les tic, c’est quoi ? bruno fracasso et nicolas montavont telecom bretagne
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Les TIC, c’est quoi ? … quelques repères sur les TIC, leur efficacité énergétique et le développement durableTRANSCRIPT
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Les TIC, c’est quoi ? …quelques repères sur les TIC, leur efficacitéénergétique et le développement durable
CHEDD Bretagne - Session Pilote - Séance J05
Bruno FracassoNicolas Montavont
Institut Telecom / Telecom Bretagne
Rennes, le 15 mars 2011
Page 1 CHEDD Bretagne – Séance J05 – 15 Mars 2011 − RennesLes TIC, c’est quoi ? BF - NM
Plan de la présentation
� Périmètre des (S)TIC
� Energie et TIC : une affaire de chiffres et de métriqu es
� Pistes de réflexion
→→→→ Approche illustrative : poser les bonnes questions … plutôt que des réponses incomplètes
→→→→ Renforcer la compréhension stratégique plutôt que les connaissances techniques
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Comment cerner les (S)TIC ?
� Définition « académique »le secteur des TIC regroupe les outils et services permettant la genération , le traitement et la transmission de l’information numérique (texte, données, image, son), via des medias :
• Internet• TV• Téléphone (fixe et mobile)• Radio• Satellite
� Définition « fourre-tout »
le secteur des TIC regroupe les activités qui • diffusent et échangent de l’information• produisent des biens électroniques et informatiques• commercialisent des équipements électroniques et
informatiques• exploitent les réseaux et services de
télécommunications
� Liste du SESSI* ( d’après OCDE)
• C45 fabrication d’appareils de réception, enregistrement ou reproduction du son et de l’image• E31 fabrication de machines de bureau et de matériel informatique• 300C fabrication d’ordinateurs et d’autres équipement informatiques• E33 fabrication d’appareils d’émission et de transmission hertzienne• 322A fabrication et de transmission hertzienne• 322 B fabrication d’appareils de téléphonie• E35 fabrication de matériel de mesure et de contrôle• 332 A fabrication d’équipements d’aides à la navigation• 332 B fabrication d’instrumentation technique et scientifique• 333 Z fabrication d’équipements de contrôle des processus industriels• F61 fabrication de matériel électrique• 313 Z fabrication de fils et câbles isolés• F62 fabrication de composants électroniques• 321 A fabrication de composants passifs et de condensateurs• 321 B fabrication de composants électroniques actifs
• 51.6G Commerce de gros de machines de bureau et de matériel•informatique• 71.3E Location de machines et équipements de bureau
• 642A et 642B Services de Télécommunications• 721 à 726 Activités informatiques
* Service des Etudes et Statistiques Industrielles, Ministère de l’industrie
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Les TIC et la société
� Des espoirs, en matière de :1. Communication entre les individus
2. Croissance économique (Asie)
3. Progrès scientifique et technique
4. Emancipation des peuples (2011 …)
5. Développement durable (?)
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Des indicateurs objectifs ?
� Quelques chiffres• 3500 G$ de dépenses cumulées en 2008
(7% du PIB mondial)• Enquête SESSI (2005) sur les TIC en
France- Chiffre d’affaire : 191 G€ (11% du PIB)
- Valeur ajoutée : 74 G€ (5% du PIB)
- 750 000 emplois (3% du total national) dont :
– 196 000 dans le secteur industriel
– 589 000 dans les services et le commerce Téléphonie mobile9%
Réseau local7%
Téléphonie fixe15%
Imprimantes6%
Serveurs23%
PC et Moniteurs39%
Source : Gartner Group
■ Impact des TIC ?
• de 2 à 3 % des émissions mondiales de GES(Gartner group – UIT)
• MAIS : sans tenir compte de l’électronique grand public et industrielle …
Problème : comment appréhender le volume GLOBAL (particulier + entreprises) des TIC
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Plan de la présentation
� Périmètre des (S)TIC
� Energie et TIC : une affaire de chiffres et de métriqu es
� Pistes de réflexion
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Rappels : grandeurs énergétiques
1 Watt (W) = 1 Joule/seconde1 cheval ≈740 W
PuissanceEnergie
Unité : la Joule (J)1 Calorie (Cal) = 4,18 Joule
1 kWh = 1000 J/s x 3600 s= 3,6 MJ
Energie
1 kg de pétrole 10 000 kcal 1 t.e.p 10 Gcal 1,4 g d’Uranium
1 MWh = 3,6 GJ1 t.e.p. = 41,8 GJ
0,08 t.e.p →→→→ 1 MWh 0,22 t.e.p en pratique par MWh « électrique »
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Equivalents CO 2 du kWh électrique
15-55xGéothermie
3-73-22Eolien
19-5997Photovoltaïque
17-224Hydraulique
9-705Nucléaire
x978Charbon
x891Fioul
EDFUniv.
