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Smart city, IoT... Comment les collectivités peuvent s'y mettre intelligemment

Les collectivités qui s'essaient à l'internet des objets ont tôt fait de tomber dans la recherche boulimique d'informations. Penser les objets et les réseaux en fonction des objectifs et usages concrets permet de limiter l'emballement.
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Smart city, IoT... Comment les collectivités peuvent s'y mettre intelligemment
Smart city, IoT... Comment les collectivités peuvent s'y mettre intelligemment © Mike Ellis Photography

La collectivité connectée se déploie et multiplie ses usages : les poubelles se dotent de capteurs de remplissage, les lampadaires détectent la présence de piétons, les caméras scrutent les embouteillages et les antennes fleurissent pour capter ce flot d'informations.

Mais cette débauche de connectique est-elle raisonnable ? Quel est l'impact environnemental de cette kyrielle d'objets électroniques ? Si le transit d'informations n'est pas neutre, il s'améliore en permanence, assure-t-on. « Chaque octet transféré consomme de moins en moins, confirme Gérard Le Bihan, directeur du pôle technologique Images et réseaux, à Lannion [19 900 hab. , Côtes-d'Armor]. Cette efficacité est toutefois contrebalancée car il y a de plus en plus d'informations. Au global, l'énergie consommée augmente sans cesse. »

Histoire de bavardage
En économie, cela s'appelle « l'effet rebond », ou le « paradoxe de Jevons » : l'efficacité énergétique se traduit toujours par une hausse des usages. Et donc des consommations. Côté efficacité, il est probable que la 5G fera, à quantité d'informations transportées égale, quatre fois mieux que la 4G, qui elle-même faisait quatre fois mieux que la 3G. Plus encore, la 4G s'est adaptée à l'internet des objets (IoT) en intégrant de nouvelles normes (NB-IoT et LTE-M) qui lui permettent de réduire sa consommation lorsqu'elle s'adresse aux objets connectés.

"Etre propriétaire permet de gérer ses consommations", Marion Glatron, directrice déléguée chargée de l'innovation et de la smart city

La métropole de Rennes a fait le choix d'un réseau Lora pour faire communiquer les objets connectés de son territoire. Une solution qui lui permet d'être propriétaire de ses antennes et donc de garder la main sur le choix des objets i nstallés et sur les informations transmises. « La question de l'efficacité énergétique a été directe sur notre projet car nous voulions déployer un réseau pour contrôler la consommation énergétique des bâtiments sur le territoire », explique Marion Glatron, directrice déléguée chargée de l'innovation et de la smart city pour Rennes métropole.

« Nous avions le souci d'être efficaces, et donc de recourir au numérique, mais aussi de faire attention à la consommation insidieuse des capteurs. Cela ne veut pas dire que d'autres réseaux sont moins bien, c'est juste que la question se pose directement à la collectivité. » Pour aller encore plus loin, il faudrait faire un bilan carbone global, en intégrant la fabrication des capteurs mais aussi les économies réalisées grâce aux capteurs. « Aujourd'hui, l'usage principal du réseau de la métropole est le renvoi d'information depuis les zones d'apport volontaire de déchets, détaille Marion Glatron. Les poubelles sont connectées pour indiquer leur niveau de remplissage. Le bilan global devra intégrer le nombre de kilomètres non parcourus par les bennes et le nombre de bennes supprimées grâce à ce programme. »


La 5G, elle, fait la promesse d'un réseau unique, où les communications grand public et professionnelles cohabiteront sur la même antenne. Cette infrastructure partagée laisse imaginer une diminution du nombre d'antennes, mais la consommation des objets les plus sobres côtoiera par exemple les prototypes de voitures autonomes. De vrais ogres à données qui feront passer les autres utilisations pour du « green washing » servant à justifier l'infrastructure du temps réel.

