5G et IA - Un avenir automatisé et hyperintelligent

La combinaison de l'IA (intelligence artificielle - l'automatisation des décisions) et de la 5G transforme les entreprises et accélère la croissance économique, car les réseaux 5G fournissent l'épine dorsale, la bande passante évolutive et les ressources informatiques à distance pour traiter les volumes croissants de données qui alimentent la prolifération de l'IA.

Si quelqu'un avait dit, il y a quelques années, que dans les villes, il y aurait des robots de livraison intelligents conduits par des véhicules autonomes qui marcheraient sur les trottoirs, monteraient les escaliers et livreraient directement à la porte de quelqu'un, la plupart des gens auraient dit que cela se produirait peut-être dans 15 ou 20 ans.

Ces applications, en particulier dans des pays comme les États-Unis, sont testées et déployées en ce moment même.

L'automatisation et le contrôle sont en cours dans les entrepôts et les usines du monde entier, grâce à des capteurs et des actionneurs fonctionnant sur un réseau 5G.

Explorer la relation entre la 5G et l'Edge AI à l'avenir

L'Edge Computing est en plein essor sur le marché mondial de la technologie, grâce à la mise en œuvre de l'Edge AI dans de multiples appareils périphériques tels que les téléphones intelligents, les haut-parleurs intelligents, les drones, les AGV (véhicules à guidage automatique) et bien d'autres encore.

L'Edge AI est en fait la combinaison de l'intelligence artificielle et de l'Edge Computing pour permettre un service plus efficace grâce à la collecte de suffisamment de données en temps réel pour prendre des décisions plus rapidement, ce qui est essentiel pour atteindre une latence ultra-faible dans différents appareils périphériques tels que les drones, les appareils de téléchirurgie et bien d'autres.

Alors que la 5G est devenue la norme de cinquième génération pour un réseau cellulaire à large bande, avec une faible latence et jusqu'à 100 fois plus rapide que la 4G existante, la 5G et l'informatique en périphérie offrent une combinaison parfaite où les appareils intelligents peuvent partager des données en temps réel pour être traitées avec une efficacité et une efficience en temps quasi réel dans cette ère numérisée.

Ces deux technologies visent à améliorer le niveau de vie ainsi que les performances des applications.

La distance à parcourir pour obtenir les données en temps réel nécessaires sera beaucoup plus courte et la vitesse plus rapide. Le niveau de connexion au réseau de la 5G est nécessaire pour que l'IA périphérique soit en mesure de répondre à l'énorme demande de services efficaces dans un avenir proche.

L'informatique de pointe pourrait en effet fournir un environnement approprié à la communauté mondiale des développeurs pour créer de multiples applications 5G après le lancement de la 5G. La croissance exponentielle des données en temps réel grâce à l'informatique de périphérie sera stimulée par la puissance de la 5G et sa connexion avec la prochaine vague de dispositifs de périphérie.

Partout dans le monde, les industries peuvent commencer à tirer parti de la combinaison de la 5G et de l'informatique de pointe pour collecter d'énormes volumes de données en temps réel qui permettront d'améliorer les systèmes opérationnels existants, d'accroître la productivité et de créer de nouvelles expériences pour satisfaire les clients de manière efficace et efficiente.

L'industrie automobile est l'une des premières industries au monde à bénéficier des avantages de la 5G et de l'informatique de pointe afin de créer des voitures autonomes plus avancées. Les charges de travail et la productivité dans de nombreux secteurs bénéficieront de la puissance de l'automatisation, complétée, voire améliorée, par l'intégration de la 5G et de l'intelligence artificielle.

Ainsi, la relation entre la 5G et l'informatique de bord dans de multiples dispositifs de bord peut permettre l'ère d'un nouveau réseau centré sur l'utilisateur ainsi que des dispositifs.

Avantages de la 5G dans les applications IIoT

Dans le domaine des télécommunications, le terme "5G" désigne la cinquième génération de la technologie des réseaux cellulaires à large bande.

Depuis un certain nombre d'années, nous utilisons tous la 3G et la 4G via nos téléphones, tablettes et autres appareils mobiles.

la "5G" n'a pas seulement un impact sur nos vies personnelles grâce aux avantages qu'elle apporte : une connexion internet plus rapide et plus stable via un réseau local ou sans fil, des vitesses de chargement et de téléchargement considérablement accrues, etc. Elle sera également encore plus bénéfique pour toutes les industries et même pour l'espace IoT industriel dans un avenir assez proche, car les appareils IIoT deviennent plus complexes et plus répandus dans les applications industrielles.

la 5G a commencé à être déployée en 2019 et l'est désormais dans la majeure partie du Royaume-Uni en termes de technologie cellulaire sans fil, offrant de bons chiffres en termes de vitesse et de latence, ainsi qu'un énorme bond en avant dans le nombre d'appareils connectés que le réseau peut prendre en charge.

