« Au royaume de la reine rouge, tous les sujets doivent courir le plus vite possible pour rester sur place. Comme le fait remarquer Alice, perplexe et abasourdie, c’est là un moyen bien fatiguant de n’aller nulle part ! » Lewis Carroll.
Si Georges Orwell avait 1984, nous avons 1989. Cette date est retenue par la plupart d’entre nous comme la chute du mur de Berlin, marquant l’effondrement du bloc soviétique et l’avènement du modèle capitaliste, mais c’est aussi une date que certains économistes qualifient comme marquant le début de la troisième révolution industrielle.
En effet, dès les années 1990[1], les ordinateurs et internet se massifient sur le continent américain. Dès les années 2000, ce phénomène se répand en Europe. On parle alors de nouvelle économie ou de l’économie numérique.
Les progrès des nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC) et le développement d’Internet ont engendré un tel engouement que les investisseurs finançaient pratiquement les yeux fermés le «e-business » ou les « start up ». L’économie mondiale pense alors avoir trouvé son Graal. Le chiffre d’affaires mondial directement généré par Internet était estimé à 4 milliards de dollars en 1994, atteint les 301 milliards de dollars en 1998, pour afficher 2 000 milliards de dollars en 2019[2].
« Le siècle Internet va tout changer », a déclaré John Chambers, patron de Cisco Systems.
Ce que l’on dit moins, c’est que ce nouveau modèle économique repose sur les datacenters. Infrastructures essentielles et vitales pour cette nouvelle économie, de par leur constitution, ils vont engendrer à la fois l’effervescence d’une nouvelle croissance avec un impact environnemental majeur, une inégalité exacerbée entre les pays développés et le reste du monde, ainsi qu’une facture informatique de plus en plus conséquente, que les DSI [3]doivent absolument réduire sous peine de ne plus pouvoir assurer d’autres besoins.
Quand on parle de Datacenter, de quoi parle-t-on ?
Si nous devions retenir une définition synthétique mais suffisamment complète d’un datacenter, celle de Cisco semble la plus à propos : “Dans sa forme la plus simple, le datacenter est une installation physique utilisée par les entreprises pour héberger des applications et des données stratégiques. La conception d’un datacenter repose sur un réseau de ressources de traitement et de stockage capable de distribuer des applications et des données partagées. Les composants clés d’une conception de datacenter sont les routeurs, les commutateurs, les pare-feu, les systèmes de stockage, les serveurs et les contrôleurs de distribution d’applications.”
De par sa composition, le datacenter a donc besoin à la fois d’électricité, en grande quantité, et de refroidissement : le matériel actif dans un datacenter chauffant énormément, il se doit d’être refroidi sous peine de se voir détruit par une surchauffe de ses composants.
Même si les constructeurs informatiques ont fait des efforts considérables dans la réduction de la consommation électrique, tout en progressant sur les performances, les usages en IT sont devenus gargantuesques, avec l’avènement des smartphones, du cloud, de l’IA et de fait du réseau. Aujourd’hui, il n’est pas rare qu’une simple application sur un smartphone ou sur un ordinateur, via une simple page web, consomme chacun de ces items en grande quantité. A chaque fois que nous ouvrons notre application mail, par exemple, nous consommons, sans nous en rendre compte, du temps processeur, du disque dur et du réseau pour afficher notre email.
De plus, avec l’avènement de l’ère du nouvel or noir[4], la facture économique et énergétique est doublée ; nos moindres faits et gestes sont analysés par les grandes sociétés informatiques. Ces analyses indirectes à notre volonté (affinage de nos profils et analyse de nos comportements) entraînent alors à nouveau une consommation en processeurs, disques et réseaux.
Nous avons donc des machines qui coûtent de plus en plus chères, qui consomment de l’énergie, et qui dégagent une chaleur que l’on doit éliminer. Les opérateurs de datacenters ont donc dû mettre en place différentes stratégies.
- La stratégie du refroidissement par air ventilé/refroidi, avec des optimisations pour réduire le besoin (couloir chaud/froid et haute densité).
