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5G, fibre virtuelle… Les enjeux de la connectivité chez SNCF

Après une année riche en actualités sur la 5G, Hacène Lahrèche, directeur Innovation & Stratégie de eSNCF solutions revient sur les défis et les avancées du secteur de la connectivité au sein de la SNCF en 2021. Au menu : fibre virtuelle et 5G industrielle.

par La Rédaction
cover 5G

Qu’est-ce que la connectivité chez SNCF ?

hacene lareche

Lorsque l'on pense SNCF, c'est naturellement l'image d'un train qui se forme dans notre esprit. On associe de la même façon la connectivité à la gestion du trafic ferroviaire. Cet aspect est clairement fondamental mais comme nous allons le voir il y a bien d'autres volets à considérer ! Et pour cause, la connectivité est l'élément déclencheur de notre transformation numérique. Elle touche ainsi tous les métiers de la SNCF et bien sur toutes ses activités, ferroviaires ou non. Elle est en particulier un levier important pour la transformation des sites industriels (nos Technicentres) des sites logistiques, des campus tertiaires….

En complément, la connectivité est un élément d'attractivité très fort pour les voyageurs en attente de services numériques en gare et dans les trains. Chaque infrastructure et chaque métier va exprimer des besoins différents en connectivité et c'est cela que nous étudions. L'innovation en télécommunications est particulièrement riche et de nombreuses solutions sont apparues assez récemment, chacune ayant un avantage particulier adapté à une situation donnée. L'enjeu est de réussir à associer la bonne solution technologique aux besoins, exprimés ou latents, afin de garantir une bonne expérience numérique aux utilisateurs et de les accompagner dans leurs métiers.

Quels sont les principaux défis de la connectivité pour les prochaines années ?

utilisation 5G en gare

Jusqu'à présent, il y avait une séparation assez nette entre les réseaux mobiles d'opérateurs (les réseaux cellulaires, de la 2G à la 4G puis plus récemment la 5G) et les réseaux locaux dédiés à des usages privés qui utilisent d’autres technologies très diverses. Les premiers, dédiés à une couverture nationale, permettent d'apporter une connectivité très performante avec une caractéristique importante : la mobilité.

Concrètement, lorsque vous vous déplacez, un réseau cellulaire (technologies 2,3,4,5G) analyse votre position et s'assure d'attacher votre terminal à un point d'accès (une antenne) proche de vous pour que vous ne subissiez pas de coupure dans votre communication. C'est ce qui permet par exemple de communiquer à bord d'un train, même lorsque qu'il est très rapide. C'est ce qui permet également d'avoir du WiFi à bord, puisque cette solution de connectivité locale s'appuie sur les réseaux cellulaires d'opérateurs qu'elle "transforme" en connectivité à bord accessibles à tous.

A côté de ces réseaux cellulaires, il existe d'autres technologies, dont le WiFi, permettant d'apporter une connectivité locale (une gare, un campus tertiaire, un train…). La grande différence entre le WiFi et les réseaux cellulaires est l'absence de gestion de la mobilité. Le WiFi est une technologie sans fil, mais pensée pour un usage sédentaire. Il faut rester à proximité d'une antenne WiFi pour rester connecté ! Notons cependant que le WiFi évolue beaucoup ; de nombreuses innovations augmentent son attractivité.

La nouveauté depuis 2019 est la possibilité de déployer des réseaux locaux (non nationaux) en 4G et 5G. Tout d'abord car la technologie le permet aujourd'hui, mais surtout car notre régulateur (l'Arcep) a rendu accessible une bande de fréquence pour ces réseaux privés : la bande 2,6GHz. C'est très important, car un réseau sans fil ne peut exister sans l'utilisation d'une bande de fréquence pour véhiculer l'information. Certes, des bandes de fréquences existaient déjà pour des usages très particuliers, dont les applications liées au trafic ferroviaire et à la sécurité, mais ces nouvelles possibilités changent la donne.

