Afin de sensibiliser nos clients à l'impact environnemental du streaming audio et vidéo, nous avons mis au point une mesure des émissions de gaz à effets de serre (GES) associées à l'activité des utilisateurs de la plate-forme Streamlike. Elle s'appuie sur un outil de modélisation basé sur les travaux de The Shift Project, réalisé en collaboration avec Maxime Efoui-Hess.

L'objectif de cette initiative inédite était :
• de comprendre les véritables ordres de grandeur en jeu,
• de pouvoir comptabiliser ces émissions dans le cadre d'un bilan carbone,
• de recommander des bonnes pratiques pour réduire son impact environnemental.

L'objectif est d'exposer la méthode employée pour inviter d'autres plateformes de streaming à l'adopter pour faire prendre conscience aux entreprises de la réalité des émissions de GES liées au numérique.

En 2019, environ 2,2 % des émissions carbonées mondiales étaient dues à l'utilisation du numérique (terminaux, datacenters et réseaux). C'est plus que les 2 % usuellement attribués au transport aérien civil et avec une augmentation qui s'élève aujourd'hui à 8 % par an, cette part pourrait doubler d'ici 2025.

Données mesurables

La gestion et la diffusion de médias (en téléchargement ou en streaming) met en œuvre quatre composantes :
• une infrastructure hébergée dans un datacenter faisant partie d'un "Cloud", composée de serveurs, de volumes de stockage et d'équipements réseau,
• un "Content Delivery Network" (CDN) composé d'une multitude de datacenters ou Points de Présence (POPs) répartis à travers le monde,
• des terminaux de consultation fixes ou mobiles (PCs, smartphones, tablettes, TV…)
• des réseaux de télécommunication qui interconnectent ces équipements et constituent l'"Internet".

Pour mesurer les émissions de GES issues de ces éléments, il faut calculer leur consommation électrique et y appliquer un coefficient d'"intensité carbone". Selon le pays où l'électricité est consommée, sa production aura généré plus ou moins d'émissions de CO₂.

Les facteurs d'intensité carbone diffèrent fortement entre les pays et continents et dépend principalement de la part d'électricité d'origine nucléaire ou renouvelable. Ce facteur est de 0,059KgCO₂e/KWh en France, alors que la moyenne mondiale est de 0,519KgCO₂e/KWh. Les intensités carbone peuvent être consultées en temps réel sur cette carte interactive. Lorsque l'intensité carbone d'un pays n'est pas connue, on lui applique l'intensité moyenne du continent, ou à défaut la moyenne mondiale.

Part de la plateforme

La consommation électrique d'une infrastructure "Cloud" est complexe à estimer du fait de l'utilisation de machines virtuelles qui n'exploitent qu'une partie des ressources de machines physiques. Ces machines sont partagées entre plusieurs applications et utilisateurs. L'opérateur de la plateforme Cloud ne fournit pas de consommation électronique différenciée.

Lorsque le Cloud est alimenté en électricité décarbonée ou lorsque l'opérateur achète intégralement son électricité en énergies renouvelables, le calcul des émissions de la plateforme devient inutile. C'est par exemple le cas pour la plateforme Streamlike.

Part du CDN

Le modèle « 1byte paramétrique » permet d'estimer la consommation électrique d'une infrastructure de type CDN en fonction de la quantité de données qui transitent. Nous ferons l'hypothèse que l'efficacité énergétique des centres de données qui composent le CDN est au niveau de la moyenne mondiale (PUE = 1,71).

Avec un CDN, on doit distinguer différents types de transits de données :
• le "cache fill" (remplissage du cache) qui consiste à demander un contenu à la plateforme (appelée "Origin") et à le stocker sur un datacenter ("POP") faisant partie du CDN et situé au plus près de l'internaute qui a effectué la demande.
• le "cache egress" (sortie du cache) qui consiste à transférer les données du POP vers l'internaute.
• le "cache to cache fill" (transfert de cache) qui consiste à transférer le contenu d'un POP qui le stockait déjà vers un autre qui le demande.

