Observatoire des nouveaux usages du numériques

Bulletin mensuel n°5 1

Il

CEIS | Intelligence stratégique Ce bulletin mensuel est réalisé pour la DGNUM par CEIS dans le cadre d’un accord-cadre avec la DGRIS sous le bon de commande n°

Observatoire des nouveaux usages du numériques

Bulletin mensuel n°5 - Novembre 2019

Ce bulletin mensuel est réalisé pour la DGNUM par CEIS dans le cadre d’un accord-cadre avec la DGRIS sous le bon de commande n°

Enjeux de la 5G au ministère des Armées


TabledesmatièresSynthèse ..................................................................................................................................... 3

Enjeux de la 5G au ministère des Armées ............................................................................... 4

1.1 Les drivers de la 5G ................................................................................................. 4

1.2 Principes de fonctionnement de la 5G .................................................................... 4

1.3 Les avantages de la 5G ............................................................................................ 6 1.3.1 Un débit décuplé ............................................................................................................................... 6 1.3.2 Une latence réduite ............................................................................................................................ 6 1.3.3 Un réseau plus dense ......................................................................................................................... 7

1.4 Etat des lieux ............................................................................................................ 8 1.4.1 Développement de la 5G dans le civil .............................................................................................. 8 1.4.2 Développement de la 5G pour la défense ......................................................................................... 9 1.4.3 Problématiques de sécurité ............................................................................................................... 9

Télémédecine ...................................................................................................................... 12

Véhicules autonomes & convoi logistique ........................................................................ 14

Cloud tactique .................................................................................................................... 15

Entrepôt connecté et optimisation du suivi logistique .................................................... 16

Robotique autonome : le Man-Unmanned Teaming (MUM-T) .................................... 17

Sécurité des réseaux & renseignement ............................................................................. 18


SYNTHESE

La 5G, dont le déploiement est prévu d’ici 2020 en France, se distingue des autres générations par des ruptures en termes de technologie et par conséquence des usages qu’elle va apporter aux utilisateurs.

La 5G promet notamment un ultra haut débit (jusqu’à 10 Gbps), des transferts de volumes de données mobiles 1 000 fois supérieurs aux volumes actuels, une très faible latence (délai de transit d’une donnée entre le moment où elle est envoyée et celui où elle est reçue) et par conséquent une grande réactivité. De plus, le réseau 5G pourra être segmenté en « tranches » (slices) virtuelles, qui pourront chacune être allouée à un usage différent (téléchirurgie, véhicule autonome, etc.), dans la limite du nombre de tranches possibles. Chaque tranche peut être paramétrée différemment afin de répondre aux besoins d’un usage donné. Cette segmentation est particulièrement intéressante pour l’introduction de la 5G dans le domaine militaire, puisque qu’il pourrait ainsi être possible d’allouer des tranches à des usages spécifiques tels que les activités de renseignement, le guidage de drones, etc. Cela représente une avancée considérable par rapport à la 4G actuellement déployée.

Actuellement en phase d’expérimentation par plus de 2000 opérateurs dans 83 pays, la 5G a déjà commencé à être déployée dans certains pays comme les États-Unis, la Chine, l’Australie et la Suisse. Les premiers tests ont été exclusivement menés dans le domaine civil. Toutefois, les États-Unis ont récemment lancé une expérimentation de la 5G sur 4 bases militaires afin de tester son utilisation pour la planification des opérations et l’entraînement en l’associant à des éléments de réalité augmentée et virtuelle. Un autre usage étudié est l’optimisation de la chaîne logistique militaire et des flux dans les entrepôts intelligents.

Enfin, le déploiement de la 5G donne lieu à des débats sur la sécurité des réseaux et plus particulièrement sur celle des équipements. L’exemple le plus connu est celui de l’équipementier chinois Huawei, accusé par les États-Unis de permettre l’installation de « portes dérobées » sur ses réseaux 5G au profit du gouvernement chinois. De plus, l’Union européenne a, quant à elle, exprimé sa méfiance vis-à-vis des États, et des opérateurs soutenus par ces États, susceptibles de détourner les infrastructures de communication mobile à des fins d’espionnage. En France, depuis août 2019, les opérateurs sont soumis à une demande d’autorisation auprès du Premier ministre quant au choix des équipementiers.

Plusieurs cas d’usages prospectifs mettant en scène la 5G dans le milieu de la défense semblent aujourd’hui pertinents et plausibles. Par exemple :

- La télémédecine et l’utilisation de capteurs de santé,

- Les convois logistiques autonomes,

- L’optimisation de la chaîne logistique et les entrepôts connectés,

- La robotique autonome,

- La sécurité des réseaux dans le cadre d’activités de renseignement,

- etc.


