Application et cas d'usage 5G

Avec les déploiements 5G en cours, de nombreuses personnes se posent la question des applications et des cas d'utilisation 5G. La 5G apportera de nombreuses transformations dans les possibilités d’usage grâce aux liaisons cellulaires à très haut débit et très haute réactivité. Elle permettra de nombreuses et nouvelles applications qui ne sont pas viables aujourd'hui, en particulier dans les zones urbaines et les villes. 

 

5G : Villes ou campagnes, quelle disponibilité ?

 

Au fur et à mesure du déploiement de la 5G, quelles nouvelles applications IoT verrons-nous ? Quels cas d'usage de la 5G découvrirons nous, générés une bande passante plus élevée et un débit plus rapide ? 

Oui, la vie changera avec la 5G et les nouvelles applications qu'elle offrira, mais pas exactement partout, ni de la même façon. Il y aura une fracture de la connectivité réseau et des services entre les zones urbaines et rurales car il est impossible de déployer la 5G partout tout de suite.

L'idée fondamentale derrière la 5G est un réseau unique suffisamment flexible pour gérer une variété de cas d'utilisation différents. Afin de tenir la promesse de la 5G, les opérateurs de réseau mobile (ORM) doivent construire un réseau dense avec une quantité massive de nœuds de réseau qui formeront l'infrastructure 5G.

Chaque nœud coûte de l'argent, et les Opérateurs investissent en priorité via des mises à niveau et une densification du réseau dans les villes, où ils pourront atteindre de nombreux clients payants et obtenir un retour sur investissement plus rapide. Dans les zones rurales, le déploiement de la 5G se fera à un rythme plus lent.

 

Catégorisation des applications pour la 5G

Le déploiement de la 5G offrira des avantages dans trois domaines majeurs, illustrés sous le nom de «triangle 5G»:

  • uRLLC:  Communication ultra fiable à faible latence
  • mMTC: IoT (Massive Machine Type Communication)
  • eMBB:  Enhanced Mobile Broadband - Très haut débit

uRLLC - Haute disponibilité et faible latence pour la 5G

La communication ultra fiable à faible latence (uRLLC) sera l'une des plus grandes innovations une fois la 5G entièrement déployée. Ici, nous verrons de nouvelles applications qui nécessitent une réponse en quelques fractions de seconde.

Véhicules autonomes

Les véhicules autonomes sont l'un des champs d’applications 5G les plus attendus. La technologie des véhicules progresse rapidement et les systèmes informatiques embarqués évoluent avec des niveaux de puissance de calcul auparavant uniquement accessibles depuis les centres de données.

Nous entendons beaucoup parler de véhicules autonomes aujourd'hui. Si il y a encore de nombreux obstacles pour faire de cette future technologie une réalité, les derniers développements dans la technologie des véhicules, la vitesse du réseau, le débit de données et l'apprentissage automatique vont se conjuguer pour favoriser le déploiement en masse de ces véhicules. 

Les réseaux 5G seront un énorme catalyseur pour les véhicules autonomes, en raison de la latence considérablement réduite, car les véhicules pourront communiquer 10 à 100 fois plus rapidement qu’avec les réseaux cellulaires actuels.

Le but ultime est un réseau de communication de véhicule à tout autre véhicule (V2X). Cela permettra aux véhicules de répondre automatiquement aux objets et aux changements autour d'eux presque instantanément. Un véhicule doit pouvoir envoyer et recevoir des messages en quelques millisecondes afin de freiner ou de changer de direction en réponse aux panneaux routiers, aux dangers et aux personnes qui traversent la rue.

Comparons la latence 4G et 5G : supposons qu'une voiture circulant sur la route à 45 kilomètres par heure doit recevoir un signal pour éviter de heurter un objet. Avec une latence 4G actuelle d'environ 100 millisecondes, une voiture parcourrait environ 1,25 mètre. Avec une latence 5G d'environ 10 millisecondes, le véhicule n'aurait parcouru que 12.5 centimètres. La différence est significative et pourrait signifier la vie plutôt qu’un accident dramatique.

IoT 5G dans l'infrastructure des villes intelligentes et la gestion du trafic

De nombreuses villes dans le monde déploient aujourd'hui des systèmes de transport intelligents (STI) et prévoient de prendre en charge la technologie des véhicules connectés. Certains aspects de ces systèmes sont relativement faciles à installer à l'aide des systèmes de communication actuels qui prennent en charge une gestion intelligente du trafic pour gérer la congestion des véhicules et acheminer les véhicules d'urgence.

La technologie des véhicules connectés permettra des communications bidirectionnelles de véhicule à véhicule (V2V) et de véhicule à infrastructure (V2X) pour promouvoir la sécurité dans les systèmes de transport. Les villes intelligentes installent désormais des capteurs à chaque intersection pour détecter les mouvements et faire réagir les véhicules connectés et autonomes selon les besoins.

La dorsale de communication pour prendre en charge la technologie des véhicules connectés peut être mise en place aujourd'hui, bien avant le déploiement complet de la 5G, améliorant considérablement la sécurité des piétons et des véhicules.

