La 5G est-elle meilleure que la 4G pour l’extraction minière, et pourquoi ?

Pour les mineurs, les communications cellulaires ont posé des défis en termes d’accessibilité aux réseaux et de fiabilité critique. C’est la raison pour laquelle la technologie cellulaire à elle seule n’est pas idéale pour l’extraction minière. L’industrie s’est donc principalement appuyée sur le Wi-Fi pour la communication de données sans fil.

Les quatre premières générations de réseaux cellulaires ont été essentiellement conçues dans l’optique du marché grand public. La plupart du temps, les consommateurs accèdent aux réseaux avec leurs téléphones, téléchargeant des données dans des zones de libre-accès à de nombreuses tours de téléphonie et antennes.

Avec l’avènement de la 5G, les réseaux cellulaires deviennent plus robustes et mieux adaptés aux cas d’utilisation industriels. Pour comprendre les différences entre la 4G et la 5G, ainsi que les avantages et les inconvénients de chaque technologie,nous devons aborder certains principes.

La 4G est la quatrième génération de technologie de réseau mobile (cellulaire) qui est devenue commercialement viable pour la première fois en 2010. La 4G a représenté un grand bond en avant par rapport à la troisième génération précédente (3G) en termes de bande passante, de latence et de fiabilité du réseau.

Quelle est donc exactement la différence entre la 4G et la LTE ? On confond la 4G, la LTE et la LTE+ car ces termes définissent les exigences minimales de service, mais pas la manière dont sont fournies ces exigences. Mobile WiMAX et EV_DO sont deux exemples de normes d’exploitation alternatives pour les technologies 4G qui répondent aux exigences de service établies.

La LTE est la norme d’exploitation la plus courante pour les technologies 4G, telle que définie par le 3rd Generation Partnership Project (3GPP). En 2011, la version 10 du 3GPP a défini les critères de la LTE+ (ou LTE Advanced ; LTE-A), devenue la norme mondiale dominante, et a posé les bases de l’évolution vers la 5G.

La 5G utilise le même spectre radio et la même infrastructure réseau que la 4G, avec l’ajout de technologies de spectre et de transmission à fréquence plus élevée. Ces ajouts augmentent la capacité du réseau et peuvent fournir des vitesses jusqu’à 100 fois plus rapides que les réseaux 4G.

Lorsqu’il s’agit d’exploiter le réseau, la 5G Core (ou le « cerveau » du réseau) utilise une architecture basée sur API, contrairement à l’architecture basée sur IP utilisée dans la 4G. L’architecture virtualisée de la 5G a le potentiel de prendre en charge des cas d’utilisation industriels critiques en termes de temps, y compris le fonctionnement autonome des machines et le positionnement précis des appareils connectés.

En général, votre réseau sans fil durera de cinq à sept ans s’il est bien installé et que la sélection de produits est sérieuse. Nous avons des clients dont les réseaux ont bien plus de 10 ans, mais dont les sites ont eu une augmentation minimale des besoins. Dans ces cas-là, le réseau peut toujours répondre à leurs besoins, même s’il est relativement ancien.

La durée de vie de votre réseau dépend de l’usure à laquelle l’infrastructure réseau sera confrontée, de l’évolution des besoins en capacité et de l’introduction de nouvelles technologies réseau. Le premier point est en principe explicite. Si votre infrastructure est installée à proximité de la face d’une mine souterraine, elle est plus sujette aux dommages, ce qui affecte directement la durée de vie potentielle.

Si vous décidez d’ajouter davantage d’équipements autonomes et commandés à distance, votre besoin accru en termes de capacité de données peut nécessiter une mise à jour du réseau. Enfin, à mesure que les technologies réseau deviennent plus accessibles et abordables et que de nouveaux produits sont introduits, vous pouvez souhaiter rafraîchir le réseau pour tirer parti de ces nouvelles possibilités.

Bien que votre premier réflexe soit probablement d’obtenir le réseau le plus récent et le plus étendu, vous devez comprendre que les cas d’utilisation réels de l’extraction minière qui peuvent pleinement exploiter la 5G et la technologie qu’elle permet sont toujours en émergence. Vous devez également garder à l’esprit que les nouvelles technologies entraînent de nouveaux défis, en particulier en termes de maintenance et d’exploitation.

Après avoir été commercialisés pour la première fois en 2001, l’abandon progressif (ou expiration) des réseaux 3G a été finalisé par la plupart des grands opérateurs de réseau en 2022. Sur la base de la durée de vie de la 3G, nous pouvons estimer que les réseaux 4G resteront disponibles et viables sur le plan commercial jusqu’en 2030 au moins. Cela signifie que la 4G existera aux côtés des générations ultérieures de réseaux (5G et au-delà), ce qui rendra la 4G commercialement viable pour les années à venir.