ENJEUX DE LA 5G AU MINISTERE DES ARMEES

1.1 LES DRIVERS DE LA 5G

Face à la dynamique de la connectivité de nos sociétés, la 5ème génération de technologie réseau mobile (5G) est conçue pour supporter la croissance exponentielle du trafic mobile. Entre 2016 et 2022, le trafic de données mobiles devrait être multiplié par 81. Plusieurs facteurs y concourent, et notamment l’accroissement des interactions entre personnes et entre systèmes (IoT, Machine to Machine), et l’apparition de nouveaux usages amenés à se développer dans le futur (transports connectés, véhicules autonomes, télémedecine et téléchirurgie, robotiques, etc.). Ainsi, l’augmentation du trafic est due à la fois à la multiplication des objets connectés (les points d’entrée sont de plus en plus nombreux) et à la multiplication des usages, de plus en plus exigeants en matière de sécurité et de fiabilité.

La 5G répondra à ces défis car elle permettra :

- L’ultra haut débit (jusqu’à 10 Gbps),

- Des transferts de volumes de données mobiles 1 000 fois supérieurs aux volumes actuels,

- Des communications IoT simplifiées (il sera de plus en plus facile de connecter une grande quantité d’objets dont les besoins de qualité de service sont hétérogènes),

- Une très faible latence (réduite par 5 par rapport à la 4G),

- Une grande réactivité (nécessaire pour des usages tels que les véhicules connectés).

1.2 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT DE LA 5G

En comparaison 4G, les avancées de la 5G par sont considérables :

1 Ericsson, https://www.ericsson.com/en/mobility-report/future-mobile-data-usage-and-traffic-growth


Comparaisons entre les performances de la 4G et de la 5G (Source : ARCEP)

La 5G repose sur des briques technologiques, parmi lesquelles

§ La possibilité d’exploiter de nouvelles fréquences : les ondes millimétriques. 3 fréquences sont utilisées en 5G, les fréquences basse (<1GHz), moyennes (2 à 6GHz) et hautes (>20 GHz), dont font partie les ondes millimétriques. Ces bandes de fréquences, dont la longueur d’onde est très resserrée, sont supérieures à 24 GHz et offrent des capacités très haut débit. A titre comparatif, les ondes actuellement utilisées en France pour les réseaux mobiles sont comprises entre 700MHz à 2 600MHz. Les ondes millimétriques sont pour l’heure inexploitées, notamment parce qu’elles avaient jusqu’à peu la réputation d’être instables et de présenter une portée réduite (de quelques centaines de mètres seulement en raison de la faible qualité de propagation des ondes millimétriques.) De récentes études2 ont toutefois démontré que les réseaux reposant sur des bandes millimétriques peuvent offrir un débit important sur des distances courtes. Ils seraient en conséquence particulièrement adaptés à l’IoT.

§ La technologie massive-MIMO (Multiple Input, Multiple Output, ou Entrées multiples, Sorties multiples), qui utilise un nombre élevé d’antennes actives miniaturisées et intégrées sur un même panneau, à la fois en émission et en réception, afin d’augmenter les débits grâce à l’envoi et la réception de données en simultanée. Elle permet ainsi des transferts de données à plus longue portée à un débit plus élevé tout en améliorant la qualité de liaison.

§ Le « beamforming », une technique de traitement des signaux qui consiste à diffuser les données destinées à un appareil dans sa direction uniquement plutôt que d’émettre dans toutes les directions. Cette technique permet d’obtenir un signal plus stable et plus puissant, accessible depuis une plus longue distance.

§ D’autres briques techniques et technologiques soutiennent également la 5G, et parmi elles :

- Le « full duplex », qui permet l’émission et la réception simultanée de données sur les mêmes fréquences, là où les antennes 4G doivent alterner les créneaux d’émission et de réception ;

- Le « multiplexage non orthogonal » qui permet à plusieurs terminaux d’utiliser une même partie de fréquence à un instant donné, tandis que la 4G/LTE utilise un multiplexage orthogonal où chaque terminal utilise, de manière unique, une partie des fréquences seulement à un instant donné,

- Les fréquences multi-bandes, dont des bandes ouvertes et protégées, - etc.

2 https://www.numerama.com/tech/147723-5g-tout-savoir-sur-le-reseau-mobile-du-futur.html ; https://ieeexplore.ieee.org/document/6515173?reload=true&arnumber=6515173


En outre, l’architecture réseau 5G sera agile et permettra une meilleure qualité de service grâce à :

§ La virtualisation des réseaux, grâce à des architectures de type Network Function Virtualization et Software-Defined Network, qui reposent sur la séparation des fonctions d’acheminement (transmission de l’information d’une source vers une cible) et de contrôle (calcul des routes, mise en œuvre des politiques de priorisation et de rejet des différents trafics) du réseau. Elle permet donc une orchestration du réseau plus flexible. En éliminant la briques physique (hardware), la virtualisation contribue aussi à diminuer les investissements et les coûts opérationnels : un logiciel central gère et coordonne des tâches auparavant opérées par des infrastructures physiques, limitant de fait les coûts de fonctionnement.