C’est cette stratégie qui est la plus utilisée dans le monde.
- Le refroidissement par simple air ventilé, voire auto-ventilé, en utilisant un principe de cheminées. L’air froid est aspiré de l’extérieur par un effet d’aspiration et il est rejeté au centre. Cette stratégie ne peut être utilisée que dans des pays où les températures ne montent que très peu, et où l’humidité n’excède pas un certain seuil, pour être probante vis à vis du modèle précédent
- Le refroidissement par eau permet de refroidir certains composants par un circuit d’eau fermé. L’eau est ensuite refroidie par air ou par un système de refroidissement propre. Ce système est assez efficace mais comporte des risques et il demande beaucoup d’entretien.
Ces stratégies sont responsables de, et expliquent la fracture numérique indirecte vis à vis d’une partie de la population mondiale.
La fracture numérique par les datacenters
La 1ère image recense les grappes de datacenters dans le monde. Leur nombre est en constante évolution, car jamais dans l’histoire humaine nous n’avons autant consommé de produits numériques. En transposant l’image numéro 2, qui recense les câbles sous-marins et terrestres de l’opérateur China Telecom, qu’il possède en propre ou en partage avec les plus gros opérateurs télécom mondiaux, nous voyons immédiatement l’hyper concentration des nœuds d’information au niveau mondial : Asie, Europe et États-Unis.
Les États-Unis, berceau d’internet, possèdent de ce fait un des réseaux les plus maillés, qui leur permet de fournir un maximum de services, comme le montre cette image des opérateurs présents aux US.
Chaque point représente un datacenter, ou du moins un point de présence. Ce maillage fort permet donc une grande résilience à travers le pays, mais aussi une rapidité d’accès à l’information.
L’emplacement des datacenters est donc stratégique pour le développement de l’économie numérique.
La vitesse d’accès aux informations reste le nerf de la guerre, et la plupart des utilisateurs de plateformes web ou d’applications sur smartphone sont peu tolérants aux applications qui mettent une minute à se charger. Une page web doit voir son Time to first byte (TTFB)[5] être le plus bas possible, au risque de voir ses utilisateurs fermer l’onglet ou switcher sur une autre application.
Si une vidéo est trop longue à charger, le consommateur est déjà passé à la suivante. Si un site e-commerce voit ses images de produits se charger lentement, ou une lenteur sur le paiement, alors la confiance du consommateur vis-à-vis du site s’écroule.
Le privilège des pays développés
Les pays développés bénéficient de moyens économiques importants pour permettre le financement de la construction de datacenters, même dans des régions nécessitant une forte consommation d’énergie pour le refroidissement. Ainsi, ils peuvent avoir des datacenters qui sont à l’origine de la donnée au plus proche de leurs utilisateurs. Cela réduit drastiquement les temps d’attente pour les utilisateurs, et fluidifie leur expérience. Pour les entreprises, avoir à disposition des machines de calculs et de stockage de données, sans avoir un upfront important, permet à de petites structures, et même à de plus larges organisations, de se lancer dans des projets qui auraient été difficilement finançables il y a encore quelques années. Cet atout est primordial dans la stratégie de développement d’une économie numérique.
Aujourd’hui, les infrastructures européennes réussissent à être mutualisées pour permettre ainsi une diminution des coûts, avec des bases de données qui peuvent être mises dans un pays, les middlewares[6] dans un autre, et les frontaux[7] exposés dans les points de présence. Il n’est pas rare de voir des types d’instances réservées à la donnée dans certains pays et celles réservées aux calculs dans d’autres. Cette rentabilité des Clouds providers leur permet ainsi de proposer des rabais substantiels, permettant ainsi la diminution de la facture IT.
Un déséquilibre dans les pays en voie de développement
Les cartes ne sont pas les mêmes pour les pays en voie de développement. D’un point de vue technique, même s’il n’est pas impossible de mettre en place des datacenters dans des pays avec un climat de type saharien, ou proches de l’équateur, les coûts engendrés pour garantir le refroidissement et l’assèchement de l’air seront économiquement pharamineux et de ce fait non rentables pour les acteurs économiques locaux. Le niveau de vie des habitants ne permettra pas une démocratisation massive.
