SESAM – un projet de recherche financé par le BMBF
Réseau d'accès 5G défini par le logiciel SEcure pour une fabrication flexible
Motivation
Comme défini par le groupe de travail dédié à l'industrie 4.0, le concept futur d'industrie 4.0 repose sur la convergence “des moyens de production (machines, robots, systèmes de transport ou de stockage et ressources fonctionnelles), qui sont selon le contexte, autonomes, contrôlées et configurées automatiquement, tout en étant basées sur la connaissance et les capteurs”. L'usine interconnectée intelligemment est un facteur clé, non seulement en regroupant les moyens de production, mais également les produits, les ressources et les personnes. En plus d'être connecté dans les usines, ces systèmes cybernétiques physiques (CPS) vont être interconnectés dans le monde entier. Par conséquent les technologies de l'information et de la communication (ICT) joueront un rôle majeur dans le développement des applications relatives à l'industrie 4.0. Il sera possible de concevoir en ligne et de manière individuelle, des marchandises produites industriellement. Afin d'intégrer les demandes individuelles des clients au sein des processus de production, les robots des usines intelligentes devront être connectés sans fil. Cette mobilité accrue leur permet de communiquer via plusieurs interfaces sans fil réparties dans les bâtiments de l'usine, qui sont cependant, encore très dépendantes des temps de réponse. Pour les applications sophistiquées de l'industrie 4.0, des temps de réponse inférieurs à 1 ms seront uniquement disponibles avec la 5G.
Lorsqu'il s'agit de fiabilité, la communication sans fil par le biais d'un média partagé est plus difficile qu'avec une communication câblée. Les environnements industriels requièrent un niveau de sécurité élevé des données : dans de nombreuses situations, les marchandises fabriquées possèdent une valeur économique élevée au sein de la chaîne de valeur, ce qui les expose à des menaces d'actions illégales de différents partis. En améliorant la sécurité des données, seules les personnes autorisées peuvent accéder à l'infrastructure. Des procédures très efficaces protègent la communication interne entre les participants contre les attaques.
Approche et objectifs
Le projet "SEcure Software-Defined 5G Access Network for Flexible Manufacturing" (SESAM) prévoit le développement d'une conception holistique du système 5G dédiée à ces demandes exigeantes, afin de prendre en charge la mobilité à faible latence tout en fournissant simultanément la sécurité des données au sein d'un réseau 5G hétérogène. L'approche repose sur une mise en réseau définie par logiciel (SDN) bien sécurisée, qui met en œuvre des échanges de paquets au sein d'une base de données, de manière prédictive et coopérative, assurant une transmission fiable des données.
Les principaux objectifs du projet SESAM sont :
- Une faible latence : les procédures doivent être très efficaces afin d'obtenir un temps de réponse très court au sein d'une architecture réseau centralisée de type Cloud-RAN, avec des usagers en mouvement. Pour cela, le projet suit une approche hétérogène reposant sur la transmission lumineuse et radio.
- La sécurité des données : la lumière visible peut facilement être ajustée et se propage librement sans interaction. Elle peut facilement être orientée et alignée dans une pièce, afin de garantir une meilleure sécurité des données. Des nouvelles techniques d'encodage dédiées aux réseaux 5G, reposant sur la mise en réseau définie par logiciel (SDN), sont développées pour permettre des transferts de données sécurisés et de faibles latences.
- Une transmission fiable : l'approche reposant sur une transmission hétérogène radio et lumineuse propose une solution alternative très intéressante, garantissant une liaison de travail radio au cas où la liaison visuelle serait hachurée ou bloquée.
Les méthodes appliquées au sein du projet SESAM sont actualisées : l'une des premières étapes du projet est un essai de connexion permettant de tester l'interfaçage entre la transmission des données, l'accès aux médias, l'interconnexion, la sécurité des données et la technique de communication industrielle de manière précoce, afin d'identifier d'éventuelles vulnérabilités et de les solutionner au cours du projet. Les sous-systèmes seront développés et étudiés ultérieurement dans des conditions réelles, sous la forme d'un premier test d'application. Après une autre boucle d'optimisation, le système entier est intégré au sein d'un environnement de production réel, où il est présenté et testé par des utilisateurs spécifiques.
Organisation du projet :
SESAM est un projet de recherche conjoint financé par le Ministère fédéral de l'éducation et de la recherche allemand (BMBF) impliquant divers partenaires spécialisés dans les secteurs de l'industrie et de la recherche. Le BMBF est le maître d'ouvrage de ce projet. L'institut Fraunhofer Heinrich Hertz est responsable de la coordination du projet.
- Gestion du projet : VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
- Consortium : Fraunhofer Heinrich Hertz Institute, Berlin Institute for Software Defined Networks (BISDN), R3 - Reliable Real-time Radio Communications GmbH (R3Coms), Rohde & Schwarz Cybersecurity
- Partenaires associés : BMW AG, Deutsche Telekom AG - T-Labs, OSRAM GmbH
- Durée du projet : 05/2017–04/2020