L’organisme de normalisation international 3GPP prévoit déjà des réseaux 6G. Cependant, les avancées de la 6G et des générations suivantes seront probablement moins spectaculaires que les changements apportés par l’avènement de la LTE et de la 5G. En effet, il existe des limites physiques concernant la capacité et la bande passante de tout support, qu’il s’agisse d’un fil de cuivre ou d’un réseau radio.

Publié pour la première fois en 1948, le théorème de Shannon-Hartley définit la limite supérieure de la vitesse à laquelle les données peuvent être transmises sans erreur sur n’importe quel canal de communication. Alors que la technologie cellulaire continue d’avancer, nous nous rapprochons de cette limite maximale.

En comparaison avec la 4G, la 5G utilise une gamme de fréquences plus large, plus d’antennes et des schémas de modulation d’ordre supérieur pour fournir une plus grande capacité de réseau et des vitesses de données plus rapides. À terme, les limites du réseau telles que définies par le théorème de Shannon seront atteintes. Cela signifie que les futurs réseaux cellulaires ne peuvent atteindre que cette puissance, de sorte que vous ne manquerez pas beaucoup de choses en restant fidèle à la technologie 4G et 5G pendant de nombreuses années.

Pour la plupart, la meilleure solution sera une solution hybride, qui peut inclure des technologies telles que LTE, Wi-Fi, réseau maillé, Bluetooth, large bande de faible puissance, (low power wide area, LPWA) et des technologies cellulaires telles que l’IoT à bande étroite (Nb-IoT) et la machine LTE (LTE-M), en fonction des exigences de votre application. Les satellites apparaissent également comme un ingrédient viable dans cette recette.

Une solution hybride peut utiliser la téléphonie cellulaire pour de grandes zones de couverture tout en tirant parti d’autres technologies pour combler les lacunes. Lorsqu’il s’agit de pénétrer dans des zones difficiles d’accès telles que les zones souterraines, dans vos fosses et derrière les décharges, vous pouvez renforcer le réseau cellulaire avec un Rajant Instamesh, par exemple, une technologie simple, agile et souple que vous pouvez mailler sans fil entre les machines pour couvrir ces zones.

Les réseaux hybrides deviennent de plus en plus courants avec les déploiements cellulaires parce que vous pouvez en obtenir plus, vous pouvez en faire plus et c’est plus simple. C’est un bon moyen d’exploiter les points forts de technologies complètement différentes et de les utiliser pour les tâches qu’elles accomplissent le mieux.

Pour répondre à la question : La 5G est-elle meilleure que la 4G pour l’extraction minière ? Cela dépend vraiment de chaque entreprise et de chaque site de mine. Grâce à une compréhension pratique de la technologie cellulaire, de vos besoins actuels et de votre feuille de route pour les cinq à sept prochaines années, vous pouvez construire une solution réseau évolutive prête pour la numérisation et l’automatisation.

Même avec une capacité supérieure, un débit plus élevé et une latence plus faible, la 5G présente toujours un certain nombre de défis pour les mineurs. Le premier défi consiste à accéder simplement aux infrastructures publiques dans les zones éloignées.

Lorsqu’il s’agit de construire des réseaux cellulaires privés, les coûts, les licences et la disponibilité de la bande passante doivent être pris en compte. Il en va de même pour les problèmes liés à l’adaptation des réseaux aux sites miniers en constante évolution et à la garantie d’une couverture dans les zones difficiles d’accès, en particulier sous terre.

Au-delà de l’accès réseau, les antennes et autres matériels réseau manquent souvent de durabilité pour faire face aux conditions difficiles de l’extraction minière. La gestion de l’exploitation, de la maintenance et de l’entretien des réseaux cellulaires requiert un savoir-faire qui manque à de nombreuses exploitations en interne.

Enfin, la plupart des opérations d’extraction minière ne disposent pas encore de véhicules, de machines et de systèmes pour tirer pleinement parti du potentiel des réseaux 5G. Compte tenu de tout cela, les mineurs doivent adopter une approche pragmatique pour investir dans une solution de réseau évolutive.

Les réseaux de télécommunications sont la colonne vertébrale de la numérisation et de l’automatisation. Votre choix de technologies de télécommunications jouera un rôle crucial dans la réalisation de vos aspirations de modernisation de votre mine et permettra d’augmenter la sécurité, l’efficacité et la productivité.

Pour soutenir les mineurs dans tous les aspects de la gestion d’un réseau sans fil, Epiroc a investi ces dernières années dans l’élargissement de notre portefeuille de solutions et de notre expertise interne. Cela inclut l’offre d’une solution de réseau en tant que service qui permet aux mineurs de profiter des avantages de la connectivité sans avoir à se soucier des infrastructures, de la capacité ou du codage.

Epiroc s’associe à des sociétés d’extraction minière pour promouvoir des transformations numériques réussies. Que vous ayez besoin d’aide pour évaluer votre site minier, trouver les solutions les plus rentables ou intégrer des technologies, nous sommes là pour vous soutenir sur site, dans la salle de contrôle et dans la salle de réunion.