Internet mobile ou Internet par fibre optique fixe : quelle est l'option la plus durable ?

Les réseaux mobiles peuvent-ils remplacer de manière durable les réseaux haut débit par fibre optique, en particulier dans les zones rurales, où la faible densité de population rend le déploiement de la fibre optique particulièrement coûteux ?

À l'aide d'un modèle « bottom-up » détaillé pour l'Allemagne, mes collègues et moi-même avons cherché à répondre à cette question en comparant la consommation d'énergie d'exploitation et les émissions de CO₂ des réseaux modernes de fibre optique jusqu'au domicile (FTTH) à celles des réseaux d'accès mobile actuels, selon différentes structures régionales.

La principale conclusion de notre étude est que les réseaux fixes à fibre optique sont nettement plus économes en énergie et plus respectueux de l'environnement que les réseaux mobiles, et ce, dans toutes les régions.

Pourquoi les réseaux fixes à fibre optique sont-ils plus économes en énergie que les réseaux mobiles ?

Si les technologies mobiles sont indispensables à la mobilité et à un accès flexible, elles nécessitent toutefois beaucoup plus d'énergie pour offrir une capacité haut débit comparable. Cela s'explique en grande partie par la structure même des réseaux mobiles. La majeure partie de la consommation d'énergie provient des sites d'antennes, dont les besoins en puissance de base restent élevés quel que soit le nombre d'utilisateurs connectés.

Les réseaux à fibre optique, en revanche, s'appuient davantage sur des équipements réseau présentant une consommation énergétique de base plus faible et une évolutivité nettement supérieure, ce qui est particulièrement pertinent dans les zones peu peuplées.

Pour parvenir à ces conclusions, notre étude a mis au point des modèles très détaillés des infrastructures de télécommunications au niveau municipal. Elle a combiné des informations géographiques et démographiques avec des données techniques relatives à l'architecture des réseaux, aux capacités des équipements et à la consommation d'électricité.

Plutôt que de se fonder sur des moyennes générales, l'analyse a permis d'estimer le nombre et le type d'éléments de réseau nécessaires pour assurer une connectivité haut débit dans des conditions régionales réalistes. Cela nous a permis de quantifier la demande en électricité liée à l'exploitation et les émissions de CO₂ qui en découlent pour différentes configurations régionales.

Les réseaux fixes à fibre optique et les réseaux mobiles ne doivent pas être considérés comme des technologies interchangeables

Les réseaux mobiles constituent un complément essentiel aux infrastructures fixes, mais ils ne représentent pas nécessairement une alternative économe en énergie à l'accès haut débit à grande capacité. Les résultats suggèrent qu'un recours excessif à des stratégies reposant exclusivement sur le mobile dans les zones rurales pourrait entraîner une augmentation considérable de la consommation d'énergie et des émissions à long terme.

Bien que le déploiement de la fibre optique nécessite un investissement initial considérable, son efficacité opérationnelle s'avère de plus en plus avantageuse à mesure que la demande en données ne cesse de croître.

Cette étude présente également un intérêt pour les programmes de financement public et d'aides d'État visant à combler les lacunes en matière de connectivité. La politique en matière de haut débit s'est traditionnellement concentrée sur des objectifs de couverture et de débit, tandis que l'efficacité énergétique n'a joué qu'un rôle secondaire.

Les résultats indiquent que les critères liés à l'énergie pourraient se voir accorder une plus grande importance dans les décisions de financement, notamment au vu de la hausse de la demande en électricité liée aux technologies numériques, de l'incertitude géopolitique croissante sur les marchés de l'énergie et de l'expansion prévue des applications d'IA à forte intensité énergétique. Même lorsque l'électricité est produite de manière respectueuse de l'environnement, cette énergie verte reste une ressource rare qui doit être gérée avec prudence.

Aligner la transformation numérique sur les objectifs climatiques

Plus généralement, cet article apporte sa contribution au débat sur la « double transition », qui consiste à aligner la transformation numérique sur les objectifs climatiques.

L’infrastructure numérique est souvent considérée avant tout comme un catalyseur du développement durable dans d’autres secteurs, tels que les transports ou l’énergie. Cependant, l’étude souligne que les réseaux numériques eux-mêmes ont une empreinte environnementale significative qui doit être soigneusement évaluée et gérée. Alors que l’Europe poursuit le développement de la connectivité de nouvelle génération, la durabilité à long terme des architectures de réseau deviendra un enjeu de plus en plus important pour les politiques en matière de télécommunications, d’industrie et de climat.

Par ailleurs, cette analyse reflète l'état actuel des technologies réseau.

Les infrastructures mobiles sont en constante évolution, et les améliorations à venir, notamment les modes de veille avancés et l'optimisation basée sur l'intelligence artificielle, pourraient encore améliorer leur efficacité énergétique.

Néanmoins, les propriétés physiques sous-jacentes des technologies de transmission restent importantes. Contrairement à la fibre optique, les signaux mobiles s'affaiblissent avec la distance, ce qui réduit la capacité de transmission et nécessite soit une infrastructure d'antennes supplémentaire, soit une puissance de transmission plus élevée pour maintenir les performances, deux éléments qui augmentent la consommation d'énergie. Cela est particulièrement vrai dans le contexte d’une demande de données en forte croissance, qui entraîne une densification continue des réseaux mobiles avec des cellules 5G plus petites et des capacités de transmission plus élevées, ce qui accroît encore davantage les besoins énergétiques globaux.

Les réseaux à fibre optique, en revanche, offrent une capacité de transmission plus élevée et mieux adaptée aux évolutions futures, tout en présentant une consommation d'énergie d'exploitation relativement plus faible, ce qui les rend particulièrement bien adaptés à la croissance à long terme de la connectivité numérique.

Gonzalo Zuloaga est économiste senior chez WIK, en Allemagne, spécialisé dans les infrastructures numériques et la politique réglementaire. Son travail associe des analyses économétriques, la modélisation de données à grande échelle et la recherche sur les politiques fondées sur des données factuelles afin de soutenir le développement durable des réseaux numériques, de la connectivité et des investissements sur les marchés des télécommunications et du numérique.