Ce bond en avant dans la technologie des réseaux cellulaires est particulièrement important pour l'avancement des villes intelligentes, en raison du nombre considérable d'appareils connectés nécessaires pour que les systèmes IdO industriels modernes et complexes fonctionnent pleinement.

Quels sont les différents types de 5G ?

Les opérateurs cellulaires utilisent une combinaison de différentes bandes de spectre pour fournir des services 5G et cela joue un rôle essentiel dans la détermination de la vitesse et de la portée de la couverture.

la 5G continue de poser de nouveaux défis aux opérateurs sans fil car, d'une part, les réseaux 5G sont censés prendre en charge des vitesses mobiles à haut débit plus rapides et permettre des latences plus faibles, rendant possibles de nouvelles applications telles que la vidéo à la demande et les véhicules autonomes, alors que, d'autre part, la 5G exige des opérateurs sans fil qu'ils aient accès à de grandes quantités de spectre pour faire de ces nouveaux services une réalité.

La GSMA (Global System for Mobile Communications), une organisation commerciale mondiale qui représente les opérateurs de téléphonie mobile, recommande aux régulateurs et aux agences gouvernementales qui contrôlent l'attribution du spectre 5G de mettre à disposition 80 à 100 MHz de spectre contigu par opérateur dans les bandes 5G principales et environ 1 GHz de spectre par opérateur dans les bandes d'ondes millimétriques.

Le spectre est une ressource rare, ce qui signifie que les opérateurs sans fil du monde entier doivent utiliser un mélange de bandes basses, de bandes moyennes et de bandes hautes pour fournir le type d'expérience 5G que leurs clients demandent.

Trois types de radiofréquences sont utilisés sur un réseau mobile 5G : la bande basse, la bande C et les ondes millimétriques, chacune étant utilisée pour les téléphones mobiles afin d'améliorer la couverture 5G, mais l'internet 5G utilise principalement la bande C et les ondes millimétriques 5G parce que les vitesses sont beaucoup plus élevées.

La 5G en bande basse a des vitesses similaires à celles de la 4G et fonctionne sur une longue distance, ce qui est parfait pour les zones rurales.

La 5G en bande C a une portée plus courte que la 5G en bande basse, mais elle peut atteindre des vitesses de 100 Mbps ou plus sur des distances allant jusqu'à environ six miles.

La 5G à ondes millimétriques ne fonctionne que dans les zones confinées (comme les bâtiments ou les stades), et offre donc la couverture 5G la plus faible. Mais elle est extrêmement rapide, capable de dépasser les 1 Gbps.

Avant le déploiement de la technologie cellulaire 5G, les fréquences de la bande C et des ondes millimétriques n'étaient pas largement utilisées dans les technologies de communication, même si elles avaient d'autres usages commerciaux et industriels, ce qui a permis de réduire l'encombrement des réseaux mobiles et d'augmenter la capacité de transport des données.

la technologie 5G intègre également des innovations telles que le MIMO massif (en radio, l'entrée et la sortie multiples, ou MIMO, est une méthode permettant de multiplier la capacité d'une liaison radio en utilisant plusieurs antennes d'émission et de réception pour exploiter la propagation par trajets multiples) et la formation de faisceaux, qui contribuent à réduire l'encombrement du réseau et à rationaliser les communications entre le réseau mobile 5G et votre routeur à la maison.

Nous examinons ici cinq avantages que la 5G apportera aux applications IoT industrielles :

1. Une vitesse de réseau plus rapide

1.2 milliards de personnes devraient être connectées par la "5G", avec un accès à des vitesses potentielles de 100 gigabits par seconde. Par rapport à la 4G, dont les performances atteignent 300 Mb/s, les avancées de la 5G marquent un bond en avant phénoménal dans le domaine de l'échange de données et de la bande passante - 100 fois plus rapide.

En d'autres termes, vous pourrez bientôt télécharger un film en haute définition en 10 secondes.

