L’évolution de la norme 5G et son impact sur la sécurité publique

Par Philippe Agard

En prévision de cette nouvelle technologie et pour se préparer à la manière dont ils vont la déployer, les organisations de sécurité publique doivent avoir une stratégie claire pour la transition vers les capacités 5G complètes. Cela nécessite de comprendre comment la norme 5G évolue et quand il sera le plus logique de l’adopter pour une utilisation accrue de la sécurité publique.

Traditionnellement, les réseaux de sécurité publique se sont appuyés sur des systèmes de radiocommunication mobile privée à bande étroite tels que TETRA et le projet 25 (P25) pour les communications critiques. Ces systèmes continueront de jouer un rôle important dans les services de sécurité publique, mais ils n’ont pas la capacité de traiter de grandes quantités de données et de multimédia. Reconnaissant ces limites, de nombreux réseaux de sécurité publique ont déjà intégré le haut débit mobile dans leur boîte à outils de communication.

Dans ce cadre, les réseaux LTE / 4.9G représentent déjà un grand pas en avant pour la plupart des agences de sécurité publique. Utilisé depuis une décennie dans les réseaux mobiles publics du monde entier, le LTE est une technologie mature qui offre des niveaux élevés de fiabilité et les fonctionnalités de sécurité nécessaires pour une utilisation dans la sécurité publique. Il fournit également des données et des capacités multimédias telles que le push-to-video, la diffusion en temps réel de caméras portées sur le corps, la surveillance des signes bio-vitaux et l’accès aux bases de données, ainsi que des applications de prise en charge, telles que les services push-to-talk (PTT).

En ce qui concerne l’évolution de la 5G, le groupe qui établit la norme 5G est le projet de partenariat de troisième génération (3GPP). À mesure que la norme 5G évolue, les spécifications qui l’adaptent pour répondre aux exigences exigeantes d’applications spécifiques de sécurité publique évoluent également. La transition vers la 5G sera probablement progressive au cours de la prochaine décennie, en commençant par le déploiement de points d’accès 5G pour améliorer la capacité LTE / 4.9G critique dans des endroits spécifiques. Mais avec sa capacité à répondre aux exigences de faible latence et de fiabilité nécessaires pour les communications critiques du futur, la 5G deviendra à terme la norme de facto à long terme.

Fonctionnalités 5G exceptionnelles En termes de technologie radio sans fil, l’amélioration la plus significative sur le front sans fil est la norme 5G New Radio (NR), qui offre la plus large gamme de spectre radio utilisable, de 410 MHz à 90 GHz. Les bandes passantes plus élevées prennent en charge des capacités plus importantes, les bandes passantes inférieures plus grande. Par exemple, le spectre d’onde millimétrique (mmWave), qui est supérieur à 20 GHz et beaucoup plus élevé que les fréquences actuelles, prend en charge une bande passante très élevée pour des vitesses et une capacité améliorées fonctionnant localement à l’aide de petites cellules.

Les radios 5G utilisent également une version améliorée de MIMO (Multiple Input Multiple Output), un système multi-antennes qui utilise 16 antennes ou plus pour des flux de transmission et de réception simultanés, ce qui permet à la 5G d’atteindre des débits de données de pointe gigabit qui prendront en charge des -Vidéo de définition.

Lorsqu’elle est associée à certains types de réseaux de liaison IP-optique, la 5G réduira également la latence à une milliseconde ou moins, ce qui est important pour l’automatisation et les communications de machine à machine. Ces latences plus faibles amélioreront la réactivité des appareils télécommandés, tels que les robots et les drones utilisant un retour haptique / tactile, utilisés pour la connaissance de la situation et l’exécution de tâches dans des zones présentant un danger ou hors de portée immédiate des premiers intervenants.

Avantages du découpage du réseau Enfin, la 5G a été conçue pour le découpage du réseau. Cela signifie que la même infrastructure réseau peut fournir des réseaux virtuels séparés de bout en bout en même temps, chacun avec des spécifications de performances différentes. Cela permettra aux réseaux de sécurité publique de fonctionner sur des réseaux mobiles publics 5G en utilisant certaines des approches de modèle de réseau virtuel mobile sécurisé (S-MVNO) qui ont déjà été développées pour LTE.

