Vous est-il déjà arrivé de recevoir votre dîner ou de voir une commande de vêtements effectuée en ligne arriver sur le pas de votre porte grâce à un drone ? C’est peut-être le cas si vous vivez dans un des 27 pays où ce mode de livraison est en cours de déploiement. Sinon, cela ne devrait plus tarder. En effet, le service commercial Wing de Google a récemment été le premier du genre à être approuvé aux États-Unis i, et Amazon, Uber et Walmart – qui testent actuellement des projets similaires – devraient suivre rapidement.

S’il s’agit du tout dernier cas d’utilisation d’une technologie avancée à attirer l’attention du marché, la livraison par drone ne reste néanmoins qu’une application concrète potentielle de ces appareils polyvalents. Comme les réseaux de capteurs connectés (IoT) utilisés en environnement industriel ou dans les villes intelligentes, les drones représentent une opportunité sans précédent d’optimisation des opérations et des expériences utilisateurs, et de réduction de coûts. Cependant, en raison de problématiques de sûreté et réglementaires, et compte tenu du très grand niveau de données collectées, les infrastructures informatiques sous-jacentes doivent être optimisées pour favoriser un échange d’informations sécurisé, stable et à faible latence avec ces appareils.

Les drones passent de la cellule de crise à la salle de conseil

Les drones sont des véhicules aériens sans pilotes (UAV) originellement utilisés en contexte militaire pour des missions de surveillance ou pour effectuer des frappes aériennes ciblées. Bien que l’armée reste amenée à détenir la plus grande part de ce marché à court terme, les progrès récents des drones destinés au grand public et commerciaux laissent le champ libre à une grande variété d’applications. Le marché commençant tout juste à décoller, pour ainsi dire, il est difficile de se projeter à l’heure actuelle, mais selon les estimations, sa valeur devrait se situer entre 52 et 144 milliards de dollars en 2025ii . Voici quelques exemples de drones et de leurs cas d’utilisation actuels ou à veniriii :

– Dans l’armée, les drones ont des dimensions similaires à celles des avions, et sont utilisés dans des missions de reconnaissance, de recherche et de sauvetage, ou servent de relais de communication.

– Dans l’industrie des transports et des services de livraison, ils assurent la livraison de produits destinés aux particuliers ou médicaux. En outre, des drones taxis devraient bientôt prendre leur service.

– Dans un contexte de surveillance aérienne en temps réel, ils peuvent être utilisés dans le domaine de l’agriculture de précision, pour des inspections et des enquêtes, la gestion des inventaires, les interventions d’urgence, la supervision et le suivi (des infrastructures, des territoires, des maladies, de la pollution, de l’environnement, de la faune, etc.).

– Quant à leurs applications dans un cadre de surveillance maritime en temps réel, elles vont de la pisciculture à la supervision en passant par le suivi des infrastructures sous-marines, des étendues d’eau, du climat/de la météo, de la faune, etc.

– Dans le domaine des services publics, des drones de la taille d’insectes permettront de polliniser des plantes ou d’assurer des missions de surveillance. D’autres modèles alimentés à l’énergie solaire pourraient quant à eux effectuer des vols à haute altitude et fournir de l’électricité et un accès à Internet dans des endroits reculés. Enfin, des drones de taille moyenne pourraient assurer la gestion du gaspillage d’eau, la navigation maritime, la construction, etc.

– Enfin, citons également les services cellulaires en situation d’urgence : en cas de catastrophe naturelle et de destruction des infrastructures de communication, des drones pourraient être déployés de façon dynamique afin de remettre le réseau cellulaire sur pied.

