Depuis quelques années déjà, le cloud computing, les services de communication et la conteneurisation sont en plein essor. Le développement de ces nouvelles technologies a conduit à la construction de plus de 6 000 000 m² (soit 6 km² !) de centre de données à travers le monde et 450 000 m² supplémentaires sont actuellement en cours de construction (source JLL¹). La plupart des centres de données sont de vastes installations implantées en dehors des villes, où les prix de l’immobilier et les coûts associés aux infrastructures publiques sont plus favorables et permettent de mieux maîtriser les dépenses d’investissement et d’exploitation. Cette solution reprend en cela le modèle de développement inauguré par la révolution Internet avec la construction de gigantesques infrastructures. Cependant, une autre révolution, à savoir celle de la connectivité, principalement portée par le déploiement de la 5G, l’explosion de l’Internet des objets (IoT) et les progrès des technologies sans fil de réalité augmentée/réalité virtuelle (RA/RV), ouvre la porte à une autre façon de concevoir l’expansion des centres de données (voir figure 1). Ce mode d’expansion, bien plus centralisé que la méthode classique, exige des services d’informatique en périphérie (edge computing) et des centres de données qu’ils soient implantés au plus proche de l’utilisateur final afin d’assurer les meilleurs latences et débits possibles pour les systèmes autonomes.

Dans le présent article, nous allons examiner quelle est l’incidence de l’essor de l’IoT et du déploiement de la 5G sur l’informatique en périphérie et les centres de données qui doivent désormais être capables de gérer des services 5G tels que l'URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications), le mMTC (massive Machine Type Communications) et l’eMBB (enhanced Mobile Broadband).

En quoi la 5G et l’IoT de masse diffèrent-ils des services Internet et cloud traditionnels ?

Les services Internet et cloud traditionnels reposent sur un modèle dans lequel des quantités massives de données peuvent être stockées et traitées à partir d’une multitude d’appareils finaux dans le monde entier. Ces services cloud sont désormais souvent conteneurisés et pris en charge par toute une série de services polyvalents et flexibles avec des temps de latence raisonnables. Ces temps de latence sont généralement d’une dizaine de millisecondes, ce qui est acceptable pour la plupart des applications existantes comme le gaming, les services Internet, le streaming audio et vidéo, le stockage de données et le calcul haute performance. Afin de réduire les temps de latence pour les utilisateurs, les grandes sociétés de services cloud distribuent généralement les contenus les plus demandés dans divers centres de données situés à une distance raisonnable des utilisateurs qui demandent ces données spécifiques. Cette distribution est gérée par des algorithmes spécifiques. Malgré tout, cette solution n’offre encore qu’un temps de latence de l’ordre d’une dizaine de millisecondes, ce qui est bien au-delà du seuil acceptable pour de nombreuses applications comme les véhicules autonomes modernes, l’IoT industriel (IIoT), la robotique autonome et les applications de traitement informatique en périphérie.

Le déploiement de la 5G vient à peine de commencer et la plupart des services portés par cette technologie se trouvent encore dans la partie inférieure de la bande de fréquence de 6 GHz (FR1). Néanmoins, ces services sont à la base d’un grand changement quant à l’emplacement où et à la manière dont les données seront prochainement générées, traitées et distribuées à travers les réseaux. De nombreuses applications URLLC 5G s’efforcent d’obtenir une latence inférieure à une milliseconde, c’est-à-dire rien de moins que de diviser la latence de base par dix. Cette réduction de la latence est à mettre en parallèle avec un des objectifs de l’eMBB, qui est de multiplier par 20 la vitesse de transfert des données mobiles pour atteindre une moyenne de 600 Mbps (par rapport aux 30 Mbps actuels). Il en résulte qu’une même infrastructure réseau qui devra présenter une latence inférieure à la milliseconde devra également être capable d’assurer un débit décuplé par rapport à ceux des services mobiles à haut débit actuels. À cela s’ajoute le fait que la 5G devrait également permettre une large expansion de l’accès sans fil fixe (FWA), lequel a vocation à fournir un accès Internet haut débit par l’intermédiaire du réseau 5G aux foyers situés dans des environnements urbains denses, ainsi que le mMTC, conçu pour desservir des dizaines, voire des milliers d’appareils IoT dans des environnements extrêmement denses. Tout ceci n’est encore que l’amorce du grand changement évoqué plus haut, car de plus en plus de réseaux étendent la fonctionnalité 5G FR2 avec des niveaux de bande passante extrêmes et l’adoption imminente de la 5G Advanced.

