Quelles sont les options de connectivité à la disposition des ingénieurs ?
Lorsqu'il s'agit de développer des appareils sans fil, les ingénieurs disposent d'une large gamme de technologies de communication. Toutefois, choisir la technologie la plus adaptée à leur application est une phase de développement essentielle. Un mauvais choix risquerait de les obliger à abandonner leurs conceptions et à repartir de zéro.
Les technologies sans fil présentent trois grandes caractéristiques dont deux seulement pourront être optimisées. Ces caractéristiques sont le débit (la quantité de données pouvant être transmises par seconde), l'énergie et la portée. Une technologie sans fil capable de transférer des données sur une longue distance avec un débit élevé nécessitera évidemment une grande quantité d'énergie, tandis qu'une solution basse consommation, mais à faible portée, ne pourra pas transmettre de grandes quantités d'informations.
Si la consommation d'énergie est prioritaire pour une conception, les ingénieurs ont le choix entre LoRaWAN, Bluetooth ou UWB. La technologie LoRaWAN présente l'avantage supplémentaire de pouvoir fonctionner sur de longues distances (plus de 15 km dans de bonnes conditions). Le Bluetooth peut fonctionner avec une large gamme d'appareils, notamment les smartphones, et l'UWB peut indiquer précisément la position entre appareils.
Si le débit est le critère le plus important pour une conception, les ingénieurs peuvent envisager le Wi-Fi et le réseau cellulaire, ces deux technologies ayant été conçues pour pouvoir accéder à Internet. Le Wi-Fi offre une portée inférieure à celle du cellulaire (jusqu'à 100 m par temps clair sans obstacle entre le point d'accès et l'appareil), mais utilise en revanche moins d'énergie. Le cellulaire, lui, permet de se déplacer entre différents points d'accès sans avoir à subir de longues durées de reconnexion, mais le haut débit et la longue portée se payent par une consommation d'énergie supérieure.
Pour ceux qui recherchent une portée maximale, les deux seules options vraiment fiables sont le cellulaire ou le LoRaWAN, un choix qui devient facile dès lors que l'on sait quel est le paramètre le plus important entre le débit et la consommation. Si la consommation énergétique est plus importante que le débit, le LoRaWAN est un choix logique, et inversement pour le cellulaire.
Qu'offre la 6G ?
La 6G est une technologie cellulaire émergente dont le développement est toujours en cours. Il n'existe à l'heure actuelle aucun appareil compatible, ni aucune démonstration de ce futur réseau. En outre, aucune entité n'a encore publié de chiffres spécifiques sur la 6G, la norme n'étant pas encore fixée (la 5G est encore en cours de déploiement dans le monde).
Cela ne signifie pas qu'il n'existe aucune recherche sur cette technologie, ni que nous ne pouvons pas tenter de deviner ce qu'elle pourra apporter. Par ailleurs, les sociétés de télécoms et les chercheurs se sont déjà exprimés sur ce qu'ils attendent à trouver dans cette nouvelle version, si bien que nous pouvons nous appuyer sur tous ces indices pour avoir une première idée de ce qu'elle sera capable de faire.
La déclaration la plus frappante à propos de la 6G est qu'elle devrait constituer le premier réseau unifié. Autrement dit, elle ne ciblera pas seulement le cellulaire, mais aussi les appareils domestiques, les villes intelligentes, l'IoT et l'IIoT. Ce réseau unifié n'obligerait pas les utilisateurs à disposer de leur propre point d'accès à Internet, mais s'appuierait plutôt sur des antennes cellulaires qui fourniraient une couverture dans toutes les pièces de tous les domiciles situés dans sa ligne de mire. Tout comme avec les réseaux cellulaires actuels, le point d'accès auquel vous vous connecteriez serait le même que celui de votre voisin.
S'agissant du spectre radio utilisé, on parle beaucoup de fréquences de l'ordre du térahertz, ce qui placerait les signaux 6G entre les micro-ondes et l'infrarouge. Les chercheurs ont déjà pu faire la démonstration de puces térahertz capables de transférer 1 To de données sur 1 km en une seconde, tandis que d'autres chercheurs ont fait la preuve d'une transmission de données sur le térahertz à 206 Gbps.
Si la 6G peut fonctionner à ces vitesses et alimenter les appareils domestiques, elle pourra vraisemblablement aussi offrir des capacités performantes de formation de faisceaux pour éviter les interférences entre appareils. En outre, l'utilisation de la 6G comme connexion Internet principale pour les appareils domestiques nécessiterait également de faibles latences et une capacité à fonctionner avec de nombreux appareils.
Quelle est la différence entre la 6G et la 5G ?
Les détails entourant la 6G étant au mieux extrêmement vagues, il est quelque peu prématuré de comparer ce futur réseau avec celui de la 5G. Toutefois, si nous regardons ce que nous en savons et si nous partons du principe qu'il s'agira d'une amélioration par rapport à la 5G, nous pouvons formuler quelques hypothèses pour les comparer.