Le programme de véhicules connectés du département américain des transports (USDOT) travaille avec les agences de transport nationales et locales, les fabricants de véhicules et d'appareils et le public pour tester et évaluer la technologie qui permettra aux voitures, bus, camions, trains, routes et autres infrastructures, et nos smartphones et autres appareils pour «se parler». Les voitures sur l'autoroute, par exemple, utiliseraient des signaux radio à courte portée pour communiquer entre elles afin que chaque véhicule sur la route sache où se trouvent les autres véhicules à proximité. Les conducteurs recevraient des notifications et des alertes de situations dangereuses, comme une personne sur le point de faire passer un feu rouge à l'approche d'une intersection ou d'une voiture venant en sens inverse, hors de vue au-delà d'un virage, s'engageant dans leur voie pour éviter un objet sur la route.

Applications IoT 5G dans l'automatisation industrielle

Les principaux avantages de la 5G dans l'espace d'automatisation industrielle sont la flexibilité des liaisons sans fil, la réduction des coûts et la viabilité des applications qui ne sont pas possibles avec les technologies sans fil actuelles.

L'automatisation industrielle est utilisée aujourd'hui et vous avez très probablement vu des vidéos montrant la robotique synchronisée au travail dans les usines et les applications de logistique ou chaînes d’approvisionnement. Aujourd'hui, ces applications nécessitent des câbles, car le Wi-Fi ne fournit pas la portée, la mobilité et la qualité de service nécessaires au contrôle industriel, et la latence de la technologie cellulaire actuelle est trop élevée. Avec la 5G, les applications d'automatisation industrielle peuvent couper le cordon et passer entièrement sans fil, ce qui permet des usines intelligentes plus efficaces.

Comme indiqué par l' ACIA 5G , «L'industrie 4.0 intègre l'IoT et les services associés dans la fabrication industrielle, et offre une intégration verticale et horizontale transparente sur toute la chaîne de valeur et à travers toutes les couches de la pyramide de l'automatisation. La connectivité est un élément clé de l'industrie 4.0 et soutiendra les développements en cours en fournissant une connectivité puissante et omniprésente entre les machines, les personnes et les objets. »

Par exemple, avec l'Industrie 4.0, les humains et les robots pourront interagir et travailler ensemble ; une machine peut soulever des pièces lourdes et le travailleur peut les attacher. Pour que cela fonctionne, le robot doit être en communication constante avec l'usine et son environnement. Il doit être mobile, avoir une gamme physique complète de mouvement et des capteurs environnementaux. Ces avancées permettront des partenariats symbiotiques homme-machine où chacun joue le rôle qu'il joue le mieux.

Réalité augmentée (AR) et réalité virtuelle (VR)

La faible latence de la 5G rendra les applications AR et VR à la fois immersives et beaucoup plus interactives. Dans les applications industrielles, par exemple, un technicien portant des lunettes 5G AR pourrait voir une superposition d'une machine qui identifierait les pièces, fournirait des instructions de réparation ou montrerait des pièces qui ne sont pas sûres au toucher. Les opportunités d'applications industrielles hautement réactives prenant en charge des tâches complexes qui seront nombreuses.

Dans les environnements professionnels, vous pouvez organiser des réunions AR où il semble que deux personnes sont assises ensemble dans la même pièce, transformant des conférences téléphoniques ou vidéo 2D ennuyeuses en réunions 3D plus interactives.

Applications IoT 5G pour les drones

Les drones ont aujourd'hui un ensemble vaste et croissant de cas d'utilisation au-delà de l'utilisation par les consommateurs pour le tournage et la photographie. Par exemple, les services publics utilisent aujourd'hui des drones pour l'inspection des équipements. Les entreprises de logistique et de vente au détail envisagent la livraison de marchandises par drone. La tendance se poursuivra et, avec la 5G, nous serons en mesure de repousser les limites des drones qui existent aujourd'hui, en particulier en termes de portée et d'interactivité.

Aujourd'hui, les drones sont limités à la ligne de vue et à la distance du contrôleur. Si vous ne pouvez pas voir le drone ou s'il est hors de portée, vous ne pouvez pas voir où il va et garder le contrôle. Avec la 5G, cependant, vous pourrez mettre des lunettes pour se projeter au-delà des limites actuelles avec une faible latence et une vidéo haute résolution. La 5G étendra la portée des contrôleurs bien au-delà des quelques kilomètres. Ces progrès auront des implications dans les domaines de la recherche et du sauvetage, de la sécurité des frontières, de la surveillance, des services de livraison par drone, etc.

Cas d'utilisation massifs de l'IoT pour la 5G

L'un des défis à venir de l'IoT sera sa croissance explosive. Statistica / IHS prédit que le ratio d'appareils connectés à l'IoT dans le monde par humain sur la planète passera de 2 par personne aujourd'hui à 10 par personne d'ici 2025. Le nombre prévu d'appareils connectés nécessitant une connexion de données impose des exigences importantes à l'infrastructure de communication. - dont les tours cellulaires. Alors que la 4G répond assez bien à ce besoin aujourd'hui dans les zones à densité cellulaire relativement bonne, cela s'améliorera nettement avec la 5G.