§ Le C-RAN, une nouvelle architecture réseau au sein de laquelle les unités de traitement du signal seront déportées dans le cloud et centralisées pour offrir une vision d’ensemble de toutes les stations déployées. La coordination est donc optimisée et le risque d’interférences de fréquences limité.

§ Le Mobile Edge Computing, architecture hybride entre les réseaux « classiques » et le cloud computing. Alors que ce dernier offre des services hébergés de manière totalement centralisée, le Edge Computing positionne en supplément des serveurs à proximité géographique des réseaux locaux. Le réseau, moins centralisé, est donc plus résilient et plus robuste.

L’architecture réseau 5G sera également ouverte et évolutive. Elle s’inscrit dans une perspective de convergence des réseaux devant permettre de disposer d’un réseau global unifié, capable de transporter les données via différents réseaux (5G, optique, Wi-Fi, Bluetooth, WCDMA, 4G LTE, etc.), et ainsi améliorer l’« expérience utilisateur ». Actuellement, lorsqu’un utilisateur sort d’une zone de couverture 3G ou 4G, son ordinateur, smartphone ou appareil connecté doit d’abord rechercher un réseau disponible (Wi-Fi, hotspot…) pour récupérer une connexion. Grâce à la 5G, la bascule vers un autre réseau sera automatique et beaucoup plus fluide, et puisera dans l’intégralité des ressources réseaux à disposition. L’utilisateur ne devrait ainsi plus être confronté à des coupures temporaires de connexion.

1.3 LES AVANTAGES DE LA 5G

1.3.1 Un débit décuplé

Le premier avantage de cette « fibre optique sans fil » réside dans le débit qu’elle offre et, par conséquent, dans la capacité de téléchargement qu’elle procure (des débits de l’ordre de 10Gbps avec un débit moyen de 100Mbps). Cette capacité permettrait des connexions Internet en très haut débit, comme du streaming en ultra haute définition.

1.3.2 Une latence réduite

Le second atout est celui de la réactivité et ce grâce à la réduction du délai de latence (délai de transit d’une donnée entre le moment où elle est envoyée et celui où elle est reçue). Le temps de réponse sera, avec la 5G, d’à peine une milliseconde. Cette réactivité est cruciale pour l’industrie en général et notamment pour le développement d’usages comme la robotique, la voiture autonome ou des


applications de téléchirurgie, qui reposent sur des échanges constants et quasi-immédiats, nécessaires pour garantir la sécurité et le bon fonctionnement des systèmes autonomes, de télémédecine et robotiques.

1.3.3 Un réseau plus dense

Enfin, le dernier intérêt est celui de la densité de ce futur réseau cellulaire, qui lui permettra d’être le réseau principal d’accès de tous les objets connectés et le réseau fédérateur d’autres réseaux, avec des services de type « temps réel » encore à inventer. La 5G dopera la densité de connexions par antenne qui pourra atteindre le million d’équipements connectés par km2. Beaucoup plus d’individus et beaucoup plus d'objets pourront ainsi être connectés en même temps. Ces objets seront capables d'échanger des informations et d'interagir entre eux.

De plus, le réseau 5G pourra être segmenté. On parle dans ce cas de « network slicing », qui consiste à découper virtuellement en tranches horizontales le réseau mobile, pour appliquer à chacune des paramétrages différents : vitesse, volume de données, latence, tarifs, etc. Un segment spécifique peut ainsi être mis en place pour les usages « critiques » nécessitant la disponibilité impérative et immédiate du réseau, comme par exemple les véhicules autonomes et les activités sensibles à distance telles que la chirurgie, la maintenance, les activités militaires, le guidage de drones, etc. Chaque besoin pourra ainsi bénéficier d’un débit adapté à partir d’un même cœur de réseau. Le slicing ne pourra toutefois être réalisé que dans la limite de capacités du réseau. Un usage particulièrement intéressant du slicing pour les forces armées et les forces de sécurité pourrait être de créer une tranche de réseau pouvant être activée à la demande en cas de situations d’urgence (attentats, catastrophe naturelle, etc.). Dans ces situations, les réseaux peuvent en effet être rapidement saturés. Réserver une tranche aux forces et aux premiers secours permettrait de leur garantir de pouvoir communiquer et utiliser des services connectés même en situation de crise.

