Q4Health : une tranche de réseau pour la médecine d’urgence

Comment améliorer l’action des secours dans les situations d’urgence ? Le projet H2020 Q4Health s’est posé la question. Le consortium européen réunissant EURECOM, l’université de Malaga et RedZinc a mis en place un démonstrateur de transmission vidéo entre les secouristes sur place et des médecins à distance. Pour y parvenir, les chercheurs ont notamment dû développer des outils pionniers dans le découpage des réseaux 4G. Un travail qui ouvre la voie à des applications semblables pour d’autres services que les secours, et qui prépare le terrain de la 5G.

Les médecins sont rarement les premières personnes à intervenir sur une action de secours. Accidents de la route, AVC ou blessures quelconques lors de gestes du quotidien, les victimes sont d’abord prises en charge par les témoins à proximité. La chaîne de secours est telle que très fréquemment, les citoyens donneurs d’alerte passeront le relais à une équipe de secouristes formés — qui ne compte pas forcément de médecin — avant qu’elle ne soit succédée par une équipe hospitalière. Mais durant toute l’opération menant le blessé au médecin pour le diagnostic, le temps est précieux. Il en va de la vie des victimes d’introduire l’action médicale le plus tôt possible dans cette chaîne. Le projet européen H2020 Q4Health a étudié une solution de streaming vidéo pour fournir aux médecins des images en temps réel des victimes sur les zones d’accident.

Débuté en janvier 2016 et terminé en décembre 2017, Q4Health a dû relever le défi d’assurer une qualité de flux vidéo satisfaisante pour le diagnostic. Pour cela, le consortium du projet constitué d’EURECOM, de l’université de Malaga en Espagne et de la PME RedZinc a prouvé la faisabilité d’une programmation du réseau mobile 4G permettant de le découper virtuellement. La « tranche » de réseau ainsi créée comprend toutes les fonctionnalités du réseau classique, de sa partie structurelle (les antennes) à ses logiciels de contrôle. Elle est isolée du reste du réseau, et elle est attribuée aux communications entre les premiers secours et les médecins à proximité.

« Lorsqu’il s’agit de créer une tranche de réseau, la méthode classique consiste à passer un contrat avec un opérateur qui garantit la qualité de service sur la tranche » explique Navid Nikaein, chercheur à EURECOM sur les systèmes de communication. Avec ce fonctionnement, un problème survient : les services de secours n’ont pas un contrôle total sur le réseau, ils restent tributaires de l’opérateur. « Ce que nous avons fait avec Q4Health, c’est donner aux services de secours un vrai contrôle sur les trafics de données montant et descendant » poursuit le chercheur.

Contrôler le réseau

Afin de réaliser cette démonstration, les chercheurs ont développé des interfaces de programmation (API) au niveau du réseau de cœur (c’est la partie centrale d’internet, qui relie tous les points d’accès entre eux) et du réseau mobile qui lie les terminaux 4G, comme nos téléphones, au point d’accès (on parle de réseau d’accès).  Ces interfaces de programmation permettent à un service de secours de définir des niveaux de priorité pour ses membres. Grâce à la carte SIM associée au portable professionnel d’un pompier ou d’un ambulancier, le service peut identifier la connexion de cet utilisateur au réseau. Via l’API, il a été décidé au préalable que l’ambulancier bénéficiera d’un accès privilégié au réseau, notamment en pouvant utiliser dynamiquement une tranche réservée aux secours.

Dans le cas de Q4Health, cet accès favorisé pour les professionnels leur permet de faire transiter un flux vidéo indépendamment du trafic de données mobiles général de la zone. Un gros avantage pour les lieux encombrés. Lors d’une opération de secours dans un stade rempli, impossible d’imaginer mettre en place une transmission vidéo de bonne qualité en 4G sans cela. Et pour assurer la qualité du flux vidéo, un système analyse le débit radio entre l’antenne et le terminal des secouristes — pour Q4Health, il ne s’agit pas nécessairement d’un smartphone mais de lunettes équipées d’une caméra pour faciliter l’action de secours. Sur la base du débit radio, le débit vidéo est adapté. « Si le débit radio baisse, le traitement vidéo est optimisé pour éviter la dégradation de la qualité des images » simplifie Navid Nikaein.

Avec ce dispositif, les secouristes donnent en temps réel un aperçu de la situation à des médecins. Ceux-ci peuvent être soit les médecins hospitaliers qui recevront la victime après transport, soit des médecins bénévoles à proximité disponibles pour fournir une assistance en urgence. Ils obtiennent non seulement des informations visuelles sur l’état de la victime, ce qui facilite le diagnostic, mais apprécient bien mieux les circonstances de l’accident en voyant les lieux. Ils peuvent aussi mieux guider les secouristes non-médecins sur des manipulations délicates, voire même les autoriser à faire des actions qu’ils ne peuvent pas réaliser sans l’aval d’un médecin.

Au-delà de l’application médicale, Q4Health a surtout prouvé la faisabilité d’un découpage réseau par un protocole de contrôle que le fournisseur de service contrôle, et non pas l’opérateur. Cette démonstration présente un intérêt tout particulier dans le développement de la 5G, pour laquelle les découpages réseaux devraient être nécessaires. « À ma connaissance, l’outil que nous avons développé pour parvenir à ce résultat est l’un des premiers au monde en la matière » souligne Navid Nikaein. Et d’insister sur ce succès réalisé en partie grâce aux plateformes OpenAirInterface et Mosaic5G d’EURECOM : « Semaine après semaine, de plus en plus de personnes nous contactent pour utiliser  ces outils. » De nombreuses perspectives de cas d’usage sont donc ouvertes à présent. Elles sont synonymes d’autant d’opportunités pour pousser plus avant le prototypage de la 5G. En plus des services de secours, de nombreux autres secteurs pourraient être intéressés par ce genre de découpage réseau, à commencer par les services de sécurité ou les systèmes de transport.