Si un pays comme les Émirats Arabes Unis peut disposer des plus grands opérateurs télécom et de datacenters, malgré sa géographie entourée de désert et une température moyenne en journée oscillant entre 19.5 °c et 36.5°c au plus fort, un pays comme le Pakistan ne pourrait pas avoir une même infrastructure. Le salaire moyen annuel aux Émirats Arabe Unis en 2018 était de 155 000 dollars (source HSBC Expat Explorer 2018), alors que le Pakistan (Dubaï – Karachi 1,181.11 km) n’affiche qu’un revenu moyen de 1530 $ par habitant en 2019 (source : Banque mondiale), et une géopolitique peu favorable.
Lorsque l’implantation locale est difficile, la stratégie la plus pertinente est donc de se connecter à ces acteurs via les réseaux et câbles qui serpentent le monde. Mais d’autres difficultés entrent en jeux, comme la sécurisation des câbles ou encore la physique.
Entre souveraineté, stratégie économique et impératifs environnementaux
La sécurisation des moyens de transport physique de l’information est un enjeu stratégique.
Dans les pays en voie de développement, aussi incroyable que cela puisse paraître, la redondance des connexions par les opérateurs n’est pas toujours garantie. Les câbles sous-marins sont parfois mis à mal par la pêche industrielle, ou encore par le prix d’une pose longue et coûteuse, sans parler de leur entretien.
Les opérateurs se partagent le câble, et eux-mêmes sous-louent leur propre bande passante à prix d’or. Au sein des pays en voie de développement, il est possible de voir dans certains pays, comme le Vietnam, des situations ubuesques où, aux heures de pointe, les accès à Facebook rappellent l’internet de la fin des années 90. Les opérateurs locaux et étatiques vendent à prix d’or de la bande passante aux entreprises vers les data centers les plus proches dans la logique informatique à Taïwan ou Hong Kong. De plus, la mise en œuvre de data center en local reste compliquée à cause des inondations fréquentes lors des moussons.
En réseau, c’est la physique et la vitesse de la lumière qui interviennent dans l’inertie de l’expansion numérique pour ces pays. Pour rappel, la vitesse maximale de la lumière est de 300 000 km/s. Dans les fibres actuelles, la célérité de la lumière est d’environ 200 000 km/s. Donc en théorie, une liaison directe entre Paris et Nouméa serait de 90 ms mais, en pratique, le signal passe par plusieurs répéteurs, et on obtient une latence de 280 ms. Les routes empruntées par les réseaux ne sont pas forcément les plus directes ; cela entraine des latences importantes qui impactent énormément les performances des applications.
Un autre exemple :
Au-delà de la limite physique, on voit que les infrastructures jouent un rôle primordial dans la vitesse et la qualité de l’information. A cela, ajoutons la perte de paquets qui, selon le protocole, engendrera, ou non, une réémission de l’information. Par exemple, une vidéo qui subira une perte de paquets importante sera hachurée et inaudible (un mot sur deux)
La transmission des flux se conçoit au niveau international, et des gros nœuds se dessinent en Asie, en Europe, et aux États-Unis. Pour l’Europe, les plus gros nœuds de concentration sont sur Francfort, Amsterdam et Dublin, où l’on retrouve les plus gros opérateurs télécom mais aussi Cloud Service Providers.
Leur disposition géographique n’est pas anodine. En dehors des contraintes météorologiques, les enjeux économiques et stratégiques sont importants.
L’Irlande, avec une politique fiscale avantageuse (12,5% d’impôt pour les entreprises), est devenue un lieu emblématique de l’installation des datacenters dans l’Union Européenne, malgré la menace énergétique. En France, lors de l’inauguration du 8ème datacenter d’Equinix février 2019 à Pantin, Bruno Le Maire, Ministre de l’économie et des Finances affirme : ”Il n’y a pas, au 21ème siècle, de souveraineté́ politique sans souveraineté́ technologique. L’un va avec l’autre. (…) Notre ambition c’est que la France soit la première terre d’accueil de datacenters en Europe.”