Stanford
- Gramme de CO2 émis/kWh produit
- Emissions directes + cycle de vie
• Moyennes sur les différentes productions d’électricité
− France : 84 g
− Europe des 15 : 460 g
− Allemagne : 600 g
− Chine : 900 g
− Mondiale (UE, USA, Japon) : 570 g
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Quantités de CO 2 rejetées (estimations)
� Biens de consommation (USA, étude TIAX LLC, 2007)– Production et distribution d’un DVD : 2,6 kg– Production d’une ramette de 500 feuilles A4 : 2,2 kg– Utilisation d’un PC (desktop) pendant 24 h : 3,6 kg– Trajet urbain de 20 km en véhicule 4x4 : 3,1 kg– Production de 1 kg de viande de bœuf : 29,2 kg
MAIS EGALEMENT
� Domaine des TIC (USA, étude Univ. Harvard, 2008)– Envoi de 10 SMS : 0,001 kg– 4 requêtes Google : 0,1 kg (↔ chauffage de deux tasses de thé)
– Utilisation d’un PC (laptop) pendant 4 heures : 0,9 kg– Consultation de site Web avec video pendant 10 minutes : 0,45 kg
– Entretien d’un avatar dans « second life » pendant 1 an : 752 kWh = consommation énergétique moyenne d’un Brésilien
(source Nicholas Carr, « the bigswitch – rewiring the world »)
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Bilan carbone d’un ordinateur
� Production• Source : E. Williams, "Computers and the
Environment ; understanding and managing theirimpacts« , Kluwers Academic Publishers, 2004
� Autres périphériques (estim. ADEME)
• Ordinateur portable : 80 kg équiv. C• Imprimante : 22 kg
� Utilisation• Pendant 1 an (200 j) aux USA : 70 kg equiv C.
� Fin de vie• 1 à 2% des émissions globales (CIRAIG, Montréal)
Eléments constitutifs d’unordinateur de bureau
Equiv. C(kg)
Composants micro-électroniques 68,6
Fabrication des circuits imprimés 11,4
Ecran plat (tube cathodique) 7,5
Ecran plat (LCD) 184,3
Boîtier de l’unité centrale 17,4
Matériaux pour le boîtier de l’écran 18,2
Production des produits chimiques 48,0
Production des galettes de silicium 14,8
Total avec écran cathodique 185,8
Total avec écran plat LCD 344,5
1 kg de CO2 = 0,273 kg équivalent carbone
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Cas des serveurs
� Data centers (DC)
• Fermes de serveurs (Google, FT …)• J/m2 = x100 par rapport à un immeuble de bureau
• Consommation mondiale- Energie cumulée : cumulée : 123 TWh(en 2006, source APC-MGE, 40% pour la clim.)
- Valeur quadruplée entre 2001 et 2005 (Gartner-group)
� Cas de FT (en France)• 17 DC en France ≈17000 serveurs, 24h/24• 20 MW de puissance instantanée cumulée• Nouveaux services (VoD) : conso +30% par an• Stratégie
- Optimiser la charge et diminuer le nb de centres- Ventilation : l’électronique plutôt que la pièce- Alimentation électrique : réduire la complexité- Récupération de la chaleur pour les bâtiments
Page 11 CHEDD Bretagne – Séance J05 – 15 Mars 2011 − RennesLes TIC, c’est quoi ? BF - NM
Consommation électrique domestique
SourceRapport CGEDD/CGTI, 2008
TIC
� Consommation des TIC : 13,5 % de l’électricité Française
� Secteur résidentiel : 30% de l’électricité des ménages (x3 en 10 ans)
� Constat sur la période 1997-2007 : +10 % par an
� Objectif UE (2008) : réduction de 20% d’ici 2020 (repris par Grenelle de l’environnement) → -2% par an
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Cas du « home network »
6,60,097328France
59,40,609938Allemagne
Consommation quotidienne
cumulée (GWh)Rejets nationaux
kT CO2 /jourTaux de rejetkg CO2/kWh
Nombre de foyers
(millions )
Source : Deutsche Telekom, 2008
Centrale nucléaire de Gravelines(1974)
• 6 réacteurs de 900 MW• 3ème rang mondial
83 %62 %
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Cas du réseau cellulaire
