Des plates-formes haute altitude pour veiller sur nous

Les réseaux de communication sont de plus en plus sollicités par de nouvelles applications qui nécessitent des temps de réponse de plus en plus faibles. Nos recherches visent donc à mettre sur pied les réseaux de communication de la prochaine génération (6G), qui satisferont ces conditions au moyen d’installations terrestres et non terrestres. Nous nous intéressons plus particulièrement à certaines applications critiques en lien avec la sécurité publique.

Exploiter le ciel pour étendre la couverture et les services

Les réseaux cellulaires terrestres ne sont malheureusement pas déployés partout, principalement pour des raisons économiques, d’où l’avantage d’ajouter des plates-formes haute altitude (HAPS) comme des ballons, des drones, etc., pour appuyer les réseaux existants. Ces stations de communication, en plus de relayer les signaux et les messages, peuvent aussi accomplir certains calculs et traiter des données en tant que nœuds dans une architecture d’informatique en périphérie (edge) intégrant des éléments terrestres et non terrestres.

Applications critiques et informatique de périphérie

Le déploiement de réseaux non terrestres au moyen d’HAPS est l’élément clé pour mettre sur pied des applications de sécurité publique. L’une d’elles, très importante et critique, s’inscrit dans un contexte de transport intelligent en région rurale et autoroutes transcontinentales. L’objectif serait de suivre des véhicules autonomes et connectés afin d’être en mesure de signaler les défaillances, les incidents, les accidents. Cette application fournirait la cause du signal de détresse ainsi que la localisation du véhicule en question à la suite de quoi des secours seraient envoyés rapidement par camions et/ou par drones.

La qualité de service (QoS) pour satisfaire ce genre d’application se doit d’être hautement performante et fiable, en plus de permettre des décisions en temps réel. Nous pensons qu’il est essentiel d’atteindre cette qualité de service pour les applications de sécurité publique et de mettre en place des stratégies collaboratives et intelligentes afin de minimiser la consommation d’énergie et de bien gérer la répartition des ressources à l’intérieur de l’architecture d’informatique en périphérie rendue possible par les HAPS.

Des stratégies pour minimiser l’énergie

Le principal enjeu posé par les réseaux non terrestres est l’autonomie limitée des composantes volantes comme les HAPS. En effet, ces dernières ne bénéficient pas d’une alimentation électrique en continu, contrairement aux stations terrestres. Leur énergie doit donc être gérée efficacement.

Une des façons de réduire la dépense d’énergie est l’intégration de surfaces intelligentes reconfigurables dans les réseaux (RIS). Ces surfaces agissent comme des antennes passives, réfléchissant les signaux à une fraction de l’énergie consommée par les antennes actives. Leur usage opportun, de concert avec les antennes classiques, devrait apporter un gain important en économie d’énergie et en qualité de service livré.

Toutefois, les différents modes d’exploitation des HAPS, comprenant les deux types d’antennes, nécessiteront l’adoption d’algorithmes d’intelligence artificielle pour former des agents de décision responsables de coupler un mode de fonctionnement au service à fournir.

Un monde plus sûr

Les plates-formes haute altitude nous offrent l’occasion d’accroître la couverture des réseaux de communication tout en augmentant la puissance de calcul des objets connectés. À nous d’en exploiter le plein potentiel afin d’offrir un environnement plus sûr dans la société de demain.