une énorme différence d’impact énergétique et environnemental. La différence pourrait être tout aussi significative que celle qui séparerait un déploiement total d’un déploiement partiel.

2 ILLUS

Louis Golard: “Power consumption evaluation of mobile radio access networks using a bottom-up approach – Modeling 4G networks and prospections of 5G deployment in Belgium”.

 

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