� Une Infra-structure très énergivore- Consommation mondiale cumulée par an → 70 000 GWh en 2008
(+100 % en 5 ans)
- 60% dans les stations de base (relais GSM et 4G) : aucune « intelligence »
Commercial
Datacenter
Réseau coeur
Commutation
Stations de base
% 0 10 20 30 40 50 60
SourceVodafone
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Consommation mondiale des TIC
14
4% 15%
© Source: Jens Malmodin, Ericsson
0
50
100
150
200
250
300
Mobiletelecom
Fixedtelecom
PCindustry
Datacenters
User equipmentoperation
Network operation
Manufacturing &business overhead
� Production vs. usage : même ordre de grandeur
� Différences marquées entre équipements (e.g. mobile vs. serveur)
Puissance consommée en 2007 par les TIC (GW)Puissance totale
générée pour produire de l’électricité dans le
monde en 2007
4 800 GW
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Topologie d’un réseau télécom (schématique)
Tra
nsm
issi
on p
ar F
IBR
E O
PT
IQU
E
Regional Area Network(RAN)
Metropolitan Area Network(MAN)
Access Network
Wide Area Network(WAN)
Home NetworkClient A Client B
débit(Mbit/s)
10
100
104
105
106
distances
1 km
1000 km
100 km
10 km
10 m
Charles KaoPrix Nobel de physique2009
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Un réseau : juxtaposition et empilement (OSI)
Couche 1
Couche 2
Couche 3
Couche 4
Couche 5
Couche 6
Couche 7
Définit le medium de transmission, connexions, interfaces : fibre, câble, Wi- Fi
Délimite et encapsule les trames à l’émission entre interfaces « paires » (MAC)
Adresse, commute et route les paquets selon une adresse de destination (IP)
Fournit la livraison des paquets « sans erreur »
� Equipements de couche 1 : amplificateurs, multiplexeurs, brasseurs, répéteurs …
� Equipements de couche 2 : concentrateur, commutateur (Ethernet, ATM etc…)
� Equipements de couche 3 : routeur
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Efficacité énergétique de la transmission
Efficacité énergétique : dépend du niveau d’aggrégation et du support physique
Réseaud‘accès
Réseau coeur 1Fibre optiquemonocolore
© Source: T-Systems
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
WDM [8
0ch]
WDM-R
OADM [80ch
]
WDM [1
0G]
WDM[2.5G]
SDH [155M]
SDH [2M]
IP [p
acket]
VDSLADSL
DIV [6
4 k]
puis
sanc
e [W
/ G
bit/s
]
Réseau coeur 2Fibre optique multi-colore (WDM)
Transparence optique et très haut débit (du cœur vers l’accès)
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Plan de la présentation
� Périmètre des (S)TIC
� Energie et TIC : une affaire de chiffres et de métriqu es
� Pistes de réflexion
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Vers des TIC plus « vertes »
COURT TERMEEt probablement une mauvaise option …
1. Energies Renouvelables
Vent, soleil, marées …
� : Cycle de vie global !
3. Rupture technologique
Nouvelles architectures et équipementspour la transmission, le routage
le calcul, le stockage
LONG TERMEet probablementla bonne option
2. Même technologie +Consommation diminuée
- Nouveaux modes d’utilisation(extinction, veille)
- Nouveaux algorithmes de supervisionet de routage
MOYEN TERME
• Composant• Dispositif• Système• Equipement• Réseau
Module TICOption 1
Option 2
Option 3
- Des équipements et des services disponibles en permanence
- Des communications « EAWA »Everywhere, Anywhere, With Anything
Génération «Y», désirant
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Quelle métrique ? Quel levier ?
� Levier : des taxes ?• problème mal posé …
SMSMdr LolJe t’<3
0,1 €Revenusopérateur
30 mg de CO22
EmissionEmission
20 €/tonne de CO22
Revenu SMS : 0,1 €/0,03 g = 3000 €/ tonne de CO2 émis !
