Comment adapter les réseaux d’exploitation aux nouveaux enjeux de l’industrie

Souvent, les sites industriels connaissent une multiplication des réseaux de communication, plus ou moins modernes, en silos et qui ont atteint les limites de leurs performances. La PMR traditionnelle (DMR, TETRA…), le DECT d’exploitation, les véhicules autonomes filoguidés, les caméras de vidéosurveillance (CCTV)… sont autant de réseaux étanches entre eux, qui proposent des débits limités, avec des mobilités géographiques restreintes, en particulier en dehors du site de production. En outre ces solutions sont souvent mono-usage/mono-device et les collaborateurs doivent s’équiper de nombreux terminaux : radio, DECT, pagers… Enfin, l’accumulation de ces réseaux et devices génèrent des coûts significatifs d’installation et de maintenance pour les entreprises.

Les enjeux de l’industrie 4.0 et la question des réseaux

Les enjeux des industriels sont à la fois de poursuivre la modernisation, d’améliorer la compétitivité et la performance et de s’ancrer dans la durée. Il s’agit de conserver ou de retrouver un avantage concurrentiel face à l’Industrie low-cost. Or les réseaux traditionnels ne permettent pas cette modernisation, notamment du fait de leur spécialisation par cas d’usage, de l’absence d’interopérabilité et de leurs limites en termes de performance.
De nouvelles technologies émergent, dont les Mobile Private Networks 4G et 5G. Ils promettent des bénéfices en matière d’optimisation de la production, d’augmentation du taux de disponibilité des actifs industriels, d’amélioration de l'expérience utilisateur. Ils vont aussi permettre de gérer l'obsolescence des technologies des réseaux privés existants.

Pourquoi choisir un Mobile Private Network 4G/5G

Les technologies 4G et 5G, couplées à l’approche réseau privatif, offrent de nombreux atouts pour transformer le schéma directeur réseau sur lequel les industriels travaillent en gains opérationnels très concrets. Ils apportent en effet des bénéfices intéressants en termes de :

• Débits élevés et fiables
• Latences faibles et stables
• Résilience et taux de disponibilité garantis
• Capacité et densité, pour soutenir la quantité d’objets connectés et le volume de données échangées
• Gestion de la qualité de service (priorisation et préemption pour les flux les plus critiques)

En outre, ils sont multi-usages/multi-devices et permettent de connecter autant des objets : capteurs, robots, routeurs… que des smartphones et tablettes, avec de nombreuses utilisations voix ou donnée pour un même équipement.

La 4G et la 5G apportent également, par construction, sécurité et confidentialité : confidentialité des flux et des données échangées, sécurité contre les cyberattaques...

Fort de leurs performances et caractéristiques, les Mobile Private Networks 4G/5G permettent, en plus de la reprise des usages soutenus par les anciens réseaux, de développer de nouveaux cas d’usages profitables à l’évolution des processus de production comme par exemple :

• Communications critiques incluant la data (vidéo en particulier)
• Opérateur augmenté
• Contrôle qualité grâce à la Computer Vision
• Protection améliorée des travailleurs
• Maintenance prédictive
• …

Ils s’inscrivent dans l’écosystème de devices et d’équipements des réseaux des opérateurs mobiles mondiaux et offrent, outre l’optimisation des coûts d’infrastructure et des terminaux, de la souplesse pour personnaliser les solutions en fonction des besoins des industriels : design technique, choix du modèle d’exploitation. Ils bénéficient de l’évolutivité comparable à celle des réseaux opérateurs qui sont passés de la 2G à la 5G, quand les réseaux traditionnels ont peu ou pas évolués.

Enfin, ils incluent de nombreux outils de supervision et de production de KPIs, permettant aux fournisseurs de s’engager et de partager les taux de disponibilité, la garantie de temps de rétablissement… assurant les industriels du bon fonctionnement de la solution.

Différents Mobile Private Networks pour adresser différents besoins

La 4G et la 5G permettent d’ouvrir le champ des possibles pour adresser de nombreux contextes : zones étendues, campus circonscrits, en France ou à l'international… Chaque site industriel ayant des besoins spécifiques, différentes topologies de réseaux peuvent être mise en œuvre.

Les réseaux mobiles privés, ou Mobile Private Networks standalone, indépendants des réseaux opérateurs et sur fréquences privées, sont particulièrement adaptés pour les usines de taille moyenne qui ont de forts besoins de haute disponibilité, comme par exemple les usines Seveso. Ils connaissent une croissance dynamique en France comme à l’international.