La nouvelle route de la soie numérique a fait son apparition dans le cadre de la BRI[8]. Elle empruntera un long parcours terrien, ce qui est assez rare, et verra un de ses nœuds arriver sur Francfort avant d’avoir parcouru plusieurs milliers de kilomètres, en passant par plusieurs pays. Quant aux nœuds transatlantiques, ils arrivent sur l’ouest du Royaume Unis et sur l’Irlande, là où sont les datacenters.
Pour la partie ouest Afrique, plusieurs nœuds existent sur Gibraltar, tandis que pour la partie Asie et Est Afrique, c’est en sous-marin, avec pour destination Marseille, qui distribue sur l’ensemble de l’Europe.
Les implantations sont donc stratégiques, car elles répondent non seulement à un besoin économique pour les sociétés, mais aussi une très forte volonté de préserver la souveraineté technologique par l’hébergement des données en proximité immédiate.
La souveraineté par la proximité immédiate des données
L’émergence de nouvelles demandes comme l’industrie 4.0 (avec ses usines connectées), la e-Santé, la smart city, les enjeux de l’IA ou encore du big data, provoque l’apparition de nouveaux services, qui obligent les hébergeurs à s’agrandir et se diversifier dans le respect de la sécurité de l’alimentation électrique.
Même si la position géographique importe peu, les datacenters répondent à des critères de facilité d’accès exigés par les acteurs du territoire. Dit autrement, la demande engendrant l’offre, et l’offre engendrant la demande, l’installation d’un data center à un emplacement donné modifie l’écosystème et va permettre d’ouvrir de nouvelles opportunités, tandis que l’optimisation de cette connectivité par ces nouveaux usages va permettre ainsi la transformation profonde de la société.
Toujours du côté de Pékin, entre souveraineté et exigence économique, un immense datacenter (investissement total estimé de près de 12 milliards de yuan, soit 1,69 milliard de dollars, avec un revenu estimé à 10 milliards de yuan par an) verra donc le jour au Tibet vers 2025, pour connecter la Chine et l’Asie du Sud. Si le climat du Tibet présente un avantage technique considérable, les basses températures en altitude permettent de réaliser aussi des économies considérables en énergie, les serveurs nécessitant moins de climatisation.
Mais surtout, cette installation va permettre à la Chine de faire de la région le point de contact vers les pays d’Asie du Sud tels que l’Inde, le Népal, le Bangladesh. Comme affirme Hu Xiao, directeur général de Ningsuan Technologies interrogé par le Global Times, « Un datacenter pour le cloud est comme une ambassade de données offshore pour les entreprises chinoises et leurs homologues en Asie du Sud ».
Les datacenters sont de ce fait interconnectés aux opérateurs internationaux de premier rang, ainsi qu’aux opérateurs nationaux et régionaux. Ce sont donc des nœuds de communication à très haut débit, qui nécessitent énormément d’électricité.
Le premier défi devient donc celui de l’adéquation avec la transition écologique. Internet est en effet devenu un des plus gros pollueurs de la planète
Si Internet était un pays, il serait le 3ème plus gros consommateur d’électricité au monde avec 1500 TWH par an, derrière la Chine et les États-Unis. Au total, le numérique consomme 10 à 15 % de l’électricité mondiale, soit l’équivalent de 100 réacteurs nucléaires, tandis qu’un data center consomme autant d’électricité que 30 000 habitants européens.
La conscience écologique qui émerge de plus en plus au sein des sociétés occidentales met en exergue un dilemme difficile à résoudre pour les Cloud Providers. La construction des datacenters et leur fonctionnement ont un impact non négligeable sur les empreintes carbone. Même si les plus grands, comme Microsoft, s’engagent à être négatifs sur leur dette carbone d’ici 2030, cela passe par des astuces de consommation d’un côté, pour rembourser sa dette sur un autre secteur d’activité qui, lui, ne crée pas de carbone, voire en consomme. Les besoins en ressource de calculs, de stockage ne cessent de croître, et l’augmentation du potentiel client ne fera qu’accentuer la consommation directe ou indirecte de produit chez les Cloud providers.
