Les voitures savent déjà parler. Ce qui manque, c’est un chef d’orchestre

Le V2X ne manque pas de radios : les voitures peuvent déjà parler en direct, passer par une infrastructure cellulaire, utiliser des bandes dédiées et s’appuyer sur des standards installés depuis plusieurs générations de réseau.356 Ce qui manque est beaucoup moins spectaculaire, la coordination.

Francesco Linsalata et ses collègues proposent de traiter le problème comme une extension d’un domaine qui sait déjà orchestrer des milliers de terminaux mobiles, le réseau cellulaire. Leur architecture applique les principes O-RAN au V2X afin qu’un contrôleur programmable puisse suivre l’état des liens, anticiper certaines pertes de faisceau et redistribuer les décisions qui seraient sinon prises séparément par chaque véhicule.12

Le résultat est séduisant, à condition de résister à l’envie de le transformer aussitôt en « problème résolu ».

Radios partout

V2X signifie Vehicle-to-Everything. Derrière le sigle se trouvent plusieurs cas : véhicule à véhicule, véhicule à infrastructure, parfois véhicule à piéton ou vélo.5 En Europe, l’écosystème ITS autour de 5,9 GHz couvre notamment des technologies issues d’IEEE 802.11 et du Cellular-V2X.56

Côté 3GPP, la Release 16 a formalisé plusieurs briques du V2X 5G : architecture système, services applicatifs, politiques utilisateur et radio NR sidelink.34

Autrement dit, le premier protocole permettant à deux voitures d’échanger un message existe déjà ; la difficulté commence quand des centaines de voitures doivent échanger des messages au même endroit, avec des obstacles, des faisceaux directionnels, plusieurs technologies et des décisions prises en mouvement.

Décider ensemble

O-RAN introduit des contrôleurs programmables dans le réseau radio, où des applications spécialisées, les xApps, peuvent observer des métriques et modifier certains paramètres à une échelle proche du temps réel.2 Moro, Linsalata et leurs collègues transposent cette logique au V2X : leur architecture, décrite comme une évolution d’O-RAN adaptée aux véhicules, laisse un plan de contrôle plus robuste suivre les voitures et piloter les liens V2V à haute fréquence.2

Le contraste tient en une phrase : une voiture ne voit que sa liaison locale, tandis que le contrôleur réseau observe plusieurs voitures, plusieurs liens et davantage de contexte au même moment.

Cela devient particulièrement intéressant à 28 GHz, fréquence utilisée dans la simulation reprise par IEEE Spectrum.1 À ces fréquences, les antennes peuvent former des faisceaux étroits capables de transporter beaucoup de données, mais un véhicule, un bâtiment ou un virage peut rapidement casser un chemin utile.

Dans le modèle décrit par Linsalata, le système reçoit la géométrie urbaine, les routes et les positions GPS des véhicules afin de construire une sorte de jumeau numérique du réseau.1 Le contrôleur peut alors choisir un faisceau ou préparer un relai avant que la liaison directe ne disparaisse.

Collision évitée

IEEE Spectrum rapporte une simulation de cinq minutes sur un kilomètre carré urbain, avec des routes OpenStreetMap, du trafic généré par SUMO et une densité de l’ordre de 50 à 70 véhicules par kilomètre.1 Dans ce scénario, l’architecture non coordonnée produit, selon les auteurs, un taux très élevé de collisions de messages, tandis que la coordination O-RAN ramène ce taux près de zéro.1 Deux précautions restent indispensables.

Premièrement, nous parlons d’une simulation, pas d’une ville où des véhicules de dix marques auraient réellement circulé pendant plusieurs mois : le papier académique présente une architecture et une analyse numérique, sans prétendre documenter un déploiement commercial.2 Deuxièmement, éviter une collision radio ne résout pas toute l’interopérabilité V2X, puisque deux voitures peuvent parfaitement transporter le même paquet tout en lui attribuant des sens différents.

Parler pareil

Le point le plus ambitieux de l’article IEEE vient ensuite : utiliser la couche de contrôle O-RAN comme intermédiaire entre véhicules issus d’écosystèmes différents.1

Linsalata décrit le problème de manière très concrète : firmware propriétaire et formats de données différents peuvent empêcher un véhicule de comprendre directement les capteurs envoyés par un autre constructeur.1 Une couche commune pourrait normaliser ces informations avant qu’elles ne circulent plus loin.

C’est une idée crédible d’architecture, mais ce traducteur universel n’est pas encore un standard déployé.

Les spécifications 3GPP montrent déjà qu’il existe une architecture et des services applicatifs V2X normalisés.34 Le problème est que normaliser une couche réseau ne force pas chaque constructeur à publier tous ses formats internes ni à exposer tous ses capteurs de la même manière.

L’interopérabilité exige donc une décision industrielle et réglementaire en plus de la radio.

O-RAN mobile

Le papier académique souligne lui-même que l’intégration complète reste un travail d’architecture.2 O-RAN a été pensé autour d’éléments radio dont une grande partie reste fixe. Un véhicule est une cible beaucoup plus capricieuse : il se déplace vite, change d’environnement et peut devenir, selon le moment, terminal, source de télémétrie ou relai.

Les auteurs proposent donc d’étendre certaines interfaces O-RAN afin que la pile de communication du véhicule puisse devenir un élément réellement piloté par le contrôleur.2

Cette proposition a une conséquence intéressante : on cesse de traiter chaque voiture comme un petit réseau isolé.

Le réseau devient un système qui essaie de répartir les décisions entre plusieurs machines mouvantes. C’est exactement le type de problème auquel les architectures cellulaires ont déjà dû répondre pour les téléphones, même si le niveau de vitesse, de sûreté et de précision demandé ici est autrement plus sévère.

Encore des années

IEEE Spectrum est assez clair sur cette limite : les extensions nécessaires devraient encore être adoptées dans l’écosystème O-RAN et reconnues par les spécifications V2X de 3GPP.1 Ce genre de convergence ne se règle pas avec un firmware poussé un mardi soir.

Il faut des interfaces stabilisées, des véhicules compatibles, des opérateurs prêts à exposer le contrôle nécessaire, des garanties de sûreté et un vocabulaire commun pour les informations échangées ; on peut alors retourner le titre provocateur de l’article.

Le problème des voitures qui communiquent mal est déjà résolu dans certaines de ses briques : les réseaux cellulaires savent coordonner énormément de terminaux, O-RAN sait rendre cette coordination programmable, 3GPP sait décrire du V2X, et des simulations montrent qu’un contrôle plus global peut réduire des conflits radio.123

Ce qui n’est pas résolu est l’assemblage de ces briques en une infrastructure commune où constructeurs, réseaux et logiciels acceptent de parler assez pareil.

Le verrou n’est donc probablement pas la prochaine radio miraculeuse. Il est plus banal, et beaucoup plus difficile : faire en sorte que des systèmes déjà capables de parler finissent par comprendre ce que les autres leur disent.