Cependant, les fonctions de gestion de la qualité de service différenciée de la 4G/5G ouvrent de nouvelles perspectives pour des réseaux privés qui s’appuient à moindre coûts sur les infrastructures des réseaux opérateurs : résilients, nationaux, déjà installés et dont les opérateurs prennent en charge la maintenance évolutive. Ainsi, on peut dorénavant développer des réseaux privés virtuels, ou Mobile Pirate Network virtual, en réservant une bande passante minimum garantie pour les usages critiques d’une entreprise sur les réseaux opérateurs publics. En situation nominale, les smartphones et machines de l’entreprise peuvent utiliser toute la bande passante disponible. En cas de compétition pour l’accès au réseau, un minimum leur est garanti pour écouler en toute sécurité les flux nécessaires au bon déroulement de la production. Accompagnés d’engagements de service, indispensables à ce type de réseaux, les solutions virtuelles sont disponibles dès la 4G (c’est une sorte de pré-slicing en 4G) et se développeront avec les slices normalisés de la 5G.

L’appui sur les infrastructures du réseau public de l’opérateur ouvre enfin des perspectives autour des réseaux hybrides. Il y a plusieurs conceptions techniques de ce qu’est un réseau hybride. L’une des approches, celle des Mobile Private Network hybrid notamment, consiste à déployer sur le site client des équipements dédiés (Core Network, User Plan Function…) et de s’appuyer sur des équipements mutualisés avec le réseau opérateur, afin de maintenir les données critiques sur le campus industriel. Le trafic et les données sont ainsi sécurisés en ne sortant pas de l’usine. En outre, cet échappement local des données (Local Break Out) permet d’atteindre des latences faibles et stables, utiles à des cas d’usages comme la collaboration entre machines, la réalité virtuelle ou les capteurs critiques (par exemple ceux qui permettent de détecter très rapidement les surtensions pour éviter les pannes). Cette architecture répond aux applications utilisant le EDGE computing.

Comment réussir son projet de déploiement d’un Mobile Private Network

La réussite d’un projet de Mobile Private Network repose avant tout sur le choix du fournisseur qui saura accompagner l’industriel tout au long des choix critiques.

Le premier est sans doute le choix de la solution la plus adaptée selon l’analyse des cas d’usages à adresser : reprise de ceux qui sont soutenus par des réseaux obsolètes et les nouveaux cas d’usages qui pourront être délivrés par les évolutions technologiques. C’est d’ailleurs à partir du choix de ces cas d’usages que les industriels pourront évaluer les bénéfices et le retour sur investissement permis par leur Mobile Private Network.

Quelle que soit la solution technique retenue, l’écosystème de partenaires mobilisés sur un projet de Mobile Private Network est également un sujet clé pour assurer le bon fonctionnement de bout-en-bout. Cet écosystème repose sur deux types de partenaires :

• Les fournisseurs d’infrastructures, services et devices 4G / 5G
• Les spécialistes de l'OT, des applications métiers

Le fournisseur de Mobile Private Network devrait non seulement mobiliser un écosystème large et pertinent de partenaires pour un projet donné, mais aussi s’engager sur l’ensemble de la solution, y compris les composantes fournies par les partenaires, afin de garantir les engagements de service adaptés aux enjeux de la production.

Enfin, contrairement aux technologies plus anciennes, les technologies 4G / 5G impliquent des nombreux éléments et évoluent très vite avec des nouvelles releases du standard tous les ans et demi environ et de nouveaux terminaux et équipements au même rythme. Ces nouveaux réseaux délivrent de nombreux services, qui devront suivre le rythme de ces évolutions pour garantir un fonctionnement optimal de bout-en-bout de manière pérenne. Aussi, il semble important de choisir un fournisseur à même de suivre et de savoir intégrer les évolutions utiles ou nécessaires à l’industriel. La maitrise bout-en-bout : du cœur réseau aux équipements finaux, en passant par la radio et les applications, permet de concevoir la solution la plus adaptée aux besoins, de la maintenir dans la durée et de la faire évoluer pour répondre au développement des besoins en matière de capacité et de nouveaux cas d’usages. En cela, une double expertise d’opérateur-intégrateur comme celle d’Orange Business est particulièrement adaptée et facilitatrice.