Une nouvelle liaison sans fil térahertz pourrait combler la fracture numérique, selon un chercheur

Une nouvelle liaison sans fil térahertz pourrait combler la fracture numérique, selon un chercheur

Josep Jornet, professeur agrégé de génie électrique et informatique à Northeastern, a prouvé qu’il était possible de maintenir une connexion de deux kilomètres de long en utilisant la technologie térahertz haute fréquence. Cela pourrait contribuer à accroître la connectivité des communautés rurales, encore plus que la technologie 5G. Crédit : Matthew Modoono/Northeastern University

Pendant des années, l’idée de la 6G a été considérée comme de la science-fiction. Maintenant, c’est plus proche que jamais, mais Josep Jornet, professeur agrégé de génie électrique et informatique à Northeastern, dit qu’il y a encore place à l’amélioration.

En collaboration avec la NASA, l’US Air Force et Amazon, Jornet a prouvé pour la première fois qu’une communication sans fil à haut débit et à large bande passante à la fréquence térahertz est possible sur de longues distances. La recherche, récemment publiée dans Électronique naturellemontre qu’il existe une voie à suivre pour la communication sans fil de masse, qui pourrait réduire la fracture numérique ressentie par les communautés rurales en dehors des réseaux de fibre optique à haut débit.

“Vous devez trouver une technologie qui peut vous offrir une connectivité de type optique sans les problèmes optiques, et nous pensons que la technologie térahertz est cela”, déclare Jornet.

La bande térahertz est un ensemble de fréquences supