Comprendre la 5G – L’épine dorsale de l’Internet industriel.

26-09-21 dujemi 0 comment

L’année 2019 restera dans les mémoires comme l’année où la véritable connectivité cellulaire pour l’Internet des objets (IoT) a enfin démarré. De nos jours, il ne se passe pas une semaine sans une nouvelle annonce d’un nouveau déploiement de réseau 4G NB-IoT / LTE-M. Pourtant, l’avenir de l’industrie se dirige déjà vers la cinquième génération (5G) de technologie de communication sans fil.

La 5G promet une vitesse ultra-rapide, une latence à peine perceptible (ou temps de réponse de communication) et une capacité considérablement accrue. Les quatre principaux opérateurs américains ont des réseaux de test approuvés et des implémentations partielles dans certaines villes.

Les avantages de marier le monde physique aux technologies numériques ont été discutés pendant ce qui semble être une génération. De nombreuses industries pourraient utiliser l’intelligence glanée des systèmes connectés pour obtenir des informations essentielles sur leurs opérations et sur la manière d’apporter des améliorations qui feront une réelle différence dans leurs résultats. Alors que la 4G crée déjà des améliorations spectaculaires pour les industries du monde entier, c’est la 5G qui crée le plus grand buzz.

Les données seules ne suffisent pas

Jani Vilenius, directeur de la recherche et de la technologie chez Sandvik, déclare que les données sont déjà le moteur de l’industrie dans le monde : « Tout le monde collecte déjà et, dans une certaine mesure, utilise des données. Mais une connectivité améliorée est nécessaire pour vraiment utiliser les données et ajouter de la valeur commerciale. Lorsque nous ajoutons plus d’intelligence artificielle (IA), d’apprentissage automatique et de reconnaissance vocale/d’image dans les systèmes quotidiens, les besoins en bande passante signifient que la 5G est inévitable pour tirer parti des nouvelles capacités. »

L’industrie 4.0 était censée apporter ces avantages, mais jusqu’à présent, il manquait un élément crucial. Faire de l’idée d’un système numérique industriel collaboratif, adaptatif et en temps réel une réalité nécessite une infrastructure de communication vraiment agile.

Au-delà de l’amélioration progressive

Vous pouvez être pardonné de penser que le passage de la 4G à la 5G ne concerne que des améliorations de vitesse incrémentielles, avec peu de besoin de tout le battage médiatique. Après tout, l’architecture de communication 4G/LTE (Long Term Evolution) d’aujourd’hui a connecté environ 3 milliards d’appareils mobiles.

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Mais en vérité, la différence entre la 4G et la 5G n’est pas comme comparer un modèle d’iPhone avec l’autre, c’est plus comme comparer un cheval et un buggy à une voiture de course électrique.

Oui, la technologie 3G et 4G est le plus souvent assimilée aux smartphones. C’est parce que les systèmes ont été conçus respectivement pour la voix et les données mobiles. Et s’il est vrai que les augmentations spectaculaires de la vitesse de la 5G signifieront bien plus que du streaming de meilleure qualité et des téléchargements rapides comme l’éclair, le fait qu’elle ait été conçue dès le départ pour la connectivité des données changera la donne.

Une connectivité plus rapide et une latence faible ou nulle offriront des avantages opérationnels dans tous les secteurs de la planète. Jusqu’à présent, il n’y a eu que des discussions, mais avec des systèmes de test maintenant en place, ces avantages opérationnels deviennent clairs.

Faire passer l’usine connectée au niveau supérieur

Dans un marché dépendant d’applications de machines gourmandes en données, les vitesses plus élevées et la faible latence de la 5G sont nécessaires pour une utilisation efficace de la technologie robotique autonome, des appareils portables et de la réalité virtuelle.

Contrairement aux sauts précédents des niveaux de technologie dans l’industrie, la 5G ne reconcevoira pas fondamentalement la chaîne de production. Mais ce qu’il fera, c’est offrir aux fabricants la possibilité de construire des usines intelligentes capables de s’adapter aux conditions changeantes du marché.

Les capacités croissantes des appareils intelligents et des usines qui les fabriquent n’auront pas seulement un impact sur la concurrence au sein d’une industrie définie. Au fur et à mesure que la concurrence passera du produit au système, les frontières autrefois claires de l’industrie s’estomperont. Les entreprises de fabrication traditionnelles pourraient bientôt découvrir qu’elles sont en concurrence dans le cadre d’une industrie d’automatisation beaucoup plus large, par exemple.

Santé : permettre la chirurgie à distance

La faible latence de la 5G va révolutionner le secteur de la santé, notamment en salle d’opération. Les chirurgiens expérimentés peuvent conseiller des collègues plus jeunes via une connexion vidéo ou peuvent même faire fonctionner l’appareil chirurgical à distance. Vous pourriez être pardonné de penser que cela semble peu probable, mais c’est déjà arrivé.