Le graphique de l’ARCEP ci-dessus permet de visionner les grands usages et les domaines qui profiteront de la 5G dans le civil et ainsi d’extrapoler au domaine militaire les nouveaux usages qui pourraient apparaître :

- La santé : télémédecine, téléchirurgie, surveillance à distance,

- Les villes intelligentes : territoires connectés, sécurité publique, maîtrise énergétique,

- L’industrie : robotique, pilotage à distance,

- Les transports : automatisation, liaisons entre les véhicules,

- Les loisirs : jeux, vidéo, maison connectée,


- etc.

En effet, sous réserve d’adapter cette technologie aux exigences opérationnelles (disponibilité, intégrité, confidentialité), ces avancées devraient permettre d’améliorer les services offerts aux forces et de faire émerger de nouveaux usages.

1.4 ETAT DES LIEUX

1.4.1 Développement de la 5G dans le civil

Dans le domaine des technologies mobiles, une nouvelle génération apparaît tous les 10 ans et met environ 10 ans pour arriver à maturité. La 4G devrait atteindre sa maturité entre 2020 et 2025, marquant le déclin de la 3G et la disparition de la 2G3. La 5G atteindra donc son pic de maturité en 2030-2040. Dans l’attente de sa standardisation grâce à la Release 16 de l’initiative 3GPP4 attendue vers 2020, plus de 2000 opérateurs dans 83 pays conduisent actuellement des tests et des déploiements de la « pré-5G »5. Le cabinet IHS Markit recense, à la fin du mois de juillet 2019, 31 services commerciaux 5G dans le monde. Les États-Unis ont lancé le déploiement en août 2018, suivis par l’Australie, la Corée du Sud, la Suisse, la Grande-Bretagne, l’Italie, la Pologne et la Roumanie6.

Premiers jalons de l’apparition de la 5G à l’échelle internationale (Source : Wavestone)

Dans un premier temps, c’est la 4G/LTE qui fournira la couverture sur laquelle reposera le déploiement des réseaux 5G. La 5G sera vraisemblablement d’abord réservée aux zones sous contrainte de capacité

3 Le renouvellement des terminaux pour des terminaux compatibles 3G/4G et la perspective de réaménagement des bandes de fréquences attribuées à la 3G (UMTS) et à la 2G (GSM) conduisent les opérateurs à l’arrêt du maintien de leurs réseaux 2G puis des réseaux 3G qui perdront leur rentabilité. 4 https://www.3gpp.org/release-16 5 Global mobile Suppliers Association (GSA) https://gsacom.com/paper/global-5g-status-snapshot-january-2019/ 6 31 services 5G déjà lancés dans le monde… la France attend 2020, Usine nouvelle, 17/09/2019


ou aux endroits où se trouve le plus grand nombre d’utilisateurs « premium ». Ainsi, les opérateurs étendront leur couverture 5G de manière progressive, en introduisant petit à petit de nouvelles briques technologiques, comme par exemple les ondes millimétriques, sans que les utilisateurs ne puissent sentir une grande différence entre la 4G et la 5G. Dans le domaine du véhicule autonome, des études proposent ainsi de connecter les vecteurs aux deux réseaux en même temps, la 4G améliorant la portée et la 5G réduisant la latence. La 4G continuera d’évoluer dans l’ombre de la 5G, les deux normes se complèteront et se répondront, et les réseaux seront toujours plus rapides et plus robustes. Ce déploiement progressif sera similaire à celui de la 4G, dont les performances des premiers déploiements étaient sensiblement similaires aux réseaux 3G alors en place.

Des infrastructures spécifiques (spectre, infrastructures physiques et réseaux de raccordement) nécessitant des investissements importants devront être mises en place pour le déploiement de la 5G, ainsi que, en parallèle, la mise à niveau des infrastructures 4G existantes autour des zones de couverture 5G.

Enfin, il est intéressant de noter que, au-delà du bond technologique que représentera la 5G, elle amènera de facto à l’augmentation des coûts des réseaux qui seront ainsi moins utilisés (lignes fixes, Wi-Fi, etc.).

1.4.2 Développement de la 5G pour la défense

En moins de trente ans, le modèle dans lequel la technologie militaire dans les radiocommunications tirait les télécommunications civiles s’est inversé : aujourd’hui, les innovations dans le domaine des télécommunications militaires sont tirées par le secteur civil. Dans ce contexte, la 5G prendra sans doute la forme d’une évolution incarnée par de nouveaux usages plus que d’une réelle rupture, comme elle est qualifiée pour les applications civiles.