D'autres technologies spécialement dédiées à l'internet des objets font pourtant beaucoup mieux : les LP-Wan, pour « low power, wide area network ». « C'est une histoire de bavardage, détaille Ulrich Rousseau, directeur de l'entreprise Wi6labs. Le wifi est très bavard. Il demande sans cesse aux appareils s'ils ont quelque chose à dire. A l'inverse, les LP-Wan vont interroger les appareils une seule fois et leur demander d'attendre deux secondes, au cas où une précision serait nécessaire. L'information échangée doit être petite : l'équivalent d'un SMS. Puis, l'objet connecté se rendort jusqu'à la prochaine communication. » Au final, la consommation d'énergie est réduite de 95 % par rapport à un réseau d'ondes classique. La rareté de la communication permet, de plus, de faire fonctionner des objets connectés sur pile durant plusieurs années.

Se poser la question de l'usage
« Un compteur d'eau doit tenir quinze ans, poursuit Ulrich Rousseau. Un capteur qui communique six fois deux secondes dans la journée consomme quelques milliwatt heures. » L'antenne, quant à elle, a une puissance de 4 watts, l'équivalent d'une ampoule led. Il est possible de l'alimenter avec un panneau solaire. Cette frugalité énergétique a ses inconvénients. « Difficile de faire communiquer des objets toutes les cinq minutes, concède l'ingénieur.

Ces réseaux travaillent sur des fréquences ouvertes à tous. En contrepartie, il n'est pas possible de l'utiliser plus de 1 % du temps. Pour multiplier les communications, il faut donc accroître le nombre d'antennes. En fait, l'histoire est toujours la même : une collectivité essaye un objet et se rend compte de l'intérêt des remontées d'informations. Elle commence à en vouloir plus. Mais à un moment, il faut savoir faire des choix. Ou alors, il faut passer sur d'autres réseaux. »

A l'arrivée, les réseaux LP-wan poussent à poser la question de l'usage. Lorsqu'il s'agit d'éviter qu'un technicien prenne sa voiture pour relever un compteur, ou de détecter une fuite d'eau avant l'arrivée d'une facture bimensuelle, l'avantage écologique des capteurs trouve sa justification. Quant à la caméra qui enregistre dix images par seconde de 1 mégaoctet chacune et qui les transfère en continu sans utilisation a posteriori, sa consommation peut être mise en cause.

« C'est une question de compromis », modère Gérard Le Bihan d'Images et réseaux. « Les réseaux 3G, 4G et bientôt 5G des opérateurs classiques apportent une qualité de service et une sécurité qui n'est pas intrinsèque aux réseaux LP-Wan. Les usages sont différents : la smart city a besoin de capteurs qui parlent peu, tels ceux des poubelles, et de choses plus dynamiques, pour indiquer la fréquentation des bus, voire de capteurs très bavards, comme ceux dédiés à la sécurité. »

C'est la machine qui travaille plutôt que le réseau

Pourquoi envoyer une information brute et l'analyser après son transfert quand l'objet connecté pourrait faire le travail lui-même ? C'est le principe du « edge computing », qui consiste à travailler l'information au plus proche de sa captation afin de limiter la quantité de données sur le réseau. « Une caméra peut analyser elle-même ses images et transmettre uniquement des alertes », expose Stéphane Gervais Ducouret, directeur de l'innovation pour Lacroix Group.

« La caméra est en quelque sorte “aveugle” la plupart du temps. Elle embarque un logiciel qui va analyser ses images et, s'il repère une situation prédéfinie, une alerte est envoyée. » En transmettant une information travaillée plutôt que des données brutes, la machine économise 90 % de l'énergie d'un transfert.


Prolifération des capteurs
Face à la prolifération à venir des capteurs, des collectivités et organisations mettent en place des chartes éthiques et écologiques. C'est le cas de la métropole de Nantes (24 communes, 646 500 hab. ) et de l'Association des développeurs et utilisateurs de logiciels libres pour les administrations et les collectivités territoriales (Adullact), qui regroupe 230 membres. Dans celle de cette dernière, la phrase tient en une ligne : « Penser à l'impact environnemental et favoriser l'écoconception. »

Le directeur de l'Adullact, Pascal Kuczynski, s'en explique : « La consommation n'est pas la question première des objets connectés. Comme pour l'informatique, la conception et le recyclage ont une part bien plus forte dans l'impact carbone de la smart city. Ces questions de sobriété seront à l'ordre du jour du prochain mandat municipal. Un parallèle à faire avec le vélo, qui s'est imposé comme une question capitale. »