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21 Jan 2020, 14:29

5G : Quelles applications vont émerger ?

Introduction

Nous avons beaucoup parlé de la façon dont la 5G va transformer nos vies, en permettant l'émergence d'une grande variété d'applications innovantes à valeur ajoutée. Une étude récente, commanditée par la GSMA, une association commerciale représentant les intérêts des opérateurs de réseaux mobiles dans le monde, a conclu que cette révolution en matière de technologie et de performances des réseaux va entraîner une augmentation du PIB mondial de 565 milliards de dollars d'ici 2034 (Figure 1).

Figure 1 : impact estimé de la 5G sur l'économie mondiale (source : GSMA)

Dans cet article, nous examinons ce qui fait que la 5G offre un tel potentiel et quelles applications sont les plus susceptibles d'offrir cet avantage économique accru.

Les trois cas d'utilisation de base de la 5G

Les spécifications de la 5G selon l'Union internationale des télécommunications (UIT) ont identifié trois cas d'utilisation généraux pour les services (Figure 2), la plupart des applications actuelles et émergentes pouvant nécessiter une combinaison de ces cas.

Figure 2 : scénarios de cas d'utilisation de la 5G (source : UIT)

Toutes les applications n'auront pas besoin de toutes les fonctionnalités offertes par la 5G et beaucoup nécessiteront plusieurs combinaisons, pouvant varier de manière dynamique. Un capteur distant peut passer une grande partie de sa vie en mode veille, en répondant uniquement aux requêtes périodiques. Dans ce mode, la communication à faible débit de données et l'économie de la batterie sont prioritaires jusqu'à ce qu'un événement nécessitant une action se produise. Dans ce cas, des paquets de données plus gros peuvent avoir à être envoyés dans un temps très court, ce qui modifie les caractéristiques d'utilisation de l'appareil.

La 5G utilise une technique appelée le "network slicing" (découpage de réseau), basée sur des techniques de virtualisation des fonctions réseau et de mise en réseau définies par logiciel, pour allouer dynamiquement les ressources et la capacité aux applications, en fonction de leurs besoins. Cette technique puissante permet aux ressources allouées de changer au fur et à mesure de l'évolution des besoins de l'application et offre aux opérateurs réseau des modèles de facturation créatifs et compétitifs.

Nous allons maintenant examiner de plus près une gamme d'applications émergentes et parmi les plus populaires, qui sont susceptibles d'être les premières bénéficiaires des performances réseau de la 5G.

Applications émergeant d'aujourd'hui

Comme nous l'avons vu plus haut, le poids des attentes en matière de 5G est considérable en termes de croissance économique incrémentale qu'elle est censée offrir. Bien que la plupart de ces avantages économiques soient basés sur des applications qui ne sont pas encore apparues, celles qui sont actuellement visibles sont résumées dans le tableau 2. Le reste de cette section tient compte d'un échantillon d'applications actuelles très visibles, qui sont configurées pour intégrer les fonctionnalités de la 5G.

Domaine avantagé Exemples Avantages potentiels
Connectivité améliorée

Connectivité plus rapide et plus fiable pour un large éventail d'utilisateurs dans des environnements tels que la route et le train, les zones denses et à la maison

Augmentation de la valeur pour les consommateurs et gains de productivité

 

Nouveaux appareils et services grand public

Des appareils et services intelligents, notamment des contenus multimédias et de divertissement immersifs, des dispositifs médicaux portables et des véhicules autonomes 

Une variété d'avantages pour les consommateurs et les entreprises, grâce à l'innovation

Nouvelles solutions IoT

Par exemple, le suivi avancé des actifs, la commande à distance, la maintenance prédictive et les processus activés par capteurs dans plusieurs secteurs

Une productivité améliorée

Infrastructure et services publics plus intelligents

Éclairage de rue, gestion du trafic, réseaux d'énergie

Prestation de services plus efficace et plus sûre, avantages environnementaux

Tableau 2 : résumé des avantages prévisionnels de la 5G

Technologie de véhicule autonome

Bien que les prévisions en valeurs absolues varient, tous les analystes s'accordent à dire que le marché des voitures connectées connaîtra une croissance rapide au cours des cinq prochaines années, certains prévoyant un taux de croissance annuel moyen de 17,1 % sur la période, pour une valeur totale du marché mondial de 225 milliards de dollars d'ici 2025.

La voiture connectée interagit avec son environnement ; elle communique avec d'autres véhicules, l'infrastructure routière, les piétons, les centres de données distants et d'autres entités. Le terme Véhicule vers tout (V2X, Vehicle to Everything) a été défini pour décrire le sous-ensemble de technologies permettant cette connectivité, et 3GPP, l’organisme de normes mondiales chargé de définir les normes 5G, a intégré la prise en charge cellulaire progressive des technologies V2X dans ses versions (Figure 3).

Figure 3 : évolution des normes 3GPP V2X (source : 5GAA, calendrier de déploiement de c-V2X - mise à jour)

Les essais de véhicules entièrement autonomes tels que la Waymo de Google, la Vision iNext de BMW et les modèles Tesla peuvent faire la une, mais le déploiement de ces véhicules est en réalité encore lointain. Pour un fonctionnement fiable et sûr, la voiture connectée doit réagir en temps réel aux événements qui l'entourent et cette capacité dépend des niveaux de latence de la 5G. En outre, le futur véhicule à conduite autonome génèrera de grandes quantités de données (jusqu'à 2 millions de Gb/s) pour la détection et la communication avec son environnement. L'évolution de la voiture entièrement autonome dépend donc de la 5G. 