TAXE carbone
� Métriques• Energie/puissance consommée (W,J) : NON , car dépend du mode de
génération de l’électricité (ratio kWh/CO2)
• Volume global de CO2 émis : INCOMPLET (service rendu ?, autres GES ?)• g CO2 émis/bit (ou bit/s) transmis : COMPLEXE
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Prochaine génération de réseaux indoor
� Challenges• Sharing resources using wireless coverage
• Sustainable Growth and Public Health issues
• Low-cost and easy link/network deployment• Réseaux domestiques : la pression du Gbit/s
(Accès à fibre optique + HDTV)
Mobility totale (cellulaire) Hot spot
Tx Tx
Sans fil/prise
Tx
Rx
Débit
Taille de cellule
� Sans-fil et mobilité• Degrés de mobilité
• Deux compromis :1. mobilité vs débit
2. Mobilité vs efficacité énergétique
Multi Gigabit/s Home Area NetworkSource : OMEGA FP7 Projet – ICT 2008
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� Densification des points d’accès sans-fil• Amélioration de la qualité de service (débit et disponibilité)• Réduction de la puissance émise et potentiellement des impacts sanitaires
Architecture femto-cellulaire
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Prise de recul
Composants et technologies
− matérielles
− logicielles
Support des TIC= Réseaux
− domestiques
− locaux
− Accès
− Metropolitains−Transport (cœur)
Usages et Services
− communicants
− non-communicants
� Deux préoccupations majeures
1) ENDO : comment réduire l’impact environnemental des TIC (Objectif UE : -20% d’ici 2020)
2) EXO : Comment aider à réduire l’impact des autres secteurs (7% d’émissions des GES d’ici 2020, d’après Idate)
� Deux écueils majeurs
1) Des équipements plus « écolos » … mais beaucoup plus nombreux (syndrome IPV6)
2) Les émissions de GES ne sont pas les seuls critères (matière, espace, eau, biodiversité)
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Autres écueils
� Quelques effets « rebonds »• Les TIC favorisent les échanges et les projets … donc, les déplacements
et les voyages• Télétravail : autorise de plus grandes distances « domicile-travail … donc
des déplacements plus longs• Délocalisation (Green Touch ) : les industriels Européens renouvellent en
masse (et plus rapidement) leurs équipements … fabriqués en Asie →moins de CO2 à l’usage, mais davantage à la fabrication et au transport
� Green washing (écoblanchiment)• La voiture électrique …• Campagne de publicité EDF (2009) : « changer d’énergie ensemble »• « Green » se résume le plus souvent à économie d’utilisation
(contrexemple : le matériel électronique)
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Impact des TIC sur l’environnement� F. Berkhout et J. Hertin, impacts of information and communication technologies on environmental sustainability: speculations
and evidence, rapport OECD, Mai 2001
Effets de1er ordre
DirectDirect
Impacts négatifsImpacts de la production de la
technologie
e.g.déchets électroniques
Impacts positifsUsage des TIC pour l’environnement
e.g. Surveillance électronique plus efficace
Dématérialisationchangement structurel
e.g. Processus de production plus intelligents
Substitution incomplète
e.g. Les équipements sont du matériel supplémentaire
Changement dans le style de vie
e.g. Eco-consommateur
Effet “rebond”
e.g. Retour négatif des mesures prises dues à une baisse de prix ou un augmentation de capacitéIndirectIndirect
IndirectIndirect
Effets de2ème ordre
Effets de3ème ordre
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Des faits et des engagements
� Charte environnementale 2010Féd. Franç. Télécoms ↔ pouvoirs publics
• Engagement des deux partenaires sur des objectifs chiffrés :
1. Maîtrise des consommations d’énergie dans un contexte de fort développement des usages;
2. Favoriser le pilotage et l’optimisation de la consommation électrique;
3. Réduire l’impact environnemental de la fabrication des produits TIC;
4. Mise en œuvre de politiques d’achat responsables auprès des partenaires et fournisseurs;
5. Encourager le comportement éco-responsable des collaborateurs des entreprises du secteur (par auto, paier, voyages)
Source : Idate
� Consommation des Télécoms en France
• En 2008 : TIC (global) = 35,3 TWh• Evolution de la part des télécoms
4,5 TWh
2005
6,7 TWh
2008
7,2 TWh
2009
8,5 TWh
Prév. 2012
+50%+7,5% +18%
-Nombre de BOX ADSL : x 5-Volume des datacenters- Stations de base
→ Croissance infléchie … mais prudence !
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Quelques défis pour demain …
� Convergence des réseaux• Réseau unique, plusieurs milliards d’utilisateurs• Vaste étendue de services : internet des capteurs, des objets et des
individus -> PAN = « Personal » Area Network
� Les data center• Energivore : usage … et production• Qui hébergera les données ?
� Des services et usages citoyens (i.e. non addictifs)
� TIC : un secteur à énergie positive ?