La documentation des exigences minimales pour la norme IMT-2020 - la norme associée à la 5G - spécifie une densité de connexion minimale de 1 million d'appareils pour un kilomètre carré. En comparaison, la norme 4G LPWA prend en charge 60 680 appareils avec la même taille de couverture, loin de ce que la 5G peut offrir.

Applications qui bénéficieront de l'IoT massif - Wearables et mobiles

Qu'est-ce qui déclencherait une telle croissance des appareils IoT connectés? Les dispositifs portables, les trackers et les capteurs seront un marché immense pour l'aspect Massive IoT de la 5G. Considérez le moment où tous vos gadgets, appareils et machines avec lesquels vous interagissez quotidiennement sont directement connectés via une connexion cellulaire, en plus des téléphones, tablettes et ordinateurs portables déjà connectés aujourd'hui. La 5G permettra à beaucoup plus d'appareils de fonctionner de manière transparente (sans retards perçus, signaux perdus, etc.) dans une zone donnée.

Cas d'utilisation haute vitesse pour la 5G

Dans les cas d'utilisation à grande vitesse, nous verrons une gamme d'applications qui sont actuellement handicapées par des vitesses lentes. L'accès sans fil fixe (FWA) fournira un Internet ultra-rapide aux consommateurs et aux entreprises.

Des applications à bande passante plus élevée comme la 4K et à l'avenir le streaming 8K ou la vidéo à 360 degrés permettront aux consommateurs des expériences immersives de haute qualité à des vitesses en temps réel. En tant que spectateur, vous pourrez contrôler l'angle que vous souhaitez prendre. Par exemple, dans une course de voitures vidéo, vous pouvez regarder autour de vous et voir qui est à côté ou derrière vous.

Les entreprises pourront stocker plus d'informations dans le cloud et y accéder via une 5G rapide et à faible latence comme si les informations étaient stockées localement. Cela réduira le besoin de serveurs hébergés localement coûteux. Et au lieu d'avoir besoin d'un ordinateur portable rapide pour un calcul et la diffusion des informations localement, vous effectuerez le calcul dans le cloud et vous les diffuserez en continu. Exactement comme en local, votre téléphone sera le vecteur de ces applications haut de gamme.

La 5G changera également la façon dont les entreprises conçoivent la connectivité commerciale. Aujourd'hui, vous pouvez avoir une ligne de modem fibre, DSL ou câble pour connecter votre entreprise pour la connectivité principale et la sauvegarde cellulaire en cas de panne de votre connexion principale. Mais avec la 5G, le cellulaire peut devenir votre connexion principale, avec sa bande passante élevée, sa fiabilité et sa faible latence. Vous n'aurez pas à vous soucier du câblage du bâtiment et des coûts d'installation associés. Avec le cellulaire, vous recevez l'équipement, vous le branchez et cela fonctionne.

Les modules que nous proposons

Matlog propose deux modules 5G : le FG150 et le FM150-AE de chez Fibocom. Ils permettent l’accès au réseau très haut débit à faible latence.

Fibocom Module 5G

Package : LGA

Dimension : 41.0 x 44.0 x 2.75

LTE FDD : B1/3/5/7/8/18/19/20/28/32

Antenne : 6 +1(GPS)

Alimentation : 3.3V - 4.4V, Typical 3.8V

NR (New radio) MIMO : DL 4 x 4 MIMO: n1/3/5/7/38/40/41/77/78/79 UL 2 x 2 MIMO : n41/77/78/79

LTE MIMO : DL 4 x 4 MIMO: B1/3/7/32/40/41/42/43       UL 1 x 1 MIMO

OS Drivers : Linux/Android

Interfaces : UART, SPI, I2S, SDIO, RGMII, UIM, I2C, MIPI

Fibocom Module 5G

Package : M.2

Dimension : 30.0 x 52.0 x 2.3

LTE FDD : B1/3/5/7/8/19/20/28

Antenne : 4

Alimentation : 3.135V - 4.4V, Typical 3.3V

NR (New radio) MIMO : DL 4 x 4 MIMO: n1/38/40/41/77/78/79 UL 2 x 2 MIMO : n41/77/78/79

LTE MIMO : DL 4 x 4 MIMO: B1/38/40/41/42/43       UL 1 x 1 MIMO

OS Drivers : Windows/Linus/Andorid

Interfaces : GPIO

 

 

Résumé

La 5G marquera une rupture  technologique et permettra de nombreuses nouvelles applications qui ne sont pas viables aujourd'hui. Les cas d'utilisation de la 5G ne seront pas limités à un domaine particulier: les consommateurs, les entreprises, les industries et les villes bénéficieront d'une ou de plusieurs dimensions du «triangle 5G»:

  • uRLLC: Communication à faible latence ultra fiable
  • mMTC: communication massive de type machine (IoT)
  • eMBB: haut débit mobile amélioré

 

 *Rédigé par Digi International

 

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