Les réseaux de sécurité publique sont si essentiels à la mission que l’idée de les partager avec d’autres verticales a rencontré une certaine hésitation. Alors que LTE / 4.9G apporte une première implémentation du slicing, il devient inhérent et plus adaptatif à la 5G. Par exemple, le découpage permet aux applications de sécurité publique d’être configurées séparément, fournissant des paramètres de qualité de service (QoS) pour gérer les communications critiques push-to-talk et push-to-vidéo. Par conséquent, il n’y a aucune possibilité que d’autres applications ou utilisateurs de réseau virtuel puissent affecter les performances de la tranche de réseau de sécurité publique ou compromettre sa sécurité.

La valeur du découpage est également évidente dans l’exemple des déploiements de réseaux de terrain d’urgence, où les autorités publiques ont mis en place un réseau temporaire pour fournir la connectivité aux premiers intervenants dans une zone touchée par une catastrophe naturelle. Ici, plusieurs agences peuvent partager différentes tranches du réseau temporaire. Les communications de l’administration locale, ou même les services Internet publics temporaires, peuvent être fournies parallèlement aux communications essentielles à la mission sans affecter ni la sécurité ni la fiabilité de la tranche de sécurité publique du réseau.

Un travail en cours Le processus de mise à disposition de la 5G s’effectue via une série de versions 3GPP. Il existe trois versions de la norme 5G qui couvrent les fonctionnalités les plus intéressantes pour les utilisateurs de la sécurité publique. La version 15 est la version actuelle et prend en charge le haut débit mobile extrême, ce qui intéresse le plus les utilisateurs de smartphones mobiles grand public. Il leur donne une meilleure prise en charge vidéo, ainsi que la réalité augmentée et virtuelle.

La version 16 apportera des fonctionnalités intéressantes supplémentaires. Sa principale caractéristique est une communication ultra-fiable et à faible latence (eURLLC), qui offre une disponibilité de 99,9999% en plus des améliorations MIMO, des communications véhicule-à-tout (V2X) et la prise en charge des appareils Internet des objets (IoT) de faible puissance. . La 5G R16 permettra l’utilisation d’une multitude de caméras de vidéosurveillance sans fil, le contrôle à distance de drones et la capacité des véhicules sans pilote au même endroit donné tout en garantissant le bon niveau de fiabilité et de performance. Non seulement favorisant une meilleure connaissance de la situation, ces capacités permettent également aux autorités de sécurité publique de communiquer avec les populations touchées sur le terrain. Par exemple, Sendai City au Japon a récemment effectué des tests de déploiement de drones lors d’un tsunami simulé. En plus de fournir des images vidéo et infrarouges au centre de commande et de contrôle, les drones communiquaient par haut-parleur pour diriger l’évacuation des communautés touchées.

Alors que le test de Sendai City était pris en charge par un réseau LTE / 4.9G privé, la 5G augmentera le nombre de caméras pouvant être déployées ainsi que des images à plus haute résolution. Le contrôle à distance des drones ou des véhicules sans pilote sera également beaucoup amélioré par les faibles latences de la 5G, permettant un retour haptique (tactile) à l’opérateur distant. L’aspect haut débit massif de la 5G permet également la mise en œuvre de l’auto-backhauling pour les solutions déployables qui sont déployées dans des zones sans couverture. Des drones peuvent être utilisés pour relayer un tel retour temporaire. Cette auto-liaison est connue sous le nom d’accès et de liaison intégrés (IAB).

Une autre application passionnante de l’ensemble de fonctionnalités de la version 16 sera de connecter les véhicules et les opérateurs de terrain aux hôpitaux pour fournir un soutien en télémédecine. Des communications ultra-fiables et à faible latence permettront la surveillance et le diagnostic des patients en soutien aux ambulanciers paramédicaux. Il est même possible qu’il permette une chirurgie à distance sur le terrain en utilisant une vidéo très haute définition et un retour haptique précis pour aider le chirurgien à distance.

