5G et efficacité énergétique

Le poids du numérique dans les émissions mondiales de CO2 est de 3,5% ; ce niveau est loin derrière celui du transport, du bâtiment ou de l'énergie. En outre, au sein du numérique, les réseaux et les data centers ne comptent chacun que pour 20% du total.

Toutefois, pour les opérateurs de réseaux mobiles, et l’ensemble des parties prenantes, la maîtrise de la consommation énergétique des réseaux constitue une préoccupation majeure.

La forte croissance du trafic de données appelle la mise en œuvre d’évolutions technologiques sur les réseaux des opérateurs, pour que ceux-ci puissent adresser cette croissance tout en maîtrisant leur empreinte carbone et leurs coûts d’exploitation.

La consommation électrique des réseaux mobiles est, selon la technologie employée, variablement dépendante de leur utilisation. La consommation électrique d’une antenne en pic de trafic peut être jusqu’à trois fois supérieure à sa consommation au repos. Les équipements situés dans le cœur de réseau des opérateurs voient aussi leur consommation énergétique croître avec le trafic.

Dans ce contexte, afin de limiter les coûts d’exploitation de leur réseau dont la composante énergétique occupe une part importante, les opérateurs sont incités à améliorer leur efficacité énergétique, c’est-à-dire la consommation d’énergie nécessaire à la réalisation d’un usage donné.

Par rapport aux générations précédentes, et notamment la 4G, la 5G sera plus efficace s’agissant de la quantité de Megabits d’information délivrée pour une unité de consommation d’énergie donnée.

Toutefois, cette évolution technologique impose, aux clients qui souhaitent en bénéficier, de changer leurs terminaux. Plus globalement, l’enjeu environnemental porte notamment sur la durée de vie des smartphones et de leurs batteries. La nécessité de renforcer des mesures de recyclage des matériaux, et la recherche de solutions plus pérennes et moins polluantes (en lien notamment avec une réduction de l’exploitation de terres rares) pour les batteries, constituent un véritable défi, qui dépasse d’ailleurs largement le passage à la 5G et le secteur des télécommunications.

La mise en œuvre de la technologie massive MIMO pour améliorer l’efficacité de l’utilisation des ressources radio

Les déploiements des infrastructures 5G incluront l’implémentation de nouvelles antennes dites massive MIMO. Cette solution se caractérise par l’utilisation d’un nombre élevé de micro-antennes intelligentes situées sur le même panneau et améliore l’efficacité spectrale.

Les micro-antennes émettent le signal uniquement dans la direction du mobile en communication (on parle de faisceaux), plutôt que dans un large secteur comme le font les antennes communément utilisées en 4G. Cette caractéristique augmente significativement le débit délivré par une antenne, car plusieurs faisceaux peuvent être utilisés simultanément, chacun pouvant réutiliser les fréquences de la cellule.

Les antennes massive MIMO se distinguent par une conception ultra-intégrée. Elles concentrent les amplificateurs de puissance (dont le rendement bénéficie d’une amélioration continue) au niveau du radôme (abri pour antenne) en y combinant les éléments rayonnants, de l’électronique analogique et une partie digitale dédiée aux fonctions de gestion des faisceaux.

L’introduction dans les stations de base de fonctionnalités innovantes d’économie d’énergie

Les fonctionnalités d’économies d’énergie (mode veille à plusieurs niveaux), introduites dans les stations de base, permettront d’adapter la capacité et la performance du réseau suivant la demande et le trafic, tout en maintenant un niveau de qualité de service constant. Ces fonctionnalités, dites ASL (advanced sleep mode), déjà déployées sur les réseaux existants, prendront plus d’ampleur sur la 5G car elles ont été pensées et introduites par la normalisation 5G de la 3GPP (third generation partnership project).

Ces fonctionnalités ASL de la 5G constitueront pour l’opérateur un levier fort de maîtrise de ses coûts d’exploitation liés à l’énergie. Elles pourraient agir à terme à plusieurs niveaux promettant une réduction de 30 à 40% de la consommation totale d’un site. Elles seront le socle d’un réseau intelligent et dynamique capable d’optimiser au maximum sa consommation énergétique en fonction du trafic et des services qu’il offre.