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[Dossier] Comment la 5G veut transformer les usines

Kevin Poireault

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[Dossier] Comment la 5G veut transformer les usines

Avec leur architecture virtualisée, plus flexible et plus performante que les technologies précédentes, les réseaux 5G promettent une véritable transformation de l’industrie. Les régulations nationales restent à finaliser et les équipements ne sont pas encore prêts, mais le mouvement est lancé.

Coiffé de son casque de réalité augmentée, le technicien de maintenance attend. Le robot de soudure par points va bientôt s’arrêter. Il va falloir le réviser. L’homme sait qu’il n’a qu’une journée pour réaliser sa tâche car, ce soir, cette station d’assemblage reprendra du service, reconfigurée pour fabriquer une autre pièce.

Avec un robot en pleine forme. Qui ne risque pas de tomber en panne. En effet, un analyste des données a pu jauger l’état de santé de la machine et préconisé une intervention lors du changement de production. Le tout sur la base des données envoyées en temps réel par le robot dans le cloud local via un réseau cellulaire privé.

Le technicien n’est pas familier de ce modèle. Il a prévu de faire appel aux experts du fabricant japonais de robots à travers ses lunettes de réalité augmentée connectées. Devant leurs ordinateurs, à l’autre bout du globe, ils pourront voir l’état du module qui pose problème et lui indiquer la procédure à suivre. S’il a un doute, ils lui enverront des vidéos en haute définition grâce au haut débit qui inonde l’usine. Pour s’assurer de la bonne marche de l’opération, les Japonais auront accès, en temps réel, aux modifications effectuées par le technicien. L’un des multiples petits robots mobiles intelligents, héritiers des AGV, circulant dans l’usine lui fournira les outils dont il aura besoin en un rien de temps.

Une architecture télécoms pour l'usine du futur

Cette usine du futur, c’est la promesse de la 5G. Bien loin des usages grand public auxquels elle est le plus souvent associée, cette technologie apparaît comme un formidable accélérateur de l’industrie 4.0. Maintenance prédictive, usine reconfigurable, réalité augmentée, big data industriel, connectivité généralisée, flottes d’AGV intelligents… Grâce à la 5G, ces nouveaux outils pourraient se généraliser dans les usines avec une efficacité, une facilité d’usage et une sécurité démultipliées.

Une rupture annoncée. Et pour cause : « La 5G, baptisée aussi nouvelle radio (NR), est un véritable bouleversement car elle introduit une toute nouvelle architecture de télécommunications, inédite dans l’ensemble des précédents réseaux cellulaires (4G, 3G et 2G) », assure Jean-Jacques Quisquater, cryptologue, professeur à l’université catholique de Louvain, en Belgique.

La 5G apportera aux industriels trois ruptures clés. D’abord un ultra-haut débit – jusqu’à 10 gigabits par seconde – sur une multitude d’appareils simultanément. Des performances comparables à celles du futur Wi-Fi 6, sans ses inconvénients. « En Wi-Fi, dès que la quantité de terminaux augmente, la qualité de service se détériore et le débit s’écroule », pointe Mathieu Lagrange, chercheur à l’Institut de recherche technologique B-com. Derrière cet exploit, la technologie du « massive multiple-input – multiple-output » (multiples entrées –multiples sorties), ou Mimo massif [voir infographie ci-dessous].

Deuxième rupture : la latence, soit le délai de la communication. Elle descendra avec la 5G au niveau des communications filaires. Jusqu’à passer sous la milliseconde selon les plus optimistes, « alors que l’on tournait plutôt entre 20, 50, voire 100 millisecondes en 4G », précise Jean-Baptiste Doré, chercheur au CEA-Leti. Une bascule liée à la technologie de transmission des informations.

« Une trame LTE (4G), soit l’unité temporelle dans laquelle on émet des messages, dure dix millisecondes et est subdivisée en sous-trames d’une milliseconde chacune, elles-mêmes partagées en deux slots de 500 microsecondes, détaille Mathieu Lagrange. En 5G, on peut diviser la sous-trame en beaucoup plus d’éléments temporels, jusqu’à huit slots de 125 microsecondes par sous-trame. À terminaux récepteurs équivalents, la 5G offre des opportunités d’émission plus nombreuses, et donc une latence plus faible. »

La fourniture de services réseaux garantis et adaptés à l’industrie constitue la troisième rupture, rendue possible par la virtualisation du réseau 5G (cœur de réseau et edge) qui permettra le découpage du réseau en tranches (« network slicing ») offrant des fonctionnalités et une qualité de services spécifiques.

Passage à la pratique

Reste à mettre ces performances en pratique dans les usines. Aujourd’hui, hormis quelques pionniers, les industriels, en particulier français, sont assez frileux. À leur décharge, les cadres régulatoires nationaux sont encore bien flous, notamment dans l’Hexagone. « Nous attendons les attributions de fréquences ! », clame Vincent Masztalerz, le directeur des[…]

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