Usines de l'industrie 4.0

Une évolution fondamentale, appelé Industrie 4.0, traverse le secteur de la fabrication, portée par les besoins des marchés mondiaux volatils. Pour survivre dans cet environnement de plus en plus concurrentiel, les entreprises s'efforcent d'améliorer l'efficacité de leurs activités tout en maintenant la qualité de la production. Le modèle d'usine intelligente de l’Industrie 4.0 (Figure 4) remplace les systèmes de production statiques et séquentiels traditionnels par des techniques de production flexibles, modulaires et polyvalentes, associant l'expertise humaine à l'automatisation, y compris les cyber-systèmes.

Figure 4 : L’usine intelligente de l’Industrie 4.0 (Source : "The Smart Factory, Responsive, Adaptive, Connected Manufacturing", Deloitte University Press)

Les processus automatisés sont activés par des capteurs intégrés dans la plupart des équipements industriels modernes, ce qui leur permet de communiquer l'état, et de recevoir et répondre aux commandes. Les marchés d'aujourd'hui exigent des niveaux croissants de personnalisation des produits, entraînant des reconfigurations fréquentes de l'espace de production et rendant obsolètes les réseaux câblés classiques. Les caractéristiques de performances des réseaux 5G, y compris l’assistance en temps réel, promettent d'accélérer le déploiement et d'étendre le champ d'application des techniques de l'Industrie 4.0.

Robotique dans le Cloud

Les hauts débits de données, les grandes largeurs de bandes et les faibles latences des réseaux 5G sont également des facteurs clés de la robotique dans le Cloud, un domaine émergeant où un "cerveau" central, situé dans un centre de données, partage des ressources telles que l'intelligence artificielle et d'autres technologies logicielles avancées avec un certain nombre de robots distants. En capitalisant sur les trois avantages que sont le partage d'informations, le calcul délocalisé et la collaboration, les robots dans le Cloud devraient générer de nouvelles chaînes de valeur, de nouvelles technologies et de nouveaux modèles commerciaux, dans des domaines tels que la logistique, la sécurité et la surveillance, l'assistance personnelle et l'éducation.

Applications médicales

Les performances du réseau 5G promettent également des opportunités de transformer le secteur de la santé, en réalisant des économies et en améliorant l'efficacité opérationnelle (Figure 5). Les fabricants d'équipements médicaux équipent de plus en plus leurs appareils avec des capteurs IoT pour collecter les données des patients et permettre la surveillance de la santé et l'administration des médicaments à distance.

Les applications émergentes incluent les appareils portables, les consultations en ligne sécurisées et les procédures à distance telles que la chirurgie robotique. En permettant la prise en charge des patients en dehors de l'environnement hospitalier traditionnel, la 5G réalisera des économies sur le temps de consultation en face à face et réduira également le nombre de trajets pour les consultations courtes.

Figure 5 : Catégories de cas d'utilisation 5G dans le secteur de la santé 

(Source : https://www.ericson.com/en/networks/trending/insights-and-reports/5g-healthcare)

Considérations relatives au déploiement et avantages en termes de coûts

L'un des inconvénients de ces prévisions est que l'étude suppose que l'infrastructure EHF sera déployée en temps voulu, afin de libérer le potentiel réel de la 5G en termes de largeur de bande et de débits de données. Pour la plupart des opérateurs, l'infrastructure EHF nécessitera des investissements importants, ce qui complique l'analyse de rentabilité, car de nombreux opérateurs rentabilisent encore les investissements dépensés pour la 4G/LTE. Les revenus actuels se stabilisent et les revenus incrémentiels de la 5G ne commenceront à apparaître qu'une fois les investissements réalisés. Une étude sur les plans de déploiement actuels de la plupart des opérateurs met l’accent sur la bande de 1 à 6 GHz, en exploitant l'infrastructure 4G/LTE existante, la 5G NRA non autonome (NSA). Cette stratégie permet d'accéder rapidement aux sources de revenus de la 5G tout en retardant les investissements supplémentaires mais c’est une solution à court terme, car cette zone du spectre est encombrée et, dans les cinq prochaines années, la plupart des opérateurs mondiaux auront utilisé leurs allocations dans cette bande.

Conclusion

Les opérateurs du monde entier font leurs premiers pas avec le déploiement de la 5G, en équilibrant les investissements par rapport aux opportunités de revenus supplémentaires. Bien que la plupart exploitent l'infrastructure 4G/LTE existante pour offrir des services basés sur les réseaux 5G NSA, il s'agit d'une stratégie à court terme.

La pression augmente de la part d'un certain nombre d'applications nécessitant des niveaux de performances 5G qui ne peuvent être fournis que sur l'infrastructure EHF ; les voitures autonomes, par exemple, ne deviendront réalité qu’avec les latences et les largeurs de bandes offertes par ces fréquences plus élevées.

Nous pouvons donc nous attendre à voir la demande latente de ces applications et d'autres accélérer le déploiement complet des réseaux 5G sur les marchés clés.

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21 Jan 2020, 14:29

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