Par exemple, si un internaute des environs de Boston demande à voir une vidéo, elle sera d'abord transférée de la plateforme "Origin" (en Belgique pour Streamlike) vers le POP du CDN le plus proche de Boston, puis de ce POP vers l'internaute. Si un internaute de Hong Kong demande la même vidéo, elle sera recopiée du POP près de Boston vers celui de Hong Kong puis délivrée à cet internaute.

On peut donc mesurer la consommation électrique associée à la mise en œuvre de l'infrastructure du CDN sur la base du volume de données transférées. On transforme des giga-octets (Go) en KWh consommés en différents points de la planète. Ces KWh ont une intensité carbone variable selon le pays. On appliquera donc une intensité carbone locale (du pays de consultation) pour le "cache fill" et le "cache egress" et une intensité moyenne mondiale pour le "cache to cache fill".

Part du réseau

Le modèle « 1byte paramétrique » fournit également une estimation de la consommation électrique de toutes les interconnexions de centres de données et de terminaux mis en œuvre lors du transfert d'un giga-octet de données. Le "réseau" recouvre tous les équipements de télécommunications des opérateurs publics ou privés et fournisseurs d'accès à internet qui relient la plateforme aux internautes via des câbles, fibres, antennes-relais ou bornes WiFi.

De la même manière que pour le CDN, on peut estimer la consommation du réseau en fonction du volume de transit de données, ainsi que son impact carbone selon l'endroit où l'électricité est consommée.

Part des terminaux

Il est possible d'associer précisément chaque octet diffusé au type de terminal sur lequel il a été lu : desktop, smartphone, tablette, phablet, TV, console… Chaque terminal a une consommation électrique moyenne différente.

Nous avons fait le choix de ne considérer la consommation électrique du terminal que pendant la durée de lecture des médias. En revanche, nous considérons que pendant cette durée, 100% de l'énergie consommée par le terminal est consacrée à cette lecture.

Connaissant la répartition de la lecture des médias en fonction des types de terminaux, la durée d'écoute moyenne de chaque média, la localisation géographique de la lecture et la consommation électrique moyenne de chaque type de terminal, nous savons déterminer les volumes de GES directement liés à la lecture des données sur les terminaux.

Bilans carbone par client

Pour chaque lecture d'un média, l'analyse des logs de diffusion renseigne sur la quantité de données transmises, le lieu de la consultation, le type de terminal et l'identité du propriétaire du média. Ainsi, tous les calculs décrits plus haut peuvent être effectués quotidiennement afin de fournir une représentation aussi précise que possible des émissions de GES de chaque utilisateur de la plateforme de streaming.

La totalisation de GES vient donc enrichir la collection des indicateurs statistiques disponibles sous forme totaux ou de courbes d'évolution sur une période.

La mesure étant posée, il est désormais possible d'observer l'effet de bonnes pratiques de réduction des émissions, que nous développerons dans un prochain article.

Avis d'expert proposé par Hervé Nougier, responsable de la plate-forme de diffusion vidéo Streamlike

Qu'est qu'un CDN ?
Un réseau de diffusion de contenu ou Content Delivery Network (CDN) en anglais, est constitué d'ordinateurs reliés en réseau à travers Internet et qui coopèrent afin de mettre à disposition du contenu ou des données à des utilisateurs.
Ce réseau est constitué de serveurs d'origine, d'où les contenus sont « injectés » dans le CDN pour y être répliqués ; de serveurs périphériques, typiquement déployés à plusieurs endroits géographiquement distincts, où les contenus des serveurs d'origine sont répliqués ; d'un mécanisme de routage permettant à une requête utilisateur sur un contenu d'être servie par le serveur le « plus proche », dans le but d'optimiser le mécanisme de transmission / livraison.
Les serveurs (ou nœuds) sont généralement connectés à Internet à travers différentes dorsales Internet.
L'optimisation peut se traduire par la réduction des coûts de bande passante, l'amélioration de l'expérience utilisateur, voire les deux.
Le nombre de nœuds et de serveurs qui constituent un CDN varie selon les choix d'architecture, certains pouvant atteindre plusieurs milliers de nœuds et des dizaines de milliers de serveurs.