Il faut garder en tête que sur l’empreinte carbone d’un datacenter, au-delà du bâtiment et de sa consommation électrique pour faire fonctionner les climatisations ou systèmes de refroidissement alternatifs, il y a aussi la construction des machines, leurs transports jusqu’au data center et enfin leur recyclage si c’est possible.
Quid de l’origine de l’électricité.
La France, par exemple, est principalement nucléaire. Si son électricité est assez faible en carbone, il en est tout autrement pour son voisin allemand, dont les centrales à charbon tournent à plein régime. Il y a quelques années, Facebook avait été durement critiqué, car l’installation de l’un de ses plus gros data center était proche d’une centrale à charbon au États-Unis.
Les pays en voie de développement seront aussi pénalisés sur leur empreinte carbone, car, dans ces pays, le nucléaire est assez rare, et une transition vers le solaire ou l’éolien n’est que plus rarement envisagée ou possible.
Le deuxième défi se situe du côté des DSI. L’enjeu de demain sera la maîtrise des coûts de l’IT
Le marché de l’hébergement est en plein essor. L’économie mondiale du cloud aujourd’hui se monte à plusieurs milliards de dollars. Les données de Gartner montrent un marché mondial de l’infrastructure en tant que service (IaaS), avec un chiffre d’affaires 2018 de 32,4 milliards de dollars, soit une croissance de 31,3% par rapport aux 24,7 milliards de dollars de 2017. Parmi les cinq plus gros fournisseurs (soit 80% de la part de marché mondiale du cloud IaaS en 2018), se trouvent Amazon (47,8%), Microsoft (15,5%), Alibaba (7,7%), Google (4,0%) et IBM (1,8%).
En 2019, le marché du « platform as a service (PaaS) », a généré plus de 20 milliards de chiffre d’affaires. Ce chiffre devrait doubler d’ici 2022. Le marché continue de croître, avec plus de 360 fournisseurs et 550 services de plateformes de cloud computing dans 22 catégories.
Les dépenses informatiques à travers le monde devraient atteindre 3870 milliards de dollars en 2021, soit une augmentation de 3,7 % par rapport à 2019, selon Gartner. Pour l’an prochain, le secteur du logiciel augmentera de +7,2 %, tandis que les systèmes de data centers vont enregistrer + 5,2 %. Gartner confirme l’expansion des grands fournisseurs d’infrastructures, qui vont accélérer la construction de centres de données à l’échelle mondiale.
L’augmentation des dépenses IT est de ce fait très liée au développement du cloud. Les Américains sont loin devant le reste du monde, puisqu’ils représenteraient à eux seuls plus de la moitié des dépenses mondiales. Le Royaume-Uni et la Chine suivent.
Les entreprises qui vont se détacher et réussir sont celles qui investiront le plus dans le cloud. L’investissement en IT, et surtout dans l’infrastructure n’est pas neutre. Pour autant, si les besoins en informatique des entreprises augmentent, elles ont moins d’argent à y consacrer. Pour rester dans une politique de maîtrise des coûts, elles vont devoir réduire les budgets alloués à d’autres domaines, comme changer les téléphones portables ou les imprimantes. Les DSI vont donc dépenser davantage dans des domaines qui vont accélérer leur activité numérique, comme l’IaaS ou des logiciels de gestion de la relation client, mais au détriment d’autres investissements .
Au final, la place des datacenters traduit à elle seule tous les paradoxes de l’économie numérique, entre un développement sous ecstasy et l’impossibilité environnementale. D’un point de vue géopolitique, on s’aperçoit que les pays en voie de développement ne sont pas du tout favorisés pour l’accès au numérique, que cela soit par l’implantation stratégique des data centers par les grands acteurs du numérique, mais aussi par la connexion à internet ou aux opérateurs télécom. Même si les dits acteurs s’implantent de plus en plus dans les régions à ce jour non couvertes, les travaux sur les aménagements des infrastructures réseaux restent longs, coûteux et difficiles. Les inégalités se creusent donc de plus en plus entre les pays développés et le reste du monde. La facture numérique existe. Ces sociétés ne font pas dans l’altruisme, il faut qu’il y ait un enjeu économique pour eux.