Certains pays expérimentent actuellement la 5G dans le domaine militaire. A titre d’exemple, les États-Unis ont récemment sélectionné 4 bases militaires qui seront utilisées comme terrain d’expérimentation de la 5G dans le cadre d’une RFP (request for proposals) qui sera publiée fin 2019. L’objectif de cette RFP est d’exploiter les avantages de la 5G à des fins militaires via des expérimentations et du prototypage à grande échelle dans divers domaines. Les 4 bases feront office de banc d’essai afin de démontrer les capacités de la 5G dans des environnements encombrés par des radars à haute et moyenne fréquence. L’expérimentation intégrera également des éléments de réalité augmentée et virtuelle pour la planification des opérations et l’entraînement, qui aura lieu à la fois dans des environnements réels et virtuels. Des entrepôts connectés seront également testés dans le but de fluidifier les opérations logistiques et les flux de productions.

1.4.3 Problématiques de sécurité

Le déploiement de la 5G donne lieu à des débats sur la sécurité des réseaux et plus particulièrement sur celle des équipements.

Les équipementiers chinois Huawei et ZTE sont notamment accusés par les États-Unis de permettre l’installation de « portes dérobées » sur ses réseaux 5G au profit du gouvernement chinois. Ils sont visés par des mesures d’exclusion du marché américain.


L’Union européenne a, quant à elle, exprimé sa méfiance vis-à-vis des États, et des opérateurs soutenus par ces Etats, susceptibles de détourner les infrastructures de communication mobile et de les utiliser à des fins d’espionnage ou de « black-out ».

En France, la loi du 1er août 20197 soumet les opérateurs à une demande d’autorisation auprès du Premier ministre quant au choix des équipementiers. L’autorisation pourra être refusée ou soumise à conditions si elle présente « un risque sérieux d’atteinte aux intérêts de la défense et de la sécurité nationale ». La liste des équipementiers autorisés et le lancement des enchères pour l’attribution des fréquences 5G est attendu pour novembre 2019.

7 https://www.senat.fr/espace_presse/actualites/201906/exploitation_des_reseaux_radioelectriques_mobiles.html


Cas d’usages


TELEMEDECINE

1. Problématique

Les bénéfices attendus de la transformation digitale dans le domaine de la santé sont nombreux : télémédecine, renforcement de l’expertise technique, gestion des données médicales et matérielles, etc. La 5G, avec son débit accru et sa latence réduite, permettra à la fois d’augmenter les actes de téléconsultation et de contribuer au développement de la téléchirurgie en y associant des applications de réalité augmentée. De plus, l’accroissement du nombre d’objets connectés simultanément pourra participer à la généralisation du suivi des patients grâce aux capteurs de santé. L’analyse en temps réel des données patients, via une intelligence artificielle basée dans le cloud, bénéficierait ainsi pleinement des performances attendues de la 5G.

2. Usages et impact

Ces nouveaux usages sont autant de potentialités à exploiter par les forces armées sur le territoire national mais également sur les théâtres d’opération, avec des bulles 5G déployables mises en œuvre en complément des réseaux civils. Ces bulles peuvent être créées par des moyens terrestres, mais l’emploi de drones ou de ballons supportant une charge 5G en complément des antennes terrestres peut également être envisagé.

Exemple possible de déploiement pour une mission d’assistance aux opérations ou une

intervention médicale d’urgence à

Le soldat des prochaines décennies pourrait être équipé d’une tenue de combat connectée comportant des capteurs de santé. Cela permettrait de mieux suivre son niveau opérationnel et le cas échéant de le prendre en charge de manière plus rapide, voire quasi-automatique, par le service de santé en cas de blessure ou d’incident, grâce à des diagnostiques automatisés utilisant l’intelligence artificielle. Si le soldat était touché, le capteur détecterait l’impact et déclencherait l’alerte. L’antenne médicale pourrait alors accéder aux données des capteurs donnant les constantes vitales et une procédure d’EVASAN serait lancée. Si le blessé devait être opéré à l’antenne chirurgicale, le chirurgien pourrait se faire assister par la chaîne nationale et recevoir des informations en réalité augmentée.


3. Exemple d’expérimentations

La Direction Générale de l’Armement et le Service de Santé des Armées ont lancé, en octobre 2019, une opération d’expérimentation réactive (OER) pour une expérimentation de téléconsultation mobile. Cette station mobile et connectée de moins de 300 grammes doit permettre la mesure à distance des constantes vitales (pouls, pression artérielle, température, électrocardiogramme) et d’assurer une mise en relation avec un médecin à distance. Cette solution repose sur des réseaux Wi-Fi, la 3G et la 4G. Elle est également compatible avec des objets médicaux connectés. La santé des militaires étant un enjeu stratégique pour les forces armées, cette solution peut être la première phase d’un déploiement plus large des solutions de télémédecine sur les théâtres d’opérations et les bases militaires. Ce type d’expérimentation préfigure de manière ciblée ce qui pourrait devenir la norme en matière de capteurs de santé et d’évolution des performances des capteurs existants dans le civil (capteurs cardiaques, etc.) grâce à la 5G.


