Repousser les limites du possible sur les campus grâce aux réseaux 5G

Un patient entre la vie et la mort subit une opération dans une région éloignée. La chirurgienne, pourtant située à des centaines de kilomètres de là, suture une blessure par l’intermédiaire d’un robot médical sophistiqué.

C’est un exemple de la façon dont la 5G peut changer des vies. Ce terme générique englobe une variété de normes et de technologies et désigne la prochaine génération de réseaux sans fil qui connecteront téléphones intelligents, ordinateurs, voitures, capteurs et une multitude d’appareils intelligents.

L’idée qu’un médecin opère un patient grâce à un robot télécommandé semble impensable. Les innombrables réunions Zoom des dernières années, marquées par la lenteur et les interruptions, appellent au scepticisme : comment opérer des gens à distance si on a tant de mal à passer un simple appel vidéo?

Voilà qui fait partie du casse-tête. Les appareils et applications ne sont pas encore suffisamment sophistiqués pour exploiter efficacement les réseaux 5G déployés dans les grandes agglomérations canadiennes. Les télécommunications de pointe attirent de nombreux chercheurs canadiens. Leurs travaux portant sur l’amélioration de la fiabilité des connexions ou la façon de combler le fossé numérique laissent présager un avenir meilleur – il ne reste qu’à réaliser ce potentiel.

Ekram Hossain, professeur au Département de génie électrique et informatique de l’Université du Manitoba, se consacre à l’étude de la 5G depuis le début des années 2010. Son objectif : utiliser les réseaux cellulaires modernes pour permettre aux machines (capteurs, équipement industriel, véhicules, etc.) de communiquer entre elles. « La 5G offre trois types de service : une connexion entre machines, une connexion à haut débit bande et une latence minimale extrêmement stable », explique M. Hossain.

Les nouvelles bandes de fréquence pour la 5G augmenteront la vitesse de lecture et de téléchargement. Elles ne feront qu’une bouchée des vidéos YouTube que vous regardez sur votre téléphone ou des albums Spotify que vous téléchargez avant de prendre les transports en commun. Les chercheurs espèrent aussi que le réseau sera suffisamment stable et vaste pour ouvrir la voie à de nouvelles solutions dans des domaines comme la réalité augmentée. Nous pourrions par exemple trouver notre chemin en ville grâce à des casques munis de lentilles transparentes qui superposent des données au monde réel.

La connectivité intermachines pourrait surtout porter ses fruits dans un contexte industriel. Imaginez une usine moderne avec de grandes machines réparties dans différentes zones, qui communiquent entre elles grâce à des capteurs et relayent de l’information à un ordinateur central hors des lieux ou à un centre de commande sur place.

M. Hossain n’est pas le seul à s’intéresser à cette application de la 5G, qui mobilise d’autres universités au pays. L’Université McMaster, par exemple, a annoncé à la fin 2021 qu’elle déployait un réseau pilote d’ondes millimétriques, plus puissant que la 5G, sur son campus pour étudier la connectivité intermachines.

Santé mentale

L’Université Western, qui teste elle aussi les technologies 5G sur son campus, a investi un million de dollars dans un petit nombre de projets de recherche menés en collaboration avec Bell Canada.

Pour sa part, Kevin Shoemaker, professeur à l’École de kinésiologie de l’Université Western, se penche sur la santé mentale des étudiants, en particulier sur la gestion du stress et de l’anxiété grâce à des applications mobiles. « La technologie pourrait détecter notre rythme cardiaque et le représenter sous forme d’images apaisantes, comme un code couleur ou un oiseau en plein vol, indique-t-il. Ces représentations visuelles nous entraîneraient ainsi à nous calmer. »

Ce type d’application est déjà à notre portée, mais les jeux de couleur et les avatars d’animaux ont leurs limites. En revanche, les prochaines générations de réseaux ultrarapides pourraient rendre l’expérience plus immersive et efficace. M. Shoemaker espère que la 5G favorisera l’essor de la réalité augmentée, qui pourrait avoir des effets plus immédiats sur la santé mentale.

« La 5G permet de créer une expérience plus réaliste et de rassembler des milliers de personnes autour d’un objectif commun, ce qui engendrerait de nouvelles possibilités en matière d’activités étudiantes », ajoute-t-il. Ce type d’application de la 5G pourrait favoriser le sentiment d’appartenance.

Équité

Partout au pays, des équipes de recherche travaillent sur des applications potentielles pour la 5G, et les partenariats comme celui de l’Université Western sont de plus en plus courants. L’Université Carleton collaborait avec Huawei avant que le gouvernement ne bannisse l’entreprise chinoise de ses réseaux – l’avenir de ce partenariat est désormais incertain –, et l’Université de Waterloo a mis en place un réseau 5G sur son campus avec le soutien de Rogers. Une initiative similaire a vu le jour à l’Université Laval.

Même si la 5G rime avec technologie de pointe, elle pourrait aussi donner lieu à des avancées dans les domaines de l’équité et de l’accessibilité.

Les intérêts de recherche de Catherine Rosenberg, titulaire de la Chaire de recherche du Canada pour l’avenir de l’Internet au Département de génie électrique et informatique de l’Université de Waterloo, couvrent de nombreuses facettes de la 5G, mais elle s’est récemment consacrée à l’étude du « MIMO massif » (entrées multiples, sorties multiples), une technique permettant aux antennes de téléphonie mobile de transférer de grandes quantités de données, et ce, plus rapidement.

La 5G est pleine de promesses, et les travaux de M^me Rosenberg laissent entendre que les prochaines générations de réseaux favoriseront l’accès à Internet. Si les grandes villes canadiennes bénéficient d’une excellente couverture, c’est loin d’être le cas des vastes zones peu peuplées du reste du pays. Grâce à la 5G et aux technologies comme le MIMO, nous pourrons relayer les signaux plus loin en utilisant des surfaces naturelles et des objets au lieu de construire de nouvelles tours cellulaires.

« Si vous habitez à Toronto, vous bénéficierez d’une meilleure couverture à un coût réduit, explique M^me Rosenberg. Mais dans les zones rurales, la 5G risque de remplacer le câble ou la ligne d’accès numérique. Ça change la vie. Plutôt que d’avoir une connexion instable, il sera possible de compter sur Internet sans fil rapide. »

En plus de ses travaux sur le fossé numérique, M^me Rosenberg étudie le « découpage du réseau », une technologie de pointe rendue possible grâce à la 5G qui permet à une même infrastructure d’exploiter plusieurs réseaux – les fournisseurs de téléphonie mobile pourraient ainsi partager les mêmes tours et les mêmes antennes.

Cependant, comme souvent, le passage du laboratoire au monde réel est un processus de longue haleine. En attendant, nous ne pouvons qu’espérer que le résultat sera à la hauteur des attentes.