Le 8 mars dernier, le gouvernement a également annoncé la disponibilité à titre expérimental d'une nouvelle bande de fréquence pour ces réseaux, la bande 3,8GHz. Il existe donc toutes les briques nécessaires pour concevoir des réseaux mobiles privés qui pourront être déployés à une échelle locale. De nombreuses réalisations existent déjà au Japon par exemple, le pays ayant misé sur la 5G pour des réseaux locaux (on parle de "local 5G").

Living labs 5G

Enfin, il existe de nombreux besoins liés aux objets connectés. Des technologies dédiées existent pour ces applications (LoRa et SigFox notamment). Le récent dépôt de bilan de Sigfox alerte cependant sur la fragilité relative de cette solution et d'autres approches doivent être considérées en parallèle. Les réseaux cellulaires, nationaux ou privés, pourront potentiellement apporter des solutions dans le futur.

On voit donc un enrichissement des possibilités, entrainant un besoin d'évaluation et d'arbitrage quant aux choix à faire pour apporter de la connectivité.

C’est notamment pour ça que nous avons mis en place les Living Labs 5G à Rennes, ainsi que les projets CriioT (études de solutions d'IoT critiques) et Cœur de Réseau 5G hybride. Ce dernier projet est particulièrement important car il mobilise autant e.SNCF Solution qu'Innovation & Recherche et SNCF Réseau, il permet donc de développer une approche partagée de ce que pourront être ces réseaux.

Dans ces trois projets, SNCF mettra à dispositions des vrais terrains d’expérimentation (technicentres et gares) pour tester des solutions de connectivité 5G et outils répondant aux cas d’usages industriels exprimés par les agents. Le grand défi à venir ça va certainement être de penser tout le travail en mode numérique, des postes de travail aux machines à connecter pour l’industrie 4.0.

Le sans-fil semble être sur le devant de la scène. Est-ce que le filaire, comme la fibre, n’est plus d’actualité ?

Au contraire, la fibre est la colonne vertébrale de la connectivité chez SNCF ! Les systèmes de communication ferroviaires sont possibles grâce à cette fibre, et tous les réseaux sans-fils prennent leur source à la fibre, qu'il s'agisse de WiFi ou de 4G/5G. La fibre est un prérequis essentiel à toutes les connectivités.

Le réseau filaire a historiquement suivi le développement des voies ferrées, avec pour avantage la faible courbure des voies permettant une très faible latence de la fibre qui suit le même tracé. Ce réseau fibre est d’ailleurs valorisé par notre filiale Terralpha, par exemple pour connecter les collectivités locales et des entreprises.

Les fréquences disponibles pour le sans-fil semblent se tarir avec le temps. Existe-t-il une possibilité de « mur » après lequel on ne pourrait plus utiliser de nouvelles fréquences pour le transfert d’informations ?

antenne 5G

Non, pas forcément. Quand de nouvelles fréquences sont attribuées pour accompagner l'émergence d'une technologie, comme les bandes 3,5Ghz et 26Ghz pour la 5G, les fréquences des normes précédentes sont progressivement réaffectées pour de nouveaux usages. Par exemple, les fréquences de la 2G et de la 3G sont en cours de réaffectation pour la 4G et la 5G, et seront notamment intéressantes pour les objets connectés et l’IoT. Donc même si les fréquences inférieures à 1Ghz (appelées les fréquences en or du fait de leur propriété de propagation exceptionnelles et de leur rareté) sont aujourd'hui complètement utilisées, il y a actuellement une étude en cours au niveau mondial pour la réaffectation des fréquences entre 400 et 600Mhz de la TNT. Les perspectives sont donc ouvertes.

En complément, de nouvelles bandes de fréquences libres sont ou vont être bientôt disponibles : la bande 60GHz et la bande 6GHz. Ces bandes libres sont importantes car elles peuvent être utilisées sans déclaration et sans payer de redevance ; elles sont donc un réel activateur d'innovation et permettent de nombreuses applications (WiFi, Bluetooth, IoT…). Globalement on se dirige vers une situation où les appareils connectés pourront s'appuyer sur un choix croissant en technologies et en fréquences.

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