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Début 2019, la première intervention chirurgicale en direct au monde via une assistance à distance a eu lieu avec succès en Chine. Un chirurgien expérimenté a inséré un appareil de stimulation dans le cerveau d’un patient atteint de la maladie de Parkinson. La latence quasi instantanée de 2 millisecondes a permis au chirurgien de mener l’intervention avec précision comme s’il se trouvait juste à côté du patient, alors qu’il se trouvait en réalité à 3 000 kilomètres. La latence ressemble à une intervention chirurgicale utilisant une solution de moniteur câblé traditionnelle.

Technologie autonome sur route et sous terre

Les améliorations apportées à la latence du réseau donneront aux applications et aux appareils la possibilité de communiquer en temps quasi réel. Cela devrait atténuer les problèmes de sécurité des véhicules autonomes, en leur offrant la possibilité de communiquer en permanence avec l’environnement en constante évolution qui les entoure.

Cela aura bien sûr un impact significatif sur les opérations minières, ce dont Sandvik est conscient. Déjà, Sandvik a signé un accord avec Nokia pour développer davantage de solutions basées sur la technologie privée LTE et 5G, dont une grande partie aura lieu à la mine d’essai Sandvik à Tampere, en Finlande.

« À ce jour, nous nous sommes concentrés sur la technologie LTE privée, qui offre des avantages en termes de vitesse, de latence, de fiabilité et de confidentialité par rapport au Wi-Fi. C’est l’une des technologies que nos clients demandent actuellement », explique Vilenius. L’avantage pour Sandvik de se concentrer sur le LTE est simple. (LTE signifie évolution à long terme et n’est pas tant une technologie que la voie suivie pour atteindre les vitesses 4G). La demande des clients est là et le matériel peut facilement être mis à niveau vers la 5G le moment venu.

Une connectivité améliorée est nécessaire pour vraiment utiliser les données et ajouter de la valeur commerciale

En effet, la 5G sera utilisée pour augmenter et améliorer les réseaux LTE existants plutôt que de les remplacer. Même ainsi, les entreprises de télécommunications sont confrontées à un investissement substantiel. Mais plutôt que de retarder le déploiement, ce fait même pourrait accélérer les choses.

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La société de conseil en gestion McKinsey & Company estime que la tendance au partage de réseau va s’accélérer, diminuant ce qui serait autrement un coût intimidant de la mise en œuvre de la 5G. Le partage de réseau permet aux opérateurs de réduire le coût total de possession tout en améliorant la qualité du réseau en partageant à la fois les équipements actifs et passifs. « Les simulations d’un cas ont montré qu’en partageant le déploiement de petites cellules 5G et en créant une macro couche IoT 5G commune à l’échelle nationale, les opérateurs pourraient réduire les investissements liés à la 5G de plus de 40 % », a déclaré un porte-parole.

A la recherche des business models du futur

En plus de la mine d’essai de Sandvik, la Finlande est également le foyer d’importantes recherches. Le campus Internet industriel de l’université d’Aalto est une plate-forme interdisciplinaire qui fournit un banc d’essai pour les futures solutions pour les partenaires industriels, y compris le partenaire de Sandvik, Nokia.

Les domaines de projet incluent les chantiers de construction intelligents, l’optimisation de la consommation d’énergie dans les bâtiments intelligents et l’usine du futur. Le projet 5G meets Industrial Internet (5G@II) examine comment fournir une base rentable, globalement sécurisée et sécurisée pour un futur Internet industriel basé sur la 5G. Plus précisément, l’équipe vise à créer un modèle de système de gestion de services 5G en le testant sur des cas d’utilisation industriels réels.

Le voyage vers la 5G

2G : appels téléphoniques sans fil activés

3G : Web mobile activé

4G : streaming vidéo activé et applications nécessitant une connectivité soutenue

5G : l’ère post-smartphone de la connectivité mobile

L’épine dorsale de la norme 5G est composée d’un spectre à bande basse, moyenne et haute. Les réseaux 5G peuvent fonctionner sur deux fréquences : les fréquences inférieures à 6 GHz et les ondes millimétriques (20 à 60 GHz). Les opérateurs utilisaient déjà le spectre inférieur à 6 pour les réseaux LTE existants, et ils en ont maintenant besoin de plus pour développer la 5G.  La fréquence des ondes millimétriques était auparavant inutilisée et l’avènement de la 5G a donné aux opérateurs un accès au spectre qui permettra les vitesses plus rapides que nous attendons avec la nouvelle norme.

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