Le réseau mobile de cinquième génération (5G) permet d'accroître la capacité des réseaux, qui seront en mesure de traiter simultanément des applications à forte demande. Les technologies telles que les voitures autonomes bénéficieront d'une réponse à grande vitesse et à faible latence de 1 m/s, ce qui améliorera le temps de réaction de la technologie et rendra l'expérience plus sûre. Il faut 300 à 400 m/s pour cligner des yeux, alors clignez des yeux et vous le manquerez certainement, car le temps de réponse sera physiquement indétectable par l'utilisateur.

la 5G devrait avoir des effets considérables sur tous les domaines, de l'IdO (internet des objets) à l'émergence des villes intelligentes, en passant par la réalité virtuelle et augmentée, l'informatique de pointe et le BIG Data, la chirurgie robotique à distance et les services de santé, et même la vidéo holographique, pour n'en citer que quelques-uns.

Des fonctionnalités proches du "temps réel" seront possibles et permettront potentiellement à certaines technologies de passer du concept à la réalité.

la 5G place la connectivité cellulaire au premier plan des considérations des intégrateurs de systèmes en matière de connectivité.

2. Diminution de la latence

La latence est le temps qu'il faut à un appareil pour envoyer un petit paquet "écho" au serveur de contenu et pour que le paquet "écho-réponse" correspondant revienne à l'appareil. Ce temps est également appelé temps d'aller-retour. Il est devenu courant d'utiliser ces termes comme des synonymes. Différents outils sont utilisés dans l'industrie pour mesurer la latence de cette manière.

Le temps de latence n'est pas le même que le temps d'accès au contenu. Certaines personnes disent ou écrivent latence mais veulent dire time-to-content, ne pas voir la différence et ne pas utiliser les termes de manière cohérente est souvent une source de confusion.

Les résultats des tests de latence effectués par les trois principaux fournisseurs de services de communication américains montrent que la latence est plus faible avec la 5G qu'avec la 4G - elle est la plus faible lorsque la 5G fonctionne sur ondes millimétriques et la grande majorité des tests de vitesse ont mesuré une latence inférieure à 50 ms, ce qui est environ cinquante fois plus rapide qu'avec la 4G.

En termes d'utilisation par les consommateurs, la réduction de la latence offerte peut sembler infinitésimale, les humains seront difficilement capables de faire la différence - du moins de l'apprécier - entre une latence de 30 et de 50 ms lorsqu'ils utiliseront des applications quotidiennes sur leurs smartphones et autres appareils.

En ce qui concerne les machines, cela change la donne.

L'IoT industriel et l'industrie 4.0 sont prêts à s'emparer de ces améliorations, en particulier dans les applications nécessitant un retour d'information en temps quasi réel, car elles bénéficieront grandement des latences ultra-basses et ultra-fiables que seule la 5G peut fournir.

Pensez par exemple aux robots de haute précision commandés par vidéo dans une usine intelligente. Nous parlons ici de latences inférieures à 10 ms, c'est-à-dire ultra-basses, et sans pics de latence dépassant 10 ms, ce qui les rend ultra-fiables.

Les systèmes de sécurité à distance sont désormais capables de diffuser des vidéos 4K sur une connexion cellulaire avec un retard d'une milliseconde seulement, ce qui permet aux opérateurs de prendre des décisions en temps réel et d'agir plus rapidement. La réalité augmentée (RA) est également un domaine qui bénéficiera de la réduction de la latence de la connectivité cellulaire 5G.

Limitée par la latence de cinquante millisecondes de la 4G, la 5G pourrait permettre d'utiliser la réalité augmentée pour la chirurgie à distance, la robotique et même les opérations militaires, ou les scénarios nécessitant une touche humaine mais jugés trop dangereux pour une interaction humaine directe.

3. Approvisionnement amélioré pour les appareils

Le nombre d'appareils pouvant accéder à une connexion 4G à un moment donné est limité et n'a rien à voir avec la bande passante disponible. Cette limitation est due au fait que la technologie 4G limite le nombre d'appareils pouvant accéder à une connexion 4G à tout moment à 4 000 appareils par kilomètre carré. Nous supposons que le manque de connectivité et les grands événements sportifs ou festivals de musique passés ont maintenant un sens.

la 5G a également une limite, mais celle-ci est désormais de 1 000 000 d'appareils connectés par kilomètre carré, soit une augmentation de 25 000 % par rapport à la 4G, ce qui signifie que les pics de charge pourraient désormais faire partie du passé lors des grands événements et des grands rassemblements.

