Modifié le 21 août 2023
Projets numériques haut débit en usines : quels réseaux et comment les choisir ?
Le sujet était évoqué dans ce dossier spécial, le déploiement de la 5G est au cœur de l’actualité des télécoms. Nous parlons de la 5G comme la prochaine révolution dans l’industrie, mais qu’en est-il vraiment ? Y a-t-il des alternatives ? Et n’est-ce vraiment qu’une question de télécoms ? Comment fonctionne la 5G ? Une technologie […]
Le sujet était évoqué dans ce dossier spécial, le déploiement de la 5G est au cœur de l’actualité des télécoms. Nous parlons de la 5G comme la prochaine révolution dans l’industrie, mais qu’en est-il vraiment ? Y a-t-il des alternatives ? Et n’est-ce vraiment qu’une question de télécoms ?
Comment fonctionne la 5G ?
Une technologie basée sur 3 piliers
La 5G inclut des technologies différentes afin de répondre à trois promesses. Plus de débit, plus de robustesse et moins de latence, plus d’objets connectés et moins d’énergie consommée. Ces trois axes correspondent à des besoins très différents dans l’industrie.
Dans le premier cas nommé eMBB pour enhanced Mobile Broadband, elle sera pertinente pour les usages liés à la réalité mixte, la vidéo 360 degrés, l’IA appliquée à la vidéo par exemple avec des caméras dédiées à la sécurité ou au contrôle qualité.
La 2e nommée URLLC pour « Ultra-reliable low-latency communication » permet d’avoir une communication en temps réel avec des équipements industriels avec un niveau de fiabilité proche des connexions filaires. La 5G permet avec le « network slicing » de « privatiser » des fréquences dans un espace délimité assurant une robustesse accrue.
Avant le déploiement de la 5G, les seules solutions pour répondre à ces besoins sont soit une connexion filaire (par exemple l’Ethernet industriel gérant le temps réel) soit un traitement local des données par l’équipement potentiellement relayé par une connectivité non critique. Le WiFi beaucoup trop instable actuellement ne peut être utilisé que pour des applications non critiques et ne nécessitant pas de temps réel.
Le 3e axe nommé mMTC pour massive Machine Type Communications permet de déployer une multitude de capteurs et actionneurs connectés avec une très faible consommation d’énergie. L’intérêt de la 5G dans ce cas précis est bien moindre car il existe déjà de nombreuses solutions sans fil comme Lora, Sigfox, NB-IoT et LTE-M qui répondent à 90% des besoins en plus des solutions filaires existantes.
Comprendre les technologies réseau
Sigfox et Lora utilisent des fréquences libres et donc partagées. Il n’est pas possible d’offrir la même garantie de service par rapport à des solutions comme opèrent le NB-IoT et le LTE-M qui opèrent sur des fréquences licenciées par les opérateurs. En revanche, le coût total (TCO) de leurs solutions et leur consommation énergétique est aujourd’hui bien moindre que le NB-IoT et le LTE-M. Sigfox est principalement pour des capteurs extérieurs (de niveau, de température…) avec une communication principalement en uplink avec une très faible consommation d’énergie (qu’ils nomment Zéro-G) et une très longue autonomie énergétique. Lora peut être utilisée soit sur un réseau d’opérateur, soit comme un réseau privé donc sans abonnement.
Il permet une communication en « Uplink » et « Downlink » et consomme aussi très peu d’énergie. NB-IoT et LTE-M nécessitent respectivement plus d’énergie, nécessite une carte SIM ou une puce eSIM associée à un transmetteur spécifique. En revanche, ils bénéficient d’une couverture internationale: le Roaming, permettant à un équipement de communiquer sur un réseau d’un autre opérateur, commence à devenir possible, comme le montrent les accords sur le NB-IoT entre Vodafone et T-Mobile à travers l’Europe et en LTE-M entre AT&T, KPN, Orange et Swisscom en Amérique du Nord et en Europe.
Bien choisir son mode de communication
La partie communication n’est qu’un élément du puzzle car les capteurs, équipements doivent s’intégrer dans une architecture beaucoup plus vaste, communiquer et interagir avec des automates, un SCADA (système de contrôle et d’acquisition de données en temps réel (SCADA), une GPAO (gestion de production assistée par ordinateur ) ou une GMAO (gestion de maintenance assistée par ordinateur ), un MES (Manufacturing Execution System)
Un standard d’origine allemande se dégage actuellement : OPC-UA. Il s’agit d’un protocole de communication universel et sécurisé, particulièrement adapté à la communication entre machines (à forte capacité ou de petits capteurs connectés) qui remplacerait le protocole Modbus TCP (développé par Schneider Electric), beaucoup moins adapté pour gérer des modèles de données comme ceux d’OPC UA.
Les clés pour bien choisir le mode de communication et l’infrastructure à mettre en place sur un projet industriel sont de partir des usages actuels et des usages probables à moyen terme. La solution doit être suffisamment évolutive pour permettre la réalisation d’une solution adaptée aux problématiques actuelles mais qui permettent d’évoluer vers une architecture plus large.
Il est préférable d’utiliser des standards ouverts que des solutions propriétaires fermées, d’avoir des solutions faciles à requêter via des API et donc plus facilement interopérables.
L’objectif est d’éviter aussi bien d’être bloqué par une solution propriétaire sans créer d’usine à gaz.
Dimitri Carbonnelle – Linkedin
Fondateur de Livosphere, expert en IoT, IA et Blockchain, Conférencier et Formateur
Article sur un cas d’usage de déploiement de robots collaboratifs dans une usine 4.0
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