Introduction au concept de smart city – Partie 1/2

On lit et on fantasme beaucoup sur le concept de « smart city ». Les représentations de ces villes dans l’imaginaire collectif sont largement influencées par les livres de science-fiction, les jeux vidéos et le cinéma, de Minority Report à Die Hard 4. Les problématiques liées à la smart city sont au contraire très concrètes : face à l’hyperdensité des villes, les gouvernements réfléchissent à des solutions qui permettront la pérennité des infrastructures urbaines et l’optimisation des ressources. Mais la mise en place de solutions connectées, gage d’innovation et de compétitivité ne doit pas faire occulter la place de la cybersécurité.

1. Anatomie d’une smart city

1.1 Définition

L’explosion du nombre d’habitants au sein des villes — en 2050, 70 % de la population sera urbaine [1] — a conduit les administrations à réfléchir sur leur optimisation et leur viabilité à long terme. Loin de l’image des villes futuristes et parfois oppressantes des films de science-fiction, les smart cities « en devenir » (à l’heure actuelle, le développement d’infrastructures connectées et de services performants au sein des villes est encore à l’état de projet) utilisent les nouvelles technologies pour améliorer la qualité des services publics, tout en alliant préservation de l’environnement et mise en exergue du citoyen, devenu acteur de sa propre ville. On parle alors d’équation urbaine. Majoritairement, les smart cities en devenir sont des villes de grande taille (plus de 100 000 habitants, telles que Paris, Nice, Montpellier ou Lyon), disposant de capacités financières, technologiques et d’infrastructures de services performantes (transports, hôpitaux, universités) pour prétendre leur conversion au numérique.

Le développement de solutions connectées au sein des villes doit contribuer à l’optimisation des ressources énergétiques (barrages hydroélectriques, recyclage intelligent des eaux usées), des infrastructures (smart grids), l’amélioration des services publics (transports plus performants comme l’optimisation des trajets de camions de collecte des déchets conduisant à une diminution de la pollution, Wifi public sur l’ensemble de la ville, parkings intelligents), le renforcement de la coopération entre les parties prenantes (développement des e-gouvernements) et le nouveau rôle du citoyen devenu lui-même producteur d’information (retour d’expérience sur l’état de fonctionnement de ses services). Le marché de la ville intelligente a de quoi séduire puisqu’il devrait représenter d’ici 2020 plus de 1 560 milliards de dollars [2].

Les premiers projets de smart cities sont apparus en Asie Pacifique entre la fin des années 90 et le début des années 2000. En 1998, Singapour fut la première ville à adopter le numérique avec la mise en place d’un péage urbain marquant les débuts de la gestion intelligente de la ville. En 2003, la Corée du Sud lance le projet U-Korea visant à développer l’usage des nouvelles technologies dans la ville sud-coréenne de Sondgo (Wifi disponible sur tout le territoire, caméras de surveillance [3]). Côté européen, la ville de Londres a instauré en 2003 un péage urbain ayant pour but de lutter contre la saturation du réseau et de réduire l’impact environnemental de la capitale [4]. Quatorze ans après, d’autres initiatives ont vu le jour comme l’expérimentation d’écoquartiers, l’optimisation du trafic routier ou encore la mise en place de compteurs électriques intelligents.

1.2 Smart grids

Les smart grids sont des réseaux électriques intelligents définis par le Parlement européen et le Conseil européen comme étant « capables d’intégrer de manière efficace en termes de coûts le comportement et les actions de tous les utilisateurs qui y sont raccordés, y compris les producteurs, les consommateurs et ceux qui à la fois produisent et consomment, afin de garantir un système d’alimentation efficace sur le plan économique et durable, présentant des pertes faibles et un niveau élevé de qualité, de sécurité de l’approvisionnement et de sûreté » [5]. Les smart grids permettent de produire et de consommer intelligemment, en participant à la transition énergétique.

À l’échelle d’une ville, les smart grids permettent d’adapter la production et la demande d’électricité aux besoins réels des habitants, de réduire les pics de production énergétique, d’améliorer la fiabilité des réseaux (par exemple, le compteur intelligent Linky remplacera 90 % des anciens compteurs d’électricité d’ici 2021 dans 35 millions de foyers français [6]). La France est le pays qui investit le plus en Europe : 118 projets sont en cours pour un budget total de plus de 500 millions d’euros, devant le Royaume-Uni (497 millions) et l’Allemagne (363 millions) [7]

De nombreux projets sont en cours à l’échelle européenne : l’Union européenne soutient à 75 % le programme InterFlex, dédié au développement des smart grids. Doté d’un budget de 22,8 millions d’euros sur 3 ans, InterFlex s’articule autour de 4 thèmes principaux que sont l’intégration des énergies renouvelables, l’amélioration de l’efficacité énergétique, la mobilité électrique et le développement de différents stockages. Ce projet d’envergure se déploie dans 5 pays (France, Suède, Pays-Bas, Allemagne et République Tchèque). En France, c’est la ville de Nice qui sert de terrain d’expérimentation [8].