L’évolution des centres de données face au déploiement de la 5G et à de l’IoT de masse

Les quelques points que nous venons d’évoquer signent donc les prémices d’un bouleversement concernant le transfert de données par des réseaux compatibles 5G et capable d’absorber la croissance actuelle des services d’informatique en périphérie associée au développement des services IoT. Certains de ces changements sont destinés à garantir une faible latence et la capacité de gérer à la fois le grand nombre d’utilisateurs distincts et les variations de trafic qu’apporte la 5G. La gestion de ces changements est déjà bien assurée par les normes de la 5G, mais elle s’appuiera également en grande partie sur les fonctionnalités de virtualisation de réseau des réseaux qui les prendront en charge.

Cependant, même le matériel réseau et les algorithmes les plus récents ne peuvent rien contre les lois de la physique. En effet, relayer des signaux sur des milliers de kilomètres entraîne inévitablement une latence bien trop élevée pour un certain nombre d’applications 5G. Afin de pallier ce problème, un nombre croissant de centres de données et d’installations d’informatique en périphérie sont aujourd’hui implantés au sein même de zones densément urbanisées, de campus universitaires et de complexes industriels, où la demande pour de tels services explose. Bien sûr, construire des centres de données plus petits, mais plus efficaces, n’est pas une idée toute nouvelle. De plus, les techniques de refroidissement modernes et toujours plus efficaces compensent au moins en partie le problème du coût de l’électricité, dont le prix est en constante augmentation. Mais cette solution se heurte à plusieurs problèmes majeurs, notamment celui de la disponibilité de biens immobiliers susceptibles d’apporter un retour sur investissement acceptable pour différents services. Or, trouver des lieux adaptés n’a rien d’évident étant donné le caractère à la fois contraignant et très diversifié des marchés de l’immobilier en zone urbaine à travers le monde. Un autre problème est celui de la multiplication des réseaux sans fil privés – que l’on retrouve le plus souvent au sein d’installations gouvernementales – qui nécessiteront eux aussi d’implanter localement des centre de données et des installations d’informatique en périphérie, mais généralement selon des cahiers des charges très divers.

Conclusion

L’avenir de la 5G se dessine à l’aune de la démocratisation des appareils IoT et du besoin associé de disposer de services de stockage et d’informatique en périphérie physiquement au plus proche de l’utilisateur final afin de réduire à un minimum la latence. S’adapter à ces exigences présente des défis de tout autre ordre que ceux auxquels étaient confrontées les générations précédentes de centres de données. Ce nouvel ensemble de défis et d’exigences nécessitera probablement un changement important de la part des développeurs de centres de données et des équipementiers pour mieux répondre aux nouvelles contraintes liées à un immobilier plus coûteux et à la nécessité de desservir des niveaux extrêmes de bande passante parallèlement aux services URLLC émergents. De nombreux développeurs ont pris le parti de jouer la carte de l’attentisme et se contentent d’effectuer simplement les mises à niveaux nécessaires de leur matériel et de leurs services existants afin de mieux satisfaire aux exigences de réseau plus conventionnelles. D’un autre côté, les développeurs plus entreprenants seront plutôt tentés de prendre des risques et de commencer à construire des micro-centres de données dans des zones densément urbanisées.

Sources

• 1. « How 5G is set to spur new data center construction. »Consulté le 27 octobre 2023. https://www.us.jll.com/en/trends-and-insights/cities/how-5g-is-set-to-spur-new-data-center-construction.