VEHICULES AUTONOMES & CONVOI LOGISTIQUE

1. Problématique

La voie terrestre est la plus utilisée pour le ravitaillement des bases opérationnelles avancées car elle permet un ravitaillement de masse. Cependant, les convois logistiques sont devenus des cibles à haute valeur ajoutée et obligent à mobiliser des ressources supplémentaires pour les protéger. Une solution autonome permettrait de réduire les risques en économisant les équipages mobilisés Ceux-ci interviendraient uniquement pour protéger les vecteurs et assurer la maintenance sur les longues distances.

2. Usages et impact

Dans le cadre d’un convoi logistique engagé dans une mission d’acheminement, une bulle 5G permettrait non seulement la circulation en convoi de véhicules autonomes, mais également la création d’un réseau au sein de la rame de véhicule. La liaison satellite permettrait de coordonner les actions entre le convoi logistique et un PC (poste de commandement) d’opérations. Une bulle 5G pourrait également permettre d’établir un réseau sécurisé le long d’un itinéraire ou d’une zone délimitée en zone urbaine où doivent se rendre des détachements dispersés.

Un drone positionné sur le véhicule pilote de la rame pourrait envoyer via satellite l’enregistrement vidéo du déplacement vers le PC ou vers un opérateur au sein de la rame, qui pourrait alors éventuellement modifier la trajectoire. Le convoi pourrait également faire remonter des mesures vétroniques8 relatives à la maintenance des véhicules, le potentiel en carburant, etc.

Exemple possible de déploiement pour le suivi d’un convoi logistique à


Dans le cadre d’expérimentations d’applications de la 5G, la société Ericsson teste le transport autonome en partenariat avec le centre d'essai pour voitures autonomes et connectées TEQMO. L’objectif est de tester un convoi comprenant une succession de camions, guidé par celui en tête du peloton (mais qui pourrait également se situer en milieu de rame). Cette circulation en convoi, appelée platooning, s’appuie sur un réseau 5G. Positionnés en peloton serré, les véhicules peuvent ainsi accélérer et freiner simultanément en suivant le rythme du véhicule de tête (véhicule leader). La faible latence permet des temps de réaction réduits et permet aux véhicules de circuler plus proches les uns et des autres à une vitesse constante, facilitant ainsi la gestion du freinage et des accélérations.

8 Relatives à l’architecture des systèmes électroniques embarqués


CLOUD TACTIQUE

1. Problématique

La mise en place de réseaux de communication dans le cadre de déploiements aéroterrestres s’appuie sur le maillage constitué par des nœuds au niveau de chaque PC sur le terrain. Cette architecture peut être continue ou lacunaire. Actuellement, l’architecture physique de maillage de ces nœuds est constituée par le réseau RITA, qui s’appuie sur des faisceaux hertziens de 2 à 32 Mbps, des fibres optiques pour les liens locaux intrasites et des liens satellitaires intra-théâtre/inter-sites. La principale limitation de ces réseaux est celle de la latence. Par exemple, une entité appartenant à une bulle lacunaire souhaitant communiquer avec une autre bulle se heurte à une latence incompressible qui empêche l’usage temps réel de services tels que la visioconférence ou l’envoi du flux vidéo d’un drone de reconnaissance. Un réseau 5G déployé sur le terrain et associé à un cloud tactique pourrait répondre à cette problématique : la constitution d’une architecture cloud tactique s’appuyant sur la 5G permettrait ainsi de réduire la latence et de faciliter l’utilisation des services de type flux vidéo et visio entre les différentes bulles. Les bulles 5G ne dépendrait alors d’un lien satellitaire que pour la communication vers le territoire métropolitain.

Aujourd’hui, les faibles débits des réseaux militaires sur le terrain interdisent l’hypothèse du travail en cloud. L’utilisation de bulles tactiques 5G, succédant à des bulles 4G/LTE, permettrait l’usage de services et de technologies cloud sur le terrain. Pour des raisons évidentes, il serait toutefois nécessaire de conserver un mode dégradé sur des réseaux militaires plus résilients à la guerre électronique, ainsi que dans l’hypothèse de devoir évoluer en l’absence de réseaux.

2. Usages et impact

L’utilisation des réseaux 4G et 5G au sein des théâtres d’opération permettrait l’interconnexion des infrastructures mobiles civiles existantes avec les réseaux militaires et donc un déploiement plus rapide des moyens de communication tout en maîtrisant la sécurité associée. Ainsi par exemple, en opération, trois types de communications pourraient être mises en œuvre :

- Des fibres déployées au sein des PC fixes,

- Des réseaux mobiles spécifiques ou 5G déployés dans des zones spécifiques ou loués à des opérateurs locaux,

- Des liaisons satellitaires qui permettront d’assurer la résilience des communications locales, les liaisons avec la métropole ou des unités mobiles.