1.3 Capteurs et protocoles

Pour tenir sa promesse de réduction de la consommation d’énergie et de son impact sur l’environnement tout en améliorant la qualité de vie de ceux qui y vivent, les futures smart cities doivent disposer des outils nécessaires. L’adoption du concept de ville intelligente repose en partie sur l’émergence de technologies, telles que le déploiement des architectures de l’Internet des Objets (IoT – « Internet of Things »). Ces objets connectés collectent des données depuis les équipements distants et les appareils mobiles connectés. Hadoop, Spark et d’autres technologies de gestion des Big Data jouent également un rôle primordial en rendant possibles le traitement et l’analyse de toutes les informations recueillies.

Les futures smart cities sont revêtues de capteurs capables de mesurer, par exemple, l’état d’usure des bâtiments ou d’envoyer des informations en temps réel à la population concernant les horaires de transports, la qualité de l’air. Prenons plusieurs exemples : à Chicago des bornes open Hardware sont utilisées pour évaluer la qualité de l’air et envoyer des informations aux citoyens, tout en détectant le nombre de smartphones connectés à proximité. À Belgrade, des capteurs indiquent la qualité de l’air. Fixés sur le toit des bus, ils en transmettent également la position afin d’informer les usagers [9]. À Santander, dans le nord de l’Espagne, les infrastructures connectées sont légion : les bennes préviennent lorsqu’elles sont pleines, les pelouses des jardins municipaux alertent les employés de la ville lorsqu’elles manquent d’eau, les places de stationnement avertissent lorsqu’elles sont libres et l’éclairage public s’adapte à la luminosité ; cela grâce à des milliers de capteurs cachés [10].

Outre les nombreux capteurs qui font partie intégrante de l’architecture d’une smart city et permettent de mieux gérer les services publics, les réseaux de longue portée sont capables de faire transiter des données d’un équipement à un autre sur plusieurs kilomètres. C’est le cas de Sigfox et LoRa, qui sont moins énergivores que les technologies cellulaires (GSM, 2G, NB-IoT). En ville, Sigfox a une portée qui peut être supérieure à 10 km. Quant à LoRa, il permet de transmettre des données à des distances de 2 à 5 kilomètres en milieu urbain [11]. En Corée du Sud, Samsung et l’opérateur SK Télécom ont annoncé la mise en place d’un réseau à l’échelle nationale pour connecter les villes intelligentes du pays. La particularité de ce réseau ? Il se base sur la technologie LoRaWan, celle mise en avant par Objenious de Bouygues Telecom et Orange depuis peu [12].

1.4 Données

L’amélioration de l’accès aux données est un autre élément clé du concept de smart city. Les partisans des projets de ville intelligente préconisent de laisser les citoyens accéder à une grande quantité de données municipales, de façon à accroître le sens civique et à permettre aux administrés de développer leurs propres technologies avec ces informations. C’est ce qu’on appelle l’open data. Ces données délivrées en temps réel peuvent par exemple aider à désengorger les transports en cas d’affluence, en redirigeant les usagers vers des moyens de locomotion non saturés. À titre d’exemple, en France, depuis le 6 août 2015, la loi Macron impose l’ouverture des données aux entreprises assurant un service de transport. Celles-ci sont tenues de « diffuser librement, immédiatement et gratuitement dans un format ouvert », des informations relatives aux tarifs publics, aux horaires ou encore aux incidents constatés sur les voies. La RATP propose ainsi une API (Application Programming Interface) qui permet d’accéder aux horaires des transports en commun. À l’étranger, une solution très connue relevant de l’open data est l’application Waze. Grâce à cette application, les données, produites par des millions d’automobilistes, sont collectées en temps réel et permettent ainsi de délivrer un service prédictif d’itinéraire en temps réel. L’application étend ses services dans certaines villes américaines : à Boston, Waze fournit des informations sur la circulation en temps réel qui sont recueillies à partir de diverses sources : caméras, capteurs de flux. Au Brésil, Waze va encore plus loin : à Rio de Janeiro, Waze est utilisé dans le cadre d’un système de pilotage des véhicules de collecte des déchets [13].

2. Cas d’usages

Face à l’expansion des populations et l’urbanisation rapide, les projets de smart cities fleurissent un peu partout dans le monde avec chacun un objectif particulier. En Inde, la priorité des smart cities repose sur le développement durable et l’optimisation des ressources naturelles notamment hydriques. À Jaipur, situé aux portes du désert, le plan d’urbanisme met l’accent sur la construction de bâtiments verts, économes en énergie, qui récoltent l’eau de pluie, tandis qu’à Surat, ville côtière, la priorité est à la lutte contre les risques d’inondation [14]. Dans le cadre du projet Smart City Mission, le Premier ministre Narendra Modi prévoit une enveloppe immédiate équivalant à 1,5 milliard de dollars pour le développement de solutions connectées dans une vingtaine de métropoles indiennes. Le Ministère du développement indien a choisi 20 villes qui seront bientôt connectées. Par la suite, le projet prévoit de rendre 100 villes indiennes intelligentes. À Barcelone, les technologies numériques sont utilisées pour améliorer les services à la personne : l’application MobileID permet par exemple à chaque Barcelonais d’accéder aux services administratifs de manière sécurisée depuis leurs smartphones. 90 millions d’euros seront investis lors du prochain mandat dans le but de développer les investissements en faveur des smart cities.

Julia JUVIGNY
Chargée d’études en cybersécurité – Digital Security – julia.juvigny@digitalsecurity.fr

La seconde partie de cet article sera publiée prochainement sur le blog, restez connectés 😉

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