Les communications par ondes magnétiques, fondement des futurs services ferroviaires

PARTNER – La gamme des ondes millimétriques (mm), en particulier la bande E 71-86 GHz, apparaît comme une technologie fondamentale pour les communications entre le train et le sol (T2G). Avec une vitesse de données de 10 gigabits, elle va au-delà de la simple amélioration de l’accès à l’internet pour les passagers : « Elle permet aux opérateurs ferroviaires et aux passagers de bénéficier de nouveaux services transformateurs, ouvrant la voie à des applications et à des services en temps réel inimaginables aujourd’hui. »

Avec le développement rapide des technologies de transport, la demande de connectivité fiable et à haut débit dans les trains augmente, en particulier en Europe. Malgré leur utilité, les solutions sans fil traditionnelles telles que la 4G/5G et le Wi-Fi 5-6 GHz se heurtent à des limites lorsqu’il s’agit de répondre à la demande croissante des passagers en matière d’internet à haut débit à bord, pour ne citer qu’un exemple. Dans cette vision de l’avenir, la technologie à ondes millimétriques jouera un rôle crucial dans la connectivité T2G.

Ce qui est important pour les passagers qui voyagent pour le travail ou les affaires, c’est qu’un accès internet ultra-rapide leur permettra de travailler dans les trains sans perdre d’heures productives pendant le voyage. Mais les applications des ondes millimétriques ne s’arrêtent pas là. Selon ELVA-1, une entreprise spécialisée dans la conception et la fabrication de composants et de systèmes à ondes millimétriques, cette technologie peut contribuer de manière significative à la numérisation du rail, en améliorant les opérations et la sécurité.

Les avantages de la connectivité train-sol

La gamme des ondes millimétriques, en particulier le spectre 71-86 GHz, est très adaptée aux communications entre le train et le sol, en raison de sa capacité à prendre en charge des débits de données élevés sur des distances de quelques kilomètres avec un minimum d’interférences. La bande E est relativement peu encombrée, ce qui permet un transfert de données plus efficace et une moindre concurrence des signaux par rapport aux bandes de fréquences inférieures, explique ELVA-1.

Le système PPC-10G-Rail d’ELVA-1 tire pleinement parti de ces avantages, indique l’entreprise, en atteignant des débits de données allant jusqu’à 10 Gbps par radio, ce qui dépasse de loin les 1 Gbps généralement offerts par les technologies 5G et les technologies Wi-Fi de 0,5 Gbps en bord de voie. Cette capacité est particulièrement précieuse pour les applications qui nécessitent un transfert de données à haut débit constant, telles que la surveillance vidéo en temps réel depuis la cabine du conducteur, la surveillance de la sécurité et les services Internet pour les passagers.

« En utilisant des fréquences d’ondes millimétriques, le PPC-10G-Rail assure une transmission de données plus rapide et plus fiable que les technologies concurrentes, ce qui en fait un choix de premier ordre pour les chemins de fer européens qui souhaitent moderniser et améliorer leur infrastructure », déclare Mykhailo Vaitman, PDG de l’entreprise basée en Estonie.

Les principales caractéristiques du système PPC-10G-Rail sont les suivantes

• Connectivité 10 Gbps en duplex intégral : Chaque train est équipé de deux radios à l’avant et à l’arrière, fournissant une bande passante agrégée allant jusqu’à 20 Gbps. « Ce débit élevé permet une diffusion fluide et en temps réel pour les systèmes de surveillance et de contrôle embarqués.
• Aucun délai de transfert : « L’un des aspects les plus remarquables du PPC-10G-Rail est sa capacité de transfert transparent, qui garantit une transition nulle lorsque le train passe d’une station de base à une autre. Les technologies concurrentes, telles que la 5G, connaissent généralement des retards de transfert brefs mais perceptibles, qui peuvent perturber les flux vidéo et la connectivité de centaines de passagers. »
• Portée longue distance : Le PPC-10G-Rail a une portée typique de 2 kilomètres entre les stations de base, avec une portée maximale de 4 kilomètres sur des tronçons de voies droites. « Cela permet de réduire le nombre d’installations le long des voies ferrées, ce qui réduit les coûts d’infrastructure et simplifie le déploiement.

Avantages pour les passagers et les opérateurs ferroviaires

Le débit de données élevé du système ELVA-1 présente plusieurs avantages pratiques pour les opérateurs ferroviaires et les passagers. « Par exemple, avec une connexion cohérente de 10 Gbps, les opérateurs peuvent fournir une surveillance vidéo haute définition sur l’ensemble du train, garantissant ainsi une meilleure sécurité et une meilleure réponse aux incidents. Selon M. Vaitman, « la surveillance en temps réel depuis la cabine du conducteur offre un niveau de sécurité supplémentaire, permettant aux entreprises ferroviaires de répondre instantanément à tout problème de sécurité ».

Pour les passagers, le PPC-10G-Rail permet d’améliorer l’expérience à bord grâce à un « accès rapide et stable à l’internet ». Contrairement à d’autres systèmes, où seuls les passagers VIP peuvent bénéficier d’un accès fiable à l’internet en raison des limitations de la bande passante, le système ELVA-1 prend en charge tous les utilisateurs, ce qui permet aux passagers d’accéder à l’internet en continu, de naviguer et de se connecter sans interruption. M. Vaitman ajoute : « Ce système est donc idéal pour les trains à grande vitesse sur de longues distances, où la qualité de l’accès à l’internet est un facteur important de la satisfaction des passagers. »

Un intérêt croissant

Au niveau mondial, l’intérêt pour les communications multi-gigabits en ondes millimétriques s’accroît en raison des ressources substantielles en fréquences et de la disponibilité d’équipements sans fil avancés. Par exemple, le système de communication train-sol PPC-10G-Rail est actuellement installé dans le cadre d’un projet commercial et est opérationnel dans le métro d’une ville chinoise. Il a également été testé avec succès sur des tronçons de trains à grande vitesse en Chine et en Russie.

L’opérateur japonais du train à grande vitesse Tokaido Shinkansen a lancé un projet visant à mettre en place une communication train-sol (T2G) de 1 gigabit sur l’ensemble de son réseau, qui s’étend sur plus de 500 kilomètres. Aux États-Unis, l’opérateur ferroviaire Amtrak a annoncé un appel d’offres en 2023 pour la fourniture d’une technologie train-sol multi-gigabit. Cet appel d’offres fait suite au lancement infructueux d’un précédent projet de communications T2G à 5 GHz. ELVA-1 participe à ce nouvel appel d’offres d’Amtrak.

Selon M. Vaitman, l’adoption du système PPC-10G-Rail par les chemins de fer signifie une évolution vers un système de transport plus connecté, plus sûr et plus convivial pour les passagers. « Alors que les demandes sur les réseaux ferroviaires continuent de croître, l’investissement dans des systèmes robustes et de grande capacité comme la solution à ondes millimétriques d’ELVA-1 sera essentiel pour répondre aux besoins futurs, et soutenir le divertissement personnalisé de l’IA, ainsi que l’IA prédictive pour optimiser les horaires ferroviaires et assurer la sécurité. »