4. Découpage du réseau

Le découpage du réseau est une configuration de réseau qui permet de créer plusieurs réseaux (virtualisés et indépendants) au-dessus d'une infrastructure physique commune, ce qui permet aux fournisseurs de services de construire des réseaux virtuels de bout en bout adaptés aux exigences des applications.

Le découpage du réseau est devenu un élément essentiel du paysage architectural global de la 5G, où chaque "tranche" ou partie du réseau peut être allouée en fonction des besoins spécifiques de l'application, du cas d'utilisation ou du client, ce qui permet aux administrateurs du réseau des systèmes IoT industriels 5G de prélever de la bande passante sur les systèmes non critiques et de la redistribuer vers des zones du réseau plus gourmandes en données.

Le découpage du réseau en 5G prend en charge divers services tels que les parcmètres intelligents, qui apprécient une grande fiabilité et des services similaires, comme les voitures sans conducteur, qui peuvent avoir besoin d'une latence ultra-faible (URLLC) et de vitesses de données élevées pour faciliter la réaffectation efficace des ressources d'une tranche de réseau virtuel à l'autre.

Par exemple, les systèmes d'infrastructure IoT industriels tels que la gestion de flotte pourraient être considérés comme non critiques. Les données étant généralement limitées à la localisation et aux détails du comportement du conducteur, transmises des véhicules aux centres de contrôle à intervalles réguliers, les systèmes de gestion de flotte n'ont pas besoin de beaucoup de bande passante, de vitesse de réseau, ni d'un faible ping. En revanche, les entreprises qui adoptent des systèmes de conduite autonome utilisant des données cellulaires pour obtenir des informations de localisation hyperprécises et la télémétrie des véhicules auraient besoin d'une connexion plus rapide et plus fiable. Les fournisseurs d'accès à Internet (FAI) peuvent offrir cette amélioration de la connectivité, à un certain prix bien sûr.

Le projet de partenariat pour la troisième génération (3GPP) a reconnu que le découpage du réseau était un élément global essentiel de la 5G. Le découpage du réseau est donc devenu une caractéristique intégrale et une priorité permanente pour les groupes de travail qui développent l'architecture centrale de la 5G.

les opportunités de la 5G telles que l'IoT industriel à faible latence et la conduite autonome sont désormais possibles après la publication de la version 16 de la spécification 5G du 3GPP. Les éléments inclus dans la version 16 du 3GPP sont les solutions de base 5G pour permettre l'IoT cellulaire et les implications en termes de bande passante et de coûts du spectre NR sans licence.

Cette technologie de découpage du réseau (Network Slicing) garantira que les systèmes critiques restent prioritaires et que les réseaux ne soient pas surchargés par des appareils qui pourraient compromettre le flux de données entre ces appareils IoT critiques.

5. Le commerce de détail devrait également bénéficier de la 5G

Le commerce de détail est l'un des secteurs industriels qui devrait bénéficier de la 5G d'ici la fin de la décennie. la couverture 5G devrait se développer dans les zones les plus peuplées et devrait donc compléter les technologies de vente au détail intelligentes, telles que les capteurs de rayon, les caisses sans caissier et les codes QR.

En novembre 2019, un rapport d'IHS Markit a expliqué comment la 5G contribuera à l'économie mondiale, en indiquant que les détaillants traditionnels pourraient utiliser la 5G en conjonction avec la vidéo ultra-haute définition (UHD), la réalité virtuelle et la réalité augmentée, comme un moyen de rivaliser plus efficacement pour se différencier dans l'arène des achats en ligne, sous la forme d'une plus grande interaction numérique en magasin avec les clients.

Les avantages pour le commerce de détail se présenteront sous la forme d'éléments constitutifs - des expériences de bout en bout sans friction pour le consommateur sous la forme d'un haut débit mobile amélioré, de communications massives de type machine (MTC) et de communications ultra-fiables à faible latence.

Les communications de type machine permettent de connecter de nombreux appareils qui transmettent par intermittence de petites quantités de trafic. le haut débit mobile 5G facilitera l'assistance virtuelle et à distance avant, pendant et après une vente, y compris les services de RV et de RA, les écrans intelligents et les services mobiles en nuage.

les communications 5G aideront la chaîne d'approvisionnement du commerce de détail à être plus transparente et plus efficace à mesure que les capteurs IoT se généraliseront. Le marché de l'IdO en Amérique du Nord devrait atteindre 5,9 milliards de connexions d'ici 2025, selon GSMA (Global System for Mobile Communications).