La future 5G, un réseau qui aura l’environnement et l’énergie dans son ADN technologique

Entre l’arrivée attendue de milliards d’objets connectés et les usages de plus en plus gourmands en débit de nos smartphones, le réseau mobile est condamné à toujours plus de performance. Un défi que relèvera à l’horizon 2020 la future 5G, en cours d’étude dans nos projets de recherche. Ce réseau mobile du futur offrira des performances et donc une expérience utilisateur sans commune mesure. Par rapport à l’actuelle 4G, les chiffres sont saisissants : un débit jusqu’à 30 fois supérieur et une consommation d’énergie divisée par 2. Mais dans nos Orange Labs, nous travaillons à la rendre… 10 fois moins énergivore !

Plus flexible, plus réactive, plus rapide…

Avec un déploiement prévu autour de l’année 2020, la future 5G sera conçue pour faire communiquer entre eux non plus seulement les mobiles, mais aussi des milliards d’objets très différents : vêtements, électroménager, voitures, mobilier urbain...

La 5G sera le premier standard à être conçu pour un monde 100% connecté. Et connecté à grande vitesse ! Avec un débit jusqu’à 30 fois supérieur à celui de la 4G, la réactivité du réseau sera améliorée et celui-ci pourra supporter de nouvelles fonctions, comme la régulation du trafic routier ou les jeux en ligne. Elle sera aussi suffisamment ouverte et simple d’utilisation pour permettre de créer facilement de nouveaux produits et services.

… plus écologique !

Cette 5G intègrera la dimension environnementale dans son ADN, dès sa phase de conception. Ses besoins en termes de consommation énergétique sont un défi majeur. Le Consortium Green Radio Communication Networks (NGMN), composé de différents acteurs tels que les  constructeurs, opérateurs mondiaux, est déjà parvenu à un accord international : la future 5G devra consommer deux fois moins que la 4G. De son côté, Orange fait le pari du « facteur 10 », c’est-à-dire d’une 5G consommant 10 fois moins. Le Groupe veut en démontrer la faisabilité, en s’appuyant sur son expertise, développée notamment au sein de la direction Innovation Marketing et Technologies (IMT), et en s’investissant dans des projets de recherche collaborative d’envergure internationale aux côtés des fournisseurs Telecoms, en lien étroit avec le milieu universitaire. C’est le cas de projets tels qu’OperaNET en Europe, ou GreenTouch à un niveau mondial. En tant qu’opérateur mondial, Orange pèse dans les décisions, notamment sur les questions de standardisation qui sont actuellement en jeu.

Zéro trafic = zéro watt 

Aujourd’hui les réseaux mobiles consomment de l’énergie même quand aucune donnée n’y transite. On développe et déploie déjà sur ces réseaux des « sleep modes », des modes dormant qui permettent de diminuer la consommation. Mais l’ambition avec la 5G est plus grande, et se base sur un principe simple : zéro trafic = zéro watt. À la manière d’un système « stop and start » de voiture, il permettra de ne pas consommer de l’énergie à vide. La démarche va plus loin encore avec le développement de la scalabilité qui consiste, pour un réseau, à consommer proportionnellement au service qu’il rend, sur le principe peu de trafic = peu de consommation. Pour ce faire, la surveillance de la consommation énergétique des sites et infrastructures réseau, avec des systèmes de mesure en temps réel, est aujourd’hui indispensable. Si Orange a mis en place plusieurs milliers de systèmes de « metering », le Groupe veut aujourd’hui pousser les constructeurs à intégrer la mesure énergétique consommée  directement dans les équipements Telecoms. Elle permettra de contrôler la consommation, mais aussi d’obtenir des résultats plus fiables de nos consommations en temps réel. Elle permet entre autre  d’évaluer en temps réel l’impact de la mise en place de levier de réduction de consommation sur le réseau.

Azeddine Gati (ci-dessous) est responsable du programme de recherche sur les réseaux green. Il explique ce qui consomme de l’énergie dans un réseau mobile et quelles solutions de réduction peuvent être développées.

« Il faut savoir que ce qui consomme le plus dans nos  réseaux ce sont ses extrémités, d’un côté les data center, de l’autre le réseau d’accès. Pour un réseau mobile par exemple, ce sont les relais, qui ne sont pas extrêmement gourmands en eux-mêmes mais qui pèsent de par leur nombre. Pour le réseau mobile, le réseau d’accès représente 80% de la consommation d’énergie. Les conditions climatiques jouent pour beaucoup dans la consommation. À l’heure actuelle, les infrastructures des réseaux sont en effet conçues pour un fonctionnement optimal entre -5° C et 40° C. Si on sort de cette fourchette, il faut réchauffer ou refroidir l’infrastructure. La climatisation représente au minimum 30% de la consommation d’un site radio. Pour la future 5G, plutôt que de développer des systèmes de climatisation, l’objectif serait donc tout simplement d’agrandir la marge de températures supportable par les équipements. Sur ce point, Orange est demandeur en tant que client auprès des constructeurs, mais aussi acteur. Nous cherchons à  inventer  de nouvelles  solutions et à démontrer que c’est réalisable. C’est une démarche qu’il faut construire avec tous les acteurs concernés, car la 5G n’est pas une évolution de la 4G, c’est une nouvelle conception des choses, tant sur ses capacités que sur son aspect environnemental. Orange veut pousser le changement de paradigme, pour passer d’un réseau toujours « actif » à un réseau « disponible à la demande ». Cela implique un changement radical dans notre manière de concevoir les réseaux du futur, mais c’est réalisable grâce aux développements dans les matériaux, l’électronique, les logiciels et l’architecture des systèmes. »