Les bulles 5G déployables pourraient être associées à des éléments d’un cloud tactique de façon distribué et hiérarchisé. Ainsi, un service maître du cloud tactique pourrait être installé au PCIAT (Poste de commandement interarmées de théâtre) et faire le lien avec le cloud national. Ce cloud de PCIAT pourrait être relié avec des réplications au niveau interarmées ou au niveau des différentes unités qui gèreront des clouds de niveau tactique auxquels seraient notamment raccordés des bulles 5G déployables. Exemple possible de déploiement du cloud tactique en

opération


ENTREPOT CONNECTE ET OPTIMISATION DU SUIVI LOGISTIQUE

1. Problématique

De nombreux bénéfices sont attendus des objets dits intelligents (smart). Leur multiplication devrait en effet contribuer à optimiser la ressource humaine et les processus, et à détecter les événements anormaux sur les sites de stockages pour alerter en temps quasi-réel. Ces applications sont déjà en cours de déploiement dans le civil, avec l’émergence d’« entrepôts connectés », comme ceux d’Amazon. Avec le Big Data et l’intelligence artificielle qui rendent exploitables les volumes de données ainsi générés, les objets connectés continueront à se multiplier et de nouveaux usages apparaîtront. Les réseaux, notamment les réseaux mobiles, devront donc être capables de supporter le trafic induit.

En résumé, le suivi des objets connectés permet le suivi des flux et ainsi une meilleure gestion des zones de stockage, tout en optimisant les temps et les coûts de transports. Le fonctionnement de la chaîne globale est ainsi elle-même optimisée grâce à ce système d’inventaire en temps réel, qui permet des points de situation logistiques actualisés en continu.

2. Usages et impact

Sur la base d’un important réseau d’objets connectés, la 5G permet une communication quasi-instantanée entre le personnel et les machines. L’entrepôt ou la base logistique pourrait ainsi bénéficier d’un système de surveillance en temps réel permettant de suivre en continu l'emplacement et les itinéraires des différents chariots élévateurs, palettes et chargements, ainsi que de recevoir des alertes instantanées en cas d'anomalies. De plus, les véhicules logistiques robotisés seraient guidés de manière intelligente vers les points de chargement ou les places de stationnement les plus appropriés. Dans un environnement opérationnel, le déploiement d’une bulle 5G pour couvrir la zone d’une base logistique projetée serait réalisable par drone ou ballon stratosphérique.

Ces moyens permettraient de compléter ou de renforcer ponctuellement un réseau de téléphonie terrestre 5G. La logistique connectée est aujourd’hui largement développée dans le civil, où les solutions sont commercialisées dans le but d’améliorer la productivité. Les Armées pourront ainsi s’inspirer des meilleures pratiques de la logistique civile et les adapter en fonction de leurs contraintes opérationnelles (discrétion, confidentialité et sécurité).


En janvier 2019, le gouvernement français et l’ARCEP ont lancé un appel conjoint à la création de plateformes d’expérimentation 5G dans la bande de fréquences 26 GHz (bande de fréquences millimétriques). Parmi les 11 projets retenus, le port du Havre va créer le « 5G Lab », une plateforme d’expérimentations destinée à tester des applications de la 5G dans un contexte portuaire et industriel. Les usages de la 5G dans ce contexte recouvriront la logistique, le suivi des conteneurs et la recharge de véhicules électriques.9 Ce projet est conduit en partenariat avec Nokia Siemens France et EDF. De plus, comme évoqué en paragraphe 1.4.2, les États-Unis ont récemment lancé une expérimentation pour l’utilisation de la 5G sur des bases militaires. L’un des usages étudiés est l’optimisation de la chaîne logistique militaire et des flux dans les entrepôts intelligents.10

9 https://www.banquedesterritoires.fr/les-territoires-mobilises-pour-tester-les-usages-innovants-de-la-5g 10 http://www.airforcemag.com/Features/Pages/2019/October%202019/DOD-Launching-5G-Experiments-to-Improve-Training-Logistics.aspx


ROBOTIQUE AUTONOME : LE MAN-UNMANNED TEAMING (MUM-T)

1. Problématique

Le MUM-T consiste à coordonner les forces humaines et les systèmes autonomes (drones, robots). La très faible latence qui caractérise la 5G pourrait permettre d’ouvrir la voie à une nouvelle gamme de robots et de drones contrôlés à distance. Pour assurer le fonctionnement optimal de ces systèmes contrôlés via des communications sans fil, le temps de transmission de données entre le système autonome et le PC doit être inférieur à 1 milliseconde. Ce délai ne peut aujourd’hui être obtenu que par une communication filaire type Ethernet, dont l’industrie cherche à se passer afin de permettre une reconfiguration plus flexible des machines et de faciliter leur maintenance préventive. Or, les réseaux Wi-Fi généralement utilisés ne permettent pas de répondre à ces exigences car les transmissions sont régulièrement soumises à des interférences dans les centres de production.

