- Les solutions pour les applications de réalité étendue (XR) réclament la mise en oeuvre de technologies de communication sans fil affichant une latence de l’ordre de quelques millisecondes.
- Pour y parvenir via les réseaux 5G, l’utilisation du Multi-access Edge Computing (MEC) est envisagée. Les données sont traitées sur des serveurs Edge situés à proximité de l’appareil dédié à la réalité étendue (XR) sans passer par une plateforme cloud.
- Le déploiement du Wi-Fi 6/6E et l’introduction du Wi-Fi 7 s’avèrent particulièrement pertinents pour les applications de réalité étendue (XR) . Les progrès à plus long terme de la 5G et au-delà devraient également améliorer les performances de communication.
- Les tests de performances des communications sans fil font partie intégrant du processus de développement des solutions de réalité étendue (XR).
Auteur : Tomohide Yamazaki Ph.D Directeur adjoint, Anritsu Corporation
La réalité étendue (XR) désigne diverses technologies comprenant la réalité augmentée (AR), la réalité virtuelle (VR) et la réalité mixte (MR). Dans le secteur industriel, les solutions de réalité étendue peuvent être appliquées à la formation, à l’apprentissage, à la simulation, à la surveillance à distance, à la maintenance, etc.
Le marché de la réalité étendue (XR) devrait afficher une croissance annuelle de 20 à 30 % jusqu’en 2028. Par exemple, dans son rapport sur le marché mondial de la réalité étendue 2023, le Global Information, Inc. prévoit que ce marché atteindra un taux de croissance annuel de 29,1 % qui atteindra une valeur de 123,77 milliards de dollars américains en 2027.
La réalité augmentée (AR), superpose la vidéo du monde réel avec des images et des vidéos générées par ordinateur. Elle utilise généralement des lunettes intelligentes ou des smartphones et ne permet pas de manipuler le contenu superposé, qui est statique dans la plupart des cas. Une application typique concerne la maintenance des installations et des équipements. Ici, la réalité augmentée (AR) permet à l’opérateur de visualiser un manuel via des lunettes spécifiques tout en étant capable de travailler avec ses deux mains et de ne pas quitter l’équipement des yeux. L’affichage tête haute (HUD) utilisé dans les applications automobiles est également considéré comme un type de dispositif de réalité augmentée (AR).
La réalité virtuelle (VR) plonge l’utilisateur dans un espace virtuel généré par ordinateur et nécessite des lunettes adaptée qui bloquent souvent le monde réel. Les utilisateurs peuvent interagir avec des personnages et des objets dans cet espace virtuel. Un exemple d’utilisation de cette technologie est la modélisation des informations d’un bâtiment (BIM), qui utilise des modèles 3D à toutes les étapes de la construction pour la planification, le monitoring, la conception, la construction, la gestion et la maintenance.
La réalité mixte (MR) combine le monde réel avec des objets virtuels tels que des menus et des personnages. Il s’agit d’une technologie interactive pour l’utilisateur qui nécessite l’utilisation de lunettes dédiées prenant en charge la reconnaissance des gestes, comme le toucher virtuel, sur un menu affiché en l’air. Les graphiques 3D générés par la réalité mixte (MR) fournissent aux opérateurs des instructions sur une ligne de production ou pour permettre la collaboration entre les membres du projet qui ont besoin de partager des informations sur la forme et la conception d’un produit. Pour favoriser la formation et l’efficacité du travail, la réalité mixte (MR) est appliquée aux processus de fabrication, de maintenance et de réparation, en délivrant des représentations 3D des composants et des procédures de travail. Elle peut également être utilisée pour inclure le savoir-faire de travailleurs expérimentés dans un système. La figure 1 résume les aspects clés de ces technologies.
Défis techniques de la réalité étendue (XR)
Les appareils dédiés aux applications de réalité étendue (XR) doivent répondre aux actions et entrées des utilisateurs en temps réel, y compris les contenus vidéo en 3D, ce qui entraîne des exigences strictes en matière de latence. Une méthode de suppression du retard consiste à envoyer des données vidéo non compressées depuis le système hôte, puis à afficher cette vidéo, telle quelle, sur le périphérique de réalité étendue (XR). Cela signifie toutefois que l’amélioration du débit de données de la couche physique de communication sans fil constitue un défi à relever si les appareils dédiés à la réalité étendue (XR) doivent transmettre et recevoir d’importantes quantités de données non compressées telles que du contenu vidéo et graphique 3D.
Par exemple, la norme Wi-Fi 5 ou IEEE 802.11ac spécifie un débit de données maximum de 6,9 Gbit/s, ce qui est à peine supérieur aux exigences de 6 Gbit/s pour la XR stéréoscopique utilisant des données non compressées. Cependant, des normes plus récentes telles que le Wi-Fi 6/6E (802.11ax) spécifient un débit de données maximum de 9,6 Gbit/s. De plus, le Wi-Fi 7 (802.11be) offre un débit maximum théorique de 46 Gbps. Quoi qu’il en soit, les vitesses de débit de données réelles sont généralement bien inférieures au débit théorique maximum possible.
Un autre défi réside dans la coexistence des technologies de communication sans fil et de l’intégration haute densité dans les appareils dédiés à la réalité étendue (XR).
Les appareils dédiés à la réalité étendue (XR) disposent de plusieurs interfaces de communication sans fil, notamment LAN sans fil et Bluetooth®, pour transférer des graphiques 3D et des données de capteurs de mouvement. De plus, les technologies 5G NR avec eMBB, mMTC et URLLC sont également à l’étude pour une application à la réalité étendue (XR). Il se dit que la technologie 5G NR sera essentielle pour les futurs appareils dédiés à la réalité étendue (XR). Toutefois, si ces technologies de communication sans fil doivent coexister dans un seul appareil, les développeurs d’appareils dédiés à la réalité étendue (XR) seront confrontés au défi de gérer le bruit et les interférences radio que génèrent chacune de ces technologies lors de leur utilisation.
Les appareils dédiés à la réalité étendue (XR) nécessitent une haute densité d’intégration de plusieurs modules de communication sans fil dans un espace limité. De plus, les sources de bruit telles que les alimentations, le traitement du signal, les ventilateurs et les moteurs sont montées dans un petit boîtier à proximité du module de communication. Le bruit qui en résulte peut augmenter le taux d’erreurs de communication, entraînant une réduction des vitesses de communication et une perte de données.
D’autres réglementations d’utilisation de la radio spécifiques à chaque pays ou région, ainsi que le respect de toutes les normes pertinentes, telles que 3GPP et IEEE, doivent également être pris en compte.
Assurer les performances des communications sans fil
Les tests de performances des communications sans fil répertoriés ci-dessous seront essentiels pour les développeurs qui relèvent les défis techniques que l’on vient d’évoquer.
• Puissance du signal sans fil
• Qualité du signal telle que la sensibilité en réception et la précision de la modulation
• Stabilité
Par exemple, le testeur de communications sans fil d’Anritsu MT8862A permet d’évaluer les caractéristiques TRx RF telles que la puissance d’émission, la sensibilité de réception (PER) et la précision de modulation (EVM) pour les standards IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax/be (dans les bandes de fréquences 2,4 , 5 et 6 GHz). Il prend en charge les modes Réseau et Direct.
Le mode réseau, qui est une caractéristique distinctive du MT8862A, peut être utilisé pour tester les indices de performances des communications sans fil en simulant directement une connexion réseau réelle et en réalisant la connexion sans fil entre les DUT et le MT8862A. Le testeur agit ainsi comme point d’accès (AP) ou un client (STA) suivant le type de DUT à tester. Le mode réseau fournit un environnement de test facile à utiliser qui ne nécessite pas de contrôle du DUT et est idéal pour le développement de produits, la validation de la conception et la vérification du produit final. D’autre part, le mode Direct est idéal pour le prototypage et le développement de produits, dans la mesure où le ce testeur prend en charge des mesures rapides car le DUT est alors contrôlé directement depuis un PC externe et est optimisé pour la production de masse.
La technologie Bluetooth est largement utilisée pour la communication entre les appareils dédiés à la réalité étendue (XR) et les contrôleurs et doit répondre aux exigences de performances RF du Bluetooth SIG. Le testeur RF Bluetooth d’Anritsu MT8852B est une solution de test RF standard de l’industrie certifiée par le Bluetooth SIG. Il réalise des tests de production pour une large gamme de produits intégrant la technologie Bluetooth. Il prend en charge les mesures de débit de base (BR), de débit de données amélioré (EDR) et le Bluetooth Low Energy (BLE) pour la puissance de transmission, la fréquence, la modulation et la sensibilité du récepteur, comme l’exigent les spécifications de test Bluetooth RF.
Les performances RF en 5G NR peuvent être évaluées à l’aide du simulateur de communication radio de la gamme MT8000A. La plate-forme de test MT8000A fournit une prise en charge tout-en-un pour les mesures RF ainsi que pour les tests protocolaires et d’applications dans les bandes FR1 (jusqu’à 7,125 GHz) et FR2 (ondes millimétriques). L’instrument permet à la fois de réaliser des mesures RF dans la bande d’ondes millimétriques ainsi que les tests de Beam Forming à l’aide des connexions d’appel spécifiées par la 3GPP.