Même si plusieurs projets sont en cours pour résoudre ce problème d’accès à internet avec une latence plus basse et un coût mutualisé afin de le rendre accessible au plus grand nombre (le plus connu étant Starlink de Elon Musk), le développement de l’économie numérique est non seulement loin de répondre à la prospérité de tous, mais crée aussi un impact écologique peut-être irréversible.
La viabilité des datacenters pourrait être remise en question. Le modèle économique reste à repenser, peut être, pour un monde plus juste, plus égalitaire, et peut être plus vivable.
Robert CODRON-CTO Auchan International Technology
Ngoc-Thao NOET M2-IESCI UA
20 février 2021
[1] Le paradoxe de Solow (1987) : « On voit des ordinateurs partout, sauf dans les statistiques de productivité »
[2] source : https://www.economie.gouv.fr/facileco/nouvelle-economie# et https://blog.lengow.com/fr/ecommerce-monde-2019.
[3] DSI : Direction des Systèmes d’Information
[4] Nouvel or noir : la data comme « carburant » de l’économie numérique
[5] TTFB : temps pour le premier octet. C’est le temps que le navigateur doit attendre avant de recevoir son premier octet de données du serveur. Plus il faut du temps pour obtenir ces données, plus il faut du temps pour afficher votre page.
[6] Un middleware est une interface qui permet la mise en relation de plusieurs applications hétérogènes. C’est une sorte de passerelle pour faciliter l’échange de données entre deux systèmes distincts.
[7] Un frontal désigne une interface de communication entre plusieurs applications hétérogènes, une sorte de point d’entrée uniformisé pour des services différents.
[8] BRI : Road and Belt Initiative. Cette route de la soie numérique va permettre à la Chine d’établir et de sécuriser une connectivité continue, et développer des normes communes et la progression de sa politique en matière de nouvelles technologies.
Sources :
(Les sites ont été consultés entre le 10 et 20 février 2020)
YouTube :
-Un Data Centre, qu’est-ce que c’est ? https://www.youtube.com/watch?v=1vEnHDEcswo
-Faut-il limiter le nombre des data centers ? – Vox Pop – ARTE : https://www.youtube.com/watch?v=y923bPwAot0
-Datacenter : comprendre l’essentiel en 9 minutes : https://www.youtube.com/watch?v=rO6bXt7d2L8
Les Horizons :
https://leshorizons.net/datacenter/
écoconso : du conseil à l’action
https://www.ecoconso.be/fr/content/diminuer-limpact-du-numerique-sur-le-climat
Think Tank : The Shift Project
Le Monde :
Impacts environnementaux du numérique : de quoi parle-t-on ?
France DataCenter :
Ministère de l’économie, des finances et de la relance :
https://www.economie.gouv.fr/facileco/nouvelle-economie#
Ministère de l’économie et des finances
Data center magazine :
Jaguar Network lance la construction d’un troisième datacenter à Lyon
Xerfi :
https://www.xerfi.com/etudes/20SAE39.pdf?103536
Kinsta :
Part de Marché du Cloud – un Regard sur L’écosystème du Cloud en 2021
Le siècle digital :
https://siecledigital.fr/2020/03/26/le-trafic-internet-mondial-en-hausse-de-70-en-raison-du-confinement/
Gartner :
https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2019-07-29-gartner-says-worldwide-iaas-public-cloud-services-market-grew-31point3-percent-in-2018
Zdnet :
https://www.zdnet.fr/actualites/chiffres-cles-les-depenses-it-dans-le-monde-39790261.htm
Le Mag IT :
https://www.lemagit.fr/actualites/252467561/Cloud-IaaS-les-entreprises-preferent-les-geants-AWS-Azure-et-Google