2. Usages et impact

L’utilisation de la 5G pour la robotique devrait permettre de réelles avancées, car les informations nécessaires à l’exécution de leurs mouvements pourront être reçues et traitées en temps quasi-réel. De plus, un robot connecté au cloud via la 5G pourrait s’appuyer sur l’apprentissage automatique pour trouver la meilleure façon de naviguer dans son environnement et effectuer des tâches sans être programmé spécifiquement à l’avance. Grâce à la faible latence et à l’ultra haut débit de la 5G, des robots pourraient par exemple évoluer de manière autonome et être utilisés pour réaliser des opérations de renseignement et de déminage. Sur le terrain, les systèmes autonomes pourraient être utilisés au sein de bulles tactiques 5G (cf. cas d’usages « Cloud tactique »).

Le MUM-T dans le milieu terrestre

Le concept de plateformes robotisées (MULE - Multifunction Utility/Logistics and Equipment vehicle) permettant de soutenir le combattant (ravitaillement, évacuation, sanitaire, allègement, emport de capteurs, etc.) est étudié par de nombreux pays. L’utilisation de la 5G pour l’utilisation des robots terrestres de type MULE optimiserait la transmission de données entre les robots et les opérateurs du fait de la faible latence.

Le MUM-T dans le milieu aérien

Dans le domaine aérien, le concept devrait également évoluer. Les drones savent survoler de façon autonome une zone à la recherche de « signatures » précises et exploser sur elles si nécessaire. L’utilisation des drones en essaim de manière à saturer les défenses adverses est actuellement en cours d’expérimentation. Grâce à la 5G et les gains de performance qu’elle représente, des essaims de drones pourrait communiquer entre eux et avec des stations au sol sur des réseaux 5G pour, par exemple, effectuer des missions de recherche et de sauvetage, d'évaluation des incendies et de surveillance du trafic. Les drones pourraient transmettre en temps quasi-réel aux stations au sol les données et les flux vidéo récoltés. A noter que les systèmes autonomes aériens devront toutefois rester proches du sol en raison des contraintes inhérentes à la 5G (portée relativement courte des ondes millimétriques).

3. Exemples d’expérimentations

En novembre 2018, Toyota a démontré qu’un robot humanoïde grandeur nature pouvait être contrôlé via la 5G en temps quasi-réel. Le robot était contrôlé par un opérateur. Lorsque ce dernier remuait les bras, le robot répétait le mouvement à l’identique.


SECURITE DES RESEAUX & RENSEIGNEMENT

1. Problématique

Contrairement aux réseaux 4G, les réseaux 5G seront beaucoup moins centralisés. Des fonctions essentielles comme le routage ou la mise en communication ne seront plus uniquement gérés au niveau du cœur de réseau mais pourront être déportées en périphérie, au niveau des stations de base. Comme vu en paragraphe 1.3.3, cette architecture décentralisée et virtualisée rend possible le network slicing, qui consiste à découper virtuellement un réseau pour répondre aux besoins spécifiques de différents secteurs d’activités. Il s’agit ainsi de créer des tranches de réseau dédiées, personnalisées et isolées à partir d'une même infrastructure partagée pour dédier une couche spécifique à chaque usage selon des paramètres variables.

2. Cas d’usages et impacts

Le slicing permet de garantir la sécurité et la confidentialité des données sur chaque tranche. En effet, des anomalies ou éventuelles attaques sur une tranche n’ont aucune incidence sur les autres tranches. De plus, chaque tranche met en œuvre ses propres fonctions de sécurité. Ainsi, les entités n’ont pas de droit de lecture ou d’écriture sur les tranches auxquelles l’accès ne leur est pas autorisé.

Les services de renseignement pourraient bénéficier du slicing puisque cette segmentation du réseau leur permettrait de garantir la confidentialité des données y transitant. En plus des avantages de la 5G en termes de débit et de faible latence, ces services pourraient donc ajouter une couche de sécurité supplémentaire au réseau en utilisant le slicing.

3. Limitations : de nouvelles vulnérabilités

Dans cette architecture décentralisée et virtualisée, les données ne seraient plus stockées au niveau du cœur du réseau mais dans des data centers de taille plus réduite installés à proximité des antennes-relais. Ce sont autant de nouveaux points d’accès qui pourraient permettre à des acteurs malveillants prendre le contrôle sur des flux de données très sensibles.

De plus, même si le secteur privé sécurisera les infrastructures pour ses besoins propres, les Armées devront développer leurs propres couches de sécurité physiques des terminaux avant de pouvoir s’en servir en toute confiance.

Documents

Observatoire des nouveaux usages du numériques