Comme l’a parfaitement décrit le magazine The Economist dans son rapport intitulé Civilian Drones, « Essayer d’imaginer quelle sera l’évolution des drones et leur utilisation revient à chercher à prévoir l’évolution de l’informatique dans les années 1960, ou des téléphones portables dans les 1980 : à l’époque, les potentiels de ces technologies en contexte professionnel étaient évidents, mais les technologies se sont développées de façon inattendue. Il en sera sûrement de même pour les drones. »iii

Les limites des infrastructures sans fil actuelles

Les drones communiquent avec leurs stations de base correspondantes en utilisant une forme de technologie sans fil. C’est de cette façon que sont transmis les messages de contrôle (jusqu’à plusieurs centaines de kbps) et de données (généralement en Mbps). Généralement, une latence faible et prévisible est nécessaire pour les signaux de contrôle, tandis que l’efficacité du transfert de la charge utile (les données) dépend de la bande passante. Les infrastructures sans fil existantes déployées dans nombre des solutions actuelles pour assurer la communication entre le drone et la station de base sont inadaptées pour les raisons suivantes :

Le cas des réseaux point à point : ces réseaux utilisent la bande de fréquence ISM 2,4 GHz sans licence ; leurs débits de données sont faibles, et ces liaisons sont également instables, non sécurisées et sensibles aux interférences. En outre, ces réseaux sont également limités en matière de portée (distance).

Le cas des systèmes par satellite : certains systèmes de navigation par satellite utilisés pour les drones reposent sur la technologie GPS. Cependant, les signaux sont susceptibles d’être bloqués par des bâtiments de grande hauteur ou par de mauvaises conditions météorologiques.

Le cas des réseaux cellulaires : les réseaux cellulaires existants ont été conçus pour prendre en charge un trafic asymétrique et offrir une bande passante élevée (par exemple pour les téléchargements ou pour regarder des vidéos en streaming). Cependant, il existe de nombreux cas où les drones auront besoin d’une bande passante élevée en voie montante (par exemple pour transmettre des vidéos en haute définition enregistrées depuis les airs). Les antennes cellulaires sont également orientées vers le bas afin d’offrir une meilleure couverture au sol et de réduire les interférences entre cellules, mais les drones de surveillance aérienne auront besoin d’une couverture en haute altitude depuis leurs stations de base.

Il est important de noter que les technologies sans fil ci-dessus ne s’excluent pas mutuellement, et qu’en fonction du cas d’utilisation, il est possible d’en utiliser plusieurs en même temps. Différentes solutions sont envisagées afin de pouvoir tirer parti des réseaux cellulaires existants et d’en faire le mécanisme de communication sans fil entre drones et stations de base. En effet, les réseaux existants sont omniprésents et offrent une couverture dans la plupart des grandes métropoles. En outre, les réseaux 4G actuels conviennent à beaucoup des applications actuelles des drones, et avec l’avènement des réseaux 5G, même à plus grande échelle, les exigences de la prochaine génération d’appareils en termes de latence et de bande passante pourront elles aussi être satisfaites. Cependant, les problématiques évoquées ci-dessus devront être résolues correctement. Heureusement, des efforts de recherche importants sont investis pour surmonter ces obstacles.

Activer une architecture adaptée à l’usage des drones

En fonction du cas d’usage, une portion appropriée de l’application sera traitée sur l’un de ces points ci-dessus. Les applications actuelles et futures des drones, y compris celles tirant parti de l’intelligence distribuée pour leur permettre de communiquer et de collaborer les uns avec les autres, nécessiteront des débits élevés et une latence infime afin de favoriser l’échange de données entre les drones et les clouds principaux.

L’avenir, c’est maintenant

Enfant, lorsque je regardais le film « Blade Runner », je me demandais à chaque fois si je vivrais assez longtemps pour voir le jour où des milliers de drones / vaisseaux spatiaux envahiraient le ciel. Avec la récente décision de la FAA relative aux drones commerciaux et les milliards de dollars actuellement investis dans ces services, je pense que cette vision d’avenir devrait rapidement devenir une réalité.

[i] Unmanned Airspace, Drone delivery operations underway in 27 countries, avril 2019 ; Mashable, FAA approves Google’s drone delivery service for commercial use in the U.S., avril 2019 ; Forbes, Amazon Debuts New Delivery Drone That It Says Will Start Shipping Packages ’In A Matter Of Months’, juin 2019 ; Restaurant Dive, Uber seeks approval for drone deliveries, mai 2019 ; Investopedia, Walmart Patents Blockchain System for Automated Delivery Drones, septembre 2018.