Favoriser l’innovation à l’ère de la 5G

L’industrie 4.0, la 5G, l’IIoT, l’IoT, l’IA, la RA, le cloud, le brouillard, la périphérie, les MCC, les nœuds et les passerelles. Tout est censé devenir plus simple, mais le nombre de termes et d’abréviations ne cesse d’augmenter. Le rêve serait de disposer d’une installation de production automatisée à sécurité intégrée, capable de s’adapter rapidement et de manière flexible aux besoins individuels.

La nouvelle norme 5G pour les réseaux mobiles est prête à faire son entrée en Allemagne. Elle marquera l’une des étapes importantes de la mise en œuvre de concepts d’automatisation améliorés comme celui-ci, lesquels sont actuellement désignés par des termes tels que Industrie 4.0 et IIoT.

Cent fois plus rapide que la fréquence LTE, la nouvelle norme 5G peut transmettre des données sans fil à des vitesses pouvant atteindre 20 Gbit/s avec une latence inférieure à 10 ms. D’autres propriétés étaient également requises pour la 5G, telles qu’une fiabilité élevée, une haute disponibilité, des performances énergétiques et une densité élevée d’appareils combinée à une bonne accessibilité.

Cependant, la 5G n’a pas été développée exclusivement pour des applications industrielles. Elle cible essentiellement trois domaines : le haut débit mobile amélioré, le Massive IoT et les communications critiques (MCC). Ces dernières concernent le sujet que nous souhaitons aborder plus en détail ici. Les critères essentiels des MCC sont une grande fiabilité, une très faible latence et une excellente disponibilité.

Que peut signifier la 5G pour les opérations de production conduites dans l’environnement MCC, et quels sont les produits compatibles d’un point de vue matériel ? Prenons tout d’abord l’exemple d’une personne qui souhaite utiliser divers capteurs pour surveiller et contrôler la santé de son écosystème corporel. La plupart d’entre nous connaissent déjà le principe. Nous utilisons un ordinateur ou serveur de périphérie personnel, également connu sous le nom de smartphone, pour collecter et évaluer les données là où elles se trouvent. Entre autres choses, cet appareil compte nos pas, mesure notre fréquence cardiaque et détermine notre emplacement et notre altitude. Par ailleurs, il traite toutes ces données presque instantanément pour nous fournir des résultats exploitables.

Bien sûr, il était déjà possible d’évaluer ces paramètres avant l’avènement des smartphones, mais il fallait tout d’abord collecter les données, les saisir manuellement dans un ordinateur, puis utiliser un programme chargé de tout évaluer. Les smartphones nous ont permis de gérer certaines situations en temps réel, comme des paramètres de santé critiques. Étant donné que les programmes s’exécutent généralement directement sur le smartphone et que les données n’ont pas besoin d’être importées dans un programme installé sur un serveur (cloud), le smartphone constitue dans cet exemple une sorte d’ordinateur de périphérie, car il collecte et évalue un grand nombre de données directement sur site, un aspect compatible avec l’une des exigences des communications MCC 5G, à savoir des temps de latence réduits.

La situation est exactement la même lorsque nous voulons utiliser la technologie 5G pour dynamiser les processus de production à un niveau supérieur dans le cadre de l’industrie 4.0. Un grand nombre de capteurs peuvent être mis en réseau sans fil avec un ordinateur de périphérie, indépendamment de l’infrastructure câblée existante, et peuvent ainsi surveiller un processus pratiquement en temps réel et déclencher des actions correctives appropriées.

La qualité d’accessibilité de l’ensemble est assurée par la technologie d’antennes Massive MiMo dans la zone environnante, ainsi que par des connecteurs fiables et rapides intégrés au niveau du matériel du serveur ou de l’ordinateur de périphérie. Les performances des antennes reliées aux capteurs sont également très importantes, car une faible latence sera de peu d’utilité, si par exemple un chariot élévateur accidentellement garé à proximité d’une antenne en perturbe involontairement les capacités de réception et de transmission.

Revenons maintenant à l’exemple du smartphone. Les technologies ont permis d’obtenir un contrôle en temps réel dans cette situation. L’une de ces technologies est l’amélioration des performances du processeur (les appareils de première génération seraient totalement dépassés par tâches désormais courantes d’acquisition de données biométriques). Cependant, des paramètres tels que la vitesse et la précision de l’accès aux données, pour les données de localisation par exemple (GPS, GNSS, etc.), ont été améliorés par les technologies sans fil et d’antennes correspondantes.

Grâce à des simulations appropriées, nous développons dans nos laboratoires d’essais des antennes qui permettent aux appareils d’être économes en énergie, d’être facilement accessibles, et qui fonctionnent bien même avec une densité de transmission élevée. Nous pouvons ici nous appuyer sur toute la gamme des technologies d’antennes actuelles, dont les antennes à puce, les antennes flexibles et les structures d’antennes MID 3D complexes. Nous sommes également très actifs dans le domaine des antennes Massive MiMo, avec le développement de connecteurs spéciaux garantissant une connexion fiable des diverses antennes aux composants de l’émetteur et du filtre.

La technologie duMassive MiMo avec formation d’un faisceau est une technologie essentielle pour la transmission de données 5G. Un grand nombre de composants d’antenne disposés en damier peuvent orienter un faisceau de transmission focalisé dans une direction spécifique, au lieu de couvrir uniformément tout un secteur de signaux radio comme dans les systèmes précédents. Il en résulte une baisse des interférences, un échange de données plus efficace et, au final, une efficacité spectrale accrue.

Du côté périphérique, qu’il s’agisse d’un petit PC ou d’un serveur conçu pour un système de plus grande ampleur, TE propose plusieurs solutions de connecteurs à haut débit nouvellement développées qui peuvent contribuer de manière notable à l’obtention d’une faible latence dans un système modulaire. Outre des fiches femelles pour les tout derniers processeurs, nous avons développé une nouvelle technologie dans ce groupe de produits pour garantir un contact fiable avec les futurs composants, tels que les processeurs graphiques (GPU) hautes performances dotés d’un nombre élevé de broches (par exemple, plus de 10 000). 

Des connecteurs de fond de panier de dernière génération et des connecteurs encartables affichant des débits de données pouvant atteindre jusqu’à 112 Gbit/s par paire différentielle sont déjà possibles ici. Ils sont conformes aux dernières normes des organisations importantes, telles que PCIe Gen5 et PCI-SIG. La liste des produits est longue et présente le risque de se perdre dans les détails. Cependant, nous considérons qu’il est important de communiquer sur le fait que nous pouvons vous accompagner, en tant qu’acteur et partenaire de premier plan, dans les développements concernant la 5G et l’Edge computing.