Considérations de conception pour l’IoT cellulaire à l’ère de la 5G

L’IoT cellulaire est un écosystème à la croissance rapide basé sur les normes mondiales 3GPP, pris en charge par un nombre croissant de fournisseurs de réseaux mobiles et de fournisseurs d’appareils, de puces, de modules et d’infrastructures réseau. Plus important encore, les réseaux cellulaires offrent la couverture mondiale et les niveaux élevés de fiabilité, de sécurité et de performances requis par les applications IoT les plus exigeantes.

De nombreuses industries profitent des avantages de l’IoT cellulaire, dans les secteurs de l’électronique grand public, de l’automobile, des chemins de fer, des mines, des services publics, de la santé, de l’agriculture, de la fabrication et des transports. Avec la 5G sur le marché, presque tous les secteurs explorent le potentiel de la connectivité cellulaire pour transformer radicalement les entreprises.

La 5G apporte à l’IoT une gamme d’avantages inaccessibles avec la 4G ou d’autres technologies sans fil. Ceux-ci incluent la capacité de la 5G à prendre en charge de nombreux appareils IoT statiques et mobiles, avec une gamme variée d’exigences en matière de vitesse, de bande passante et de qualité de service. Les réseaux 5G déployés aujourd’hui s’appuient sur les réseaux 4G, qui utilisent à la fois les technologies LTE for Machines (LTE-M) et Narrowband-IoT (NB-IoT). La 5G offre donc les fonctionnalités requises pour prendre en charge les cas d’utilisation existants et futurs.

Moteurs de croissance pour l’IoT cellulaire 5G

Figure 1 : La 5G offre plus d’avantages par rapport aux autres technologies sans fil

1. Débit et couverture accrus : Chaque génération de réseau sans fil a reflété une augmentation significative du débit et des avantages de la 5G. Les débits prévus jusqu’à 10 Gbit/s représentent une augmentation jusqu’à 100 fois supérieure à celle de la 4G. Les réseaux cellulaires 5G offrent une couverture beaucoup plus large et prennent en charge des appareils beaucoup plus grands. La possibilité de déployer des réseaux 5G d’entreprise permet aux entreprises IoT de connecter davantage d’appareils avec une fiabilité et un débit supérieurs sur une zone plus étendue.


2. Facilité et faible coût de déploiement : Les appareils IoT non cellulaires doivent être configurés sur un réseau spécifique avant de pouvoir se connecter au monde (sélection d’un réseau Wi-Fi ou d’une connexion Bluetooth spécifique). D’autre part, les appareils cellulaires n’ont besoin que d’une carte SIM/eSIM activée pour être opérationnels. Cela facilite l’augmentation ou la diminution des ressources selon les besoins, sans investissement lourd.


3. Gestion à distance : La couverture accrue fournie par le réseau cellulaire 5G signifie que vous pouvez surveiller à distance la connectivité, configurer les appareils et vous assurer que les mises à jour logicielles et micrologicielles sont appliquées.


4. Faible latence et haute fiabilité : Avec l’IoT cellulaire sur les réseaux 5G, les communications des services d’urgence peuvent être plus sûres et plus fiables, fournissant des données en temps réel aux centres de commande. La latence de la 5G est plus rapide que le traitement visuel humain, ce qui permet de contrôler les appareils à distance en temps quasi réel.


5. Conception sécuritaire : Les réseaux 5G sont dotés de mesures de sécurité intégrées pour protéger les consommateurs. La connectivité comprend des protocoles tels que l’authentification sécurisée, la protection de la signalisation et le chiffrement des données. Ces mesures permettent de garantir que les problèmes de sécurité dont souffrent les appareils IoT grand public disparaissent lors d’une utilisation industrielle.


6. Faible consommation : Les normes IoT cellulaires, telles que NB-IoT, sont conçues pour maximiser la durée de vie de la batterie et réduire la consommation d’énergie. Cela permet de déployer des appareils dans des zones reculées pendant de longues périodes, car la durée de vie des batteries atteint parfois dix ans.

Opérations IoT cellulaires avec la 5G

Les réseaux mobiles 5G sont imaginés pour garantir l’utilisation d’appareils massifs et de nouveaux services, par exemple, le haut débit mobile amélioré (eMBB), les communications massives de type machine (mMTC), ainsi que les communications critiques et les opérations de réseau. La croissance de l’IoT 5G se produira par vagues, les applications eMBB étant celles qui gagnent du terrain en premier. La communication ultra-fiable à faible latence (uRLLC) sera l’une des technologies qui changera vraiment la donne une fois la 5G entièrement déployée.

Les véhicules autonomes sont l’une des applications 5G les plus attendues. La technologie des véhicules progresse rapidement pour soutenir l’avenir des véhicules autonomes. Les systèmes informatiques embarqués évoluent avec des niveaux de puissance de calcul auparavant réservés aux centres de données. Les réseaux 5G seront un énorme catalyseur pour les véhicules autonomes (figure 2) en raison de la latence considérablement réduite, car les véhicules pourront répondre 10 à 100 fois plus rapidement que sur les réseaux cellulaires actuels.

Cela permettra aux véhicules de réagir aux objets et aux changements autour d’eux presque instantanément et automatiquement. Un véhicule doit envoyer et recevoir des messages en quelques millisecondes pour freiner ou changer de direction en réponse aux panneaux de signalisation, aux dangers et aux personnes qui traversent la rue.

Figure 2 : Modes de communication 5G-V2X.

La 5G apportera une vraie transformation et rendra possible de nombreuses nouvelles applications qui ne sont pas viables aujourd’hui, en particulier dans les zones urbaines et les villes. 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 plusieurs dimensions de la 5G. Cependant, au lieu d’attendre le déploiement complet de la 5G, nous pouvons construire l’avenir avec la technologie LTE 4G et valider les applications et les modèles commerciaux. pour ensuite affiner et développer les solutions lorsque la 5G deviendra plus largement disponible.

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Références :

Figure 1 : La 5G offre plus d’avantages par rapport aux autres technologies sans fil

Figure 2 : Modes de communication 5G-V2X.