Réseaux maillés pour essaims de drones sans connexion cellulaire

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés (IIS) à Erlangen développent actuellement un réseau maillé ad hoc mobile destiné aux essaims de drones civils. Cette technologie est conçue pour relier plusieurs drones de manière décentralisée et permettre la communication même dans les zones où la couverture cellulaire est insuffisante ou inexistante.

Les essaims de drones ont besoin d'une communication robuste

Les essaims de drones peuvent documenter l'avancement des travaux sur de grands chantiers, surveiller des parcs éoliens offshore ou aider à la recherche de survivants à la suite de catastrophes naturelles. Pour que ces essaims puissent fonctionner de manière coordonnée, les drones individuels doivent échanger des informations de manière fiable.

Jusqu'à présent, les essaims de drones civils étaient souvent contrôlés de manière centralisée via une connexion cellulaire. La communication s'effectue selon une configuration en étoile via un hub central, généralement une antenne-relais. En cas de défaillance de celle-ci ou d'absence de couverture réseau, l'essaim ne peut plus fonctionner de manière coopérative.

Un maillage décentralisé au lieu d'un nœud central

L'Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés IIS à Erlangen travaille donc sur un réseau maillé ad hoc mobile. Dans ce réseau, plusieurs drones sont connectés entre eux de manière décentralisée et peuvent communiquer, par exemple via Bluetooth LE.

Chaque drone fait office de nœud. Les données ne doivent pas être transmises directement à tous les autres drones, mais peuvent être relayées via plusieurs nœuds intermédiaires. Cela garantit que l'échange d'informations reste possible même en l'absence de connexion de communication externe.

Cette approche est pertinente pour les applications industrielles et civiles, car de nombreux sites ne disposent pas d'une couverture cellulaire stable. Il s'agit notamment des régions isolées, des zones sinistrées, des grands chantiers de construction ou des installations offshore.

Consommation ultra-faible pour les petits drones civils

Les réseaux décentralisés et hautement dynamiques ont jusqu’à présent été principalement utilisés dans le secteur militaire. Selon le Fraunhofer IIS, ces systèmes sont souvent volumineux, coûteux et conçus pour des drones lourds. Il manquait des réseaux maillés adaptés au secteur de la très faible consommation d’énergie.

L'approche du Fraunhofer IIS, en revanche, se veut économe en énergie et rentable. Comme la connexion peut s'effectuer via Bluetooth LE, par exemple, cette technologie convient aux drones civils de petite taille et légers.

Cela ouvre une opportunité importante pour les intégrateurs de systèmes et les fournisseurs de solutions. Une architecture de communication locale et économe en énergie peut permettre des applications en essaim sans dépendre d'une infrastructure cellulaire.

Les « heartbeats » assurent la visibilité du réseau

Techniquement, le système fonctionne selon un modèle basé sur des tables. Les drones transmettent régulièrement ce qu’on appelle des « heartbeats », également connus sous le nom d’« advertisements ». Ces signaux indiquent aux autres nœuds du réseau qu’un appareil est présent.

Lorsque deux nœuds se détectent mutuellement, ils mettent à jour leurs tables locales. Dans ces tables, ils stockent des informations sur les autres appareils détectés sur le réseau. Comme ce processus se répète toutes les quelques secondes, une vue d'ensemble de l'ensemble du réseau se dessine progressivement.

Un paquet de données peut alors être transmis de nœud en nœud jusqu’à ce qu’il atteigne sa destination. Les informations nécessaires sont constituées de manière itérative. Pour les utilisateurs, la communication devrait finalement donner l’impression d’une connexion directe en un-à-un.

Pertinence pour les opérations autonomes

En pratique, plusieurs drones pourraient décoller automatiquement d’un boîtier, former une formation et combiner leurs capacités techniques respectives. Cela permettrait, par exemple, d’augmenter la portée d’un essaim ou de créer une carte en trois dimensions.

Cela est particulièrement pertinent pour les applications où les drones doivent fonctionner indépendamment de toute infrastructure externe. Il s’agit notamment des missions dans les zones de crise, de la surveillance environnementale, de l’inspection des infrastructures ou des environnements industriels difficiles d’accès.

Ce développement s'appuie sur des projets menés dans le cadre de l'initiative GAIA. L'équipe Fraunhofer y travaille sur des émetteurs satellitaires destinés aux vautours en Namibie, qui peuvent également communiquer entre eux de manière décentralisée.

Prototype prévu pour l'année prochaine

Les chercheurs ont déjà démontré le fonctionnement de cette technologie dans le cadre d’une simulation. Des tests en laboratoire sont actuellement en cours avec des appareils Bluetooth qui traitent les données sur plusieurs nœuds.

Un prototype devrait être présenté l'année prochaine. Le Dr Manuel Schrauth et son équipe présenteront les premiers résultats lors du Salon international de l'aéronautique (ILA) qui se tiendra cette année du 10 au 14 juin à Berlin.

De plus amples informations sont disponibles sur le site web du Fraunhofer IIS : https://www.iis.fraunhofer.de/en/pr/2026/press-release-mesh-networks-drone-swarms.html