De plus, la prise en charge par la 5G des communications de véhicule à tout (V2X) est destinée à prendre en charge les applications de véhicules autonomes. Pour la sécurité publique, cela signifie que des véhicules automatisés peuvent être utilisés pour livrer de la nourriture, du carburant et de la logistique pour les interventions dans les zones sinistrées. La 5G permet également aux véhicules de se connecter à l’infrastructure routière, de sorte que les autres conducteurs peuvent être alertés des dangers aux carrefours et éviter les collisions lorsque les ambulances et les camions de pompiers dépassent les limites de vitesse urbaines en cas d’urgence.

Regarder vers l’avant La version 17 est toujours un travail en cours et la norme ne devrait pas être finalisée avant la fin de 2021. Selon les plans actuels, elle apportera l’ensemble des fonctionnalités critiques de communication de la machine, telles que l’intégration de réseaux sensibles au temps, à répondre aux exigences de communication de type machine industrielle. La version 17 comprendra également la portabilité des services critiques de mission sur les services 5G (MCOver5GS), tels que les services de proximité, l’utilisation de la multidiffusion pour les communications de groupe et la gestion de la qualité de service (QOS) critique à la mission, pour permettre un interfonctionnement transparent entre la 4G et Services essentiels à la mission 5G.

À plus long terme, la version 18 prendra en charge d’énormes capacités IoT pour des baies de capteurs extrêmement volumineuses et d’autres applications IoT avancées.

Des capacités IoT massives amélioreront la réalité augmentée (RA) et d’autres applications immersives qui utilisent les données en continu des réseaux de capteurs IoT pour fournir des informations multimédias aux premiers intervenants. Cela aidera, par exemple, dans des situations de faible visibilité à naviguer et à trouver leurs objectifs, à éviter les dangers connus et à agir généralement avec plus d’efficacité et de sécurité. Étant donné que d’énormes réseaux de capteurs compatibles 5G sont déployés dans les villes intelligentes au cours des prochaines décennies, cela comprendra l’accès aux données de capteurs en temps réel sur les risques environnementaux dans les zones où ils opèrent.

Alors que les autorités chargées de la sécurité publique se tournent vers l’avenir, elles peuvent s’attendre à ce que les appareils 5G Release 16 et Release 17 arrivent dans les deux à quatre prochaines années. Comment peuvent-ils alors intégrer au mieux la 5G dans leurs projets futurs? Comme nous l’avons vu, les fonctionnalités 5G, telles que le découpage du réseau, permettront aux autorités publiques de déployer beaucoup plus facilement des services sur les réseaux mobiles publics. Le partenariat avec les opérateurs de réseaux mobiles locaux permettra aux gouvernements d’adopter le haut débit 5G et les capacités IoT plus rapidement et plus facilement. Ce modèle peut être complété par des systèmes sans fil à large bande déployables pour fournir une couverture en cas de catastrophe / reprise, lorsque les réseaux commerciaux pourraient être en panne ou pour des opérations dans des zones éloignées non couvertes par les ORM.

La 5G est un voyage, et il est probable que dans un proche avenir, la plupart des opérateurs ou agences de sécurité publique continueront à s’appuyer sur LTE / 4.9G, qui prend déjà en charge la majorité des cas d’utilisation innovants du haut débit pour la sécurité publique. L’adoption de la 5G sera progressive, complétant LTE / 4.9G dans les hotspots, initialement pour améliorer la capacité et la qualité vidéo. La 5G améliorera non seulement les applications existantes, mais permettra également celles qui n’ont pas encore été imaginées.

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Philippe Agard est vice-président des marchés de la sécurité publique et de la défense chez Nokia. À la tête du secteur depuis 2013. Il a présidé le Groupe de l’industrie des communications critiques à large bande, qui fait partie de TCAC, où il est également membre du conseil.