Deep in the pandemic-emptied rooms of the University of Surrey, 30 miles southwest of London, a bank of computer servers has been running hot for months. Sa charge de travail : soutenir la recherche de pointe auprès de quelque 200 universitaires et étudiants à distance créant la prochaine génération de technologie sans fil.
Non, ce n’est pas 5G. C’est 6G. Comme dans la sixième génération de solutions sans fil.
Bien que cela puisse sembler être un exemple de technologues qui sautent le requin, avec 5G tours qui ne sont désormais que largement déployées et des entreprises qui jouent sur la meilleure façon d’exploiter ses réseaux ultrarapides et à faible latence, c’est une prochaine étape cruciale dans l’informatique et les communications. Il redéfinira un jour l’Edge Computing, transformera les gouvernements, créera de nouveaux secteurs et soulèvera une multitude de problèmes de cybersécurité inédits.
« À l’heure actuelle, il existe différentes visions sur ce que sera 6G », déclare Rahim Tafazolli, fondateur et directeur de l’ Institut des systèmes de communication de Surrey et de ses centres d’innovation 5G et 6G .
Tafazolli aide à diriger l’effort pour définir cette vision. Il déclare que la première étape consiste à déterminer les capacités qui doivent être ajoutées à 5G dans le cadre d’une mise à jour intermédiaire dans cinq ou six ans que les experts appellent 5,5G. « Les stratégies actuelles se concentrent sur l’obtention du 5G, un système très performant, au niveau supérieur, puis sur la base de cela », déclare-t-il.
La course au 6G est tellement importante que les États-Unis et la Chine se disputent pour le définir et détenir les brevets qui l’entourent. Des géants du secteur tels que Qualcomm, Samsung et Nokia participent également à cette course et essaient de déterminer comment la monétiser et la sécuriser.
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La manière dont ces entités s’appuient sur 5G est devinée par tout le monde. Mais une grande partie de la spéculation tourne autour des moyens d’aller au-delà des sauts de vitesse et de faible latence en 5G pour offrir une connectivité sans fil encore plus rapide, plus synchronisée et sécurisée à chaque personne, chaque endroit et chaque objet sur la planète.
Corps électriques
Stephen Douglas dirige la stratégie 5G chez Spirent Communications, basé au Royaume-Uni. Mais il passe une partie toujours plus importante de sa journée sur ce qui se cache au-delà. Douglas décompose l’avenir des communications comme ceci : nos réseaux 4G actuels ont permis des choses telles que la vidéo mobile haute définition. 5G facilitera le déploiement de la réalité augmentée (RA), de la réalité virtuelle (RV) et de l’intelligence artificielle (IA) à la périphérie. 6G fera quelque chose qui ressemble à la science-fiction : cela comblera nos mondes physiques, numériques et biologiques.
“Imagine a doctor performing a surgery on a patient 1 000 miles away and feeling the robotic instruments she's manipulating.”
Par exemple, déclare Douglas, 6G pourrait nous faire passer au-delà des réseaux étendus (WAN) et accélérer l’arrivée des réseaux de zone corporelle (BAN). Ce concept vieux de plusieurs décennies permet aux capteurs de faible puissance sur, autour ou même à l’intérieur du corps humain de se connecter à des services en ligne vitaux, tels que la surveillance de la santé et du bien-être.
Les BAN pourraient sortir la technologie numérique de son royaume traditionnel de la vue et du son pour répondre à nos autres sens (odorat, goût et toucher). So, for example, imagine a doctor performing a surgery on a patient 1 000 miles away and feeling the robotic instruments she's manipulating. Ou envisagez un critique alimentaire utilisant une BAN pour évaluer à distance le goût et l’odeur des éléments du menu pour leur colonne hebdomadaire.
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“Je pense que le désir de fournir des BAN personnalisées est considéré comme l’un des grands potentiels du 6G wireless », déclare Douglas. « Mais, bien sûr, chaque fois que vous traitez des informations impliquant nos organismes, cela soulèvera immédiatement des préoccupations de sécurité et de confidentialité qui devront être traitées. »
rebondir hors des murs
Les chercheurs étudient également comment intégrer les fréquences radio térahertz dans le réseau sans fil 6G pour résoudre un problème gênant : les signaux des tours cellulaires ne parviennent souvent pas à pénétrer dans les bâtiments. Mais 6G utilisant des fréquences THz pourraient être en mesure de le faire. Le problème, selon Douglas, est que les signaux radio dans la plage 100 GHz à 10THz ont tendance à souffrir d’une perte de propagation élevée (une réduction de la densité de puissance). Ainsi, en tant que solution, l’industrie examine des surfaces réfléchissantes intelligentes.
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Au lieu d’essayer la force brute pour que le sans-fil passe à travers les murs, vous alignez chaque surface avec des matériaux réfléchissants qui détournent et amplifient la force du signal. Douglas les compare à ces petites balles argentées dans les machines pachinko . Les signaux pourraient imaginablement expulser n’importe quel objet traité pour pénétrer loin dans les bâtiments.
Les signaux peuvent également se refléter sur les surfaces de la ville pour atteindre les coins, le long du pâté de maisons ou jusqu’aux banlieues sans tour cellulaire. Pour éviter le rebond aléatoire et chaotique des signaux, vous pouvez imprimer une logique directionnelle dans des « métamatériaux » minces en papier pour aider à mieux gérer et diriger stratégiquement ces signaux, quelle que soit la génération du signal, que ce soit 5G ou 6G et au-delà.
Cela présente l’avantage supplémentaire d’améliorer l’efficacité énergétique. « La manière dont nous résolvons de nombreux défis radio aujourd’hui est d’amplifier l’alimentation électrique des antennes radio dans le but de stimuler le signal et de traverser les choses », déclare-t-il. « Mais si je n’ai pas besoin de le faire, je peux réduire le coût de la consommation d’énergie pour les radios [endpoint device]. »
« Nous allons nous concentrer sur la manière de rendre l’ensemble du système plus écoénergétique et plus respectueux de l’environnement. »Rahim Tafazolli, directeur de l’Institut des systèmes de communication de l’Université du Surrey
Le professeur Tafazolli du Surrey, dont l’équipe a été la première à fabriquer un prototype de surfaces réfléchissantes intelligentes, est d’accord et déclare que la durabilité sera probablement un élément essentiel de toute future architecture sans fil 6G .
« Nous allons nous concentrer sur la manière de rendre l’ensemble du système plus écoénergétique et plus respectueux de l’environnement », déclare-t-il. « Nous utiliserons des sources d’énergie renouvelables pour tout, de l’antenne à la station de base et au réseau. »
Un autre domaine majeur de la recherche 6G en cours de discussion implique la synchronisation temporelle, une capacité vitale pour permettre l’interaction numérique entre les mondes physique et cybernétique. En résumé, la synchronisation temporelle permet de détecter les mouvements, l’emplacement et la proximité. Par exemple, si quelqu’un qui utilise des lunettes de réalité augmentée voulait serrer la main à distance avec une personne ou un robot, et le « sentir », le contact devrait être orchestré. Cela n’est pas encore possible avec les systèmes 5G , note Tafazolli, mais cela le serait avec 6G.
Une surface d’attaque massive
L’une de ces 6G possibilités est que si même une fraction d’entre elles se concrétisent, elles pourraient complètement modifier la définition des appareils d’endpoint. Aujourd’hui, la plupart des entreprises définissent les endpoints comme des PC connectés, des ordinateurs portables, des tablettes, des smartphones et des imprimantes. Mais si 6G transforme toutes les surfaces en appareils connectés, presque n’importe quel objet physique pourrait devenir un endpoint.
Il s’agit d’une surface d’attaque massive, et cela met certainement la pression sur les chercheurs pour qu’ils réfléchissent à la sécurité de manière plus innovante, déclare Jeff Kagan, auteur et analyste du secteur des télécommunications.
« L’industrie est pleinement consciente du risque, et ils s’y concentrent », dit-il. « Tous les ans, ils deviennent plus intelligents. Mais c’est une bataille constante parce que les méchants sont toujours à la recherche de nouvelles façons de s’infiltrer, et cela devient de plus en plus difficile à gérer. Les opérateurs et les fabricants d’équipements doivent penser à un million de moyens de protéger leurs réseaux, mais un pirate informatique n’a besoin que d’une seule manière pour lancer avec succès une cyberattaque. »
Nouveaux modèles de confiance
Une contre-mesure que 6G chercheurs envisagent est un réseau de confiance : les endpoints ne seraient autorisés à rejoindre un système connecté que s’ils sont recommandés par des endpoints pairs ou en démontrant un historique de bon comportement. Les chercheurs étudient déjà ce qui définit une réputation solide et quelles techniques pourraient aider à le déterminer. Ils débattent également de la manière dont l’historique d’un endpoint serait collecté, stocké et traité, explique Douglas. La technologie de grand livre distribué, mieux connue pour sa connexion à la blockchain et au bitcoin, est considérée comme l’une des principales approches pour permettre cela.
Outre les modèles de confiance, les chercheurs étudient la communication quantique pour sécuriser 6G réseaux et endpoints. La communication quantique implique essentiellement une distribution quantique des clés (QKD), qui utilise des états quantiques des particules, généralement des photons de lumière, pour transmettre des données. Comme l’explique Martin Giles, chercheur principal du Centre de transformation numérique de l’UC Irvine, ces particules adoptent un état de « superposition », ce qui signifie qu’elles peuvent représenter plusieurs combinaisons de 1 et 0 simultanément.
« La beauté de (ces bits quantiques, ou qubits) du point de vue de la cybersécurité est que si un pirate informatique tente de les observer en transit, son état quantique super fragile « s’effondre » à 1 ou 0 », écrit Giles dans la revue technologique du MIT. « Cela signifie qu’un pirate informatique ne peut pas falsifier les qubits sans laisser un signe d’activité révélateur. »
La communication Quantum en est à ses débuts. Mais au moins un pays, la Chine, essaie de prendre une longueur d’avance dans son développement. En effet, en 2016, la Chine a lancé ce qu’elle a dit être le premier satellite au monde (appelé Micius ou Mozi, en l’honneur du philosophe chinois) pour avoir permis la technologie, considérée par beaucoup comme étant tout sauf impossible à pirater. Si la communication quantique devient standard, les experts pensent qu’elle pourrait rendre les méthodes cryptographiques actuelles obsolètes.
« Mais le grand défi à l’heure actuelle est quantique en raison du coût élevé du traitement », déclare Douglas. « À ce stade, ce n’est pas vraiment viable pour les systèmes commerciaux, et il y a toujours des problèmes à le contrôler. Mais au cours des 10 prochaines années, il existe de nombreuses preuves suggérant que ces problèmes seront résolus. »
Automatisation de la cybersécurité
L’IA pourrait également offrir de la valeur pour sécuriser 6G réseaux et appareils d’endpoint. L’idée est qu’avec des milliards de nouveaux objets d’endpoint soudainement en jeu, tout sécuriser nécessiterait un niveau d’harmonisation qui n’existe pas encore. Cependant, l’automatisation des processus de sécurité avec l’IA permettrait aux organisations de découvrir de manière proactive les menaces et d’initier des processus de sécurité sans que les humains n’aient jamais à faire quoi que ce soit. Le rêve séculaire de réseaux et d’appareils auto-réparateurs pourrait être réalisé.
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Tafazolli déclare que même si « aucun système n’est suffisamment sécurisé », 6G est susceptible d’être solide à cet égard. Chaque G, ou génération, dit-il, s’est progressivement amélioré. Même 5G, qui continuera d’être mis à jour et amélioré, est beaucoup plus sécurisé que 4G. Mais, ajoute-t-il, il sera essentiel de concevoir des capacités d’amélioration de la confidentialité en 6G , étant donné la quantité de partage de données numériques et biologiques confidentielles qu’il peut permettre.
Toutes ces 6G options de sécurité continueront d’être discutées alors que les chercheurs, les leaders du secteur et les agences gouvernementales affinent leur réflexion en vue d’une éventuelle normalisation.
« Nous devons tous nous mettre d’accord sur une vision commune de ce que 6G va faire », déclare Tafazolli. « Ensuite, nous pouvons évaluer pleinement les types de sécurité et de confidentialité dont nous aurons besoin. »