La principale différence, et de loin, entre ces deux technologies réseau sera la vitesse supérieure qu'autorisera l'utilisation de fréquences de l'ordre du térahertz. La 5G offre une vitesse maximale de 10 Gbps, c'est-à-dire 10 à 100 fois plus que la 4G, ce qui est logique lorsqu'on sait que 100 x ce chiffre = 1 Tbps. En restant réaliste, on peut s'attendre à ce que la 6G offre des vitesses de connexion de 50 Gbps à 200 Gbps. Une vitesse supérieure peut ne pas être techniquement réalisable. Il faut aussi se rappeler que l'utilisateur 5G moyen bénéficiera de vitesses d'environ 100 Mbps, ce qui est nettement inférieur au maximum théorique.
L'autre grande différence notable est que la 6G prendra en charge beaucoup plus d'appareils que ce que la 5G peut faire. Il est d'ailleurs possible que ce débit supérieur de la 6G ne se traduise pas par une augmentation de la vitesse par rapport à la 5G, mais plutôt par une prise en charge de plusieurs milliers de connexions simultanées. Par exemple, si les antennes 6G sont conçues pour 1 Tbps, elles pourraient potentiellement prendre en charge plus de 10 000 appareils en même temps, tous bénéficiant d'une vitesse de téléchargement de 100 Mbps, ce qui est plus que suffisant pour la plupart des applications.
Cette augmentation de la bande passante entraînera également une diminution de la latence de connexion, ce qui sera essentiel pour les futures applications impliquant la communication entre des véhicules et tout le reste. Cette réduction de la latence permettra aux appareils connectés au réseau de converser les uns avec les autres avec un retard minime, autorisant ainsi les systèmes électroniques portables à signaler leur position aux véhicules à proximité. Les systèmes intelligents de contrôle des véhicules pourront donc freiner automatiquement si un piéton est détecté, quel que soit l'état de la route ou ce que disent les capteurs intégrés.
La 6G rendra-t-elle inutiles toutes les autres technologies ?
La réponse rapide à cette question est non, cela parce que ce type de réseau du futur consommera vraisemblablement beaucoup d'énergie. Il est évidemment plus que possible que les opérateurs réseau installent en même temps un réseau cellulaire fortement axé sur la réduction de la consommation énergétique (comme une version IoT de la 6G) mais, même dans ce cas, un grand nombre d'applications se montreraient plus performantes en utilisant d'autres technologies, comme le Bluetooth ou l'UWB.
En outre, des technologies comme le LoRaWAN offrent des portées extrêmement longues en n'utilisant que des quantités d'énergie minimes, ce qui est particulièrement avantageux pour les applications IoT distantes (comme dans les exploitations agricoles et forestières). Quel que soit le nombre des antennes 6G, elles ne pourraient pas rivaliser avec un signal 433-MHz capable de voyager sur de nombreux kilomètres et qui n'aurait besoin de transférer qu'une poignée d'octets d'informations.
Le Bluetooth resterait important pour les appareils qui ne cherchent à se connecter que sur quelques mètres, les écouteurs sans fil étant un exemple courant. De par sa basse consommation et sa faible portée, le Bluetooth n'interfère pas avec les réseaux plus vastes (tels que le Wi-Fi et le cellulaire) et son utilisation contribuerait à limiter l'utilisation globale des autres réseaux.
Enfin, l'usage du Wi-Fi pour créer des réseaux privés permet aux utilisateurs de contrôler leur trafic local, de voir qui accède à leur connexion Internet et de créer des services internes auxquels ils ne souhaitent laisser l'accès que depuis l'intérieur du réseau (par exemple, un serveur cloud local ou un NAS).
Les ingénieurs doivent-ils perdre du temps avec la 5G ?
Si la 6G devient le réseau unifié du futur, on peut se demander s'il est pertinent de perdre du temps avec la 5G dans les projets d'IoT et de villes intelligentes ? La réponse à cette question est oui, sans réserve.
Tout d'abord, la 6G ne devrait pas se concrétiser avant 2030, au plus tôt. Certaines entreprises ont fixé des dates de publication pour 2028, mais il est probable que la 5G continuera d'être opérationnelle longtemps grâce aux nombreuses améliorations qu'elle apporte par rapport à la 4G. Attendre pour développer des projets IoT en pensant à la 6G obligera à attendre extrêmement longtemps. Ce temps serait mieux employé s'il était consacré à la conception de matériels et à prouver que les réseaux cellulaires peuvent être utilisés pour ce type d'application.
Ensuite, l'utilisation des réseaux 5G encouragera les opérateurs de cellulaires à continuer à investir dans ce champ, tout en ajoutant des éléments à la future spécification 6G qui aidera les ingénieurs. Si les opérateurs réseau constatent que leurs réseaux ne sont utilisés que par des appareils cellulaires, la 6G risque de ne viser que les fabricants d'appareils mobiles au lieu de marchés émergents tels que l'IoT et l'IIoT, qui pourraient pourtant tous bénéficier fortement de la 6G.
La 6G possède réellement le potentiel pour devenir le premier réseau qui ne soit pas axé sur un type d'appareils spécifique. De plus, son haut débit et le grand nombre des appareils qu'elle prendrait en charge pourrait ouvrir la voie à une nouvelle ère des réseaux à grande échelle. Mais si les ingénieurs ne développent pas de projets 5G qui montreront que les réseaux cellulaires peuvent être utilisés pour l'IoT, les opérateurs de réseaux cellulaires risquent de ne pas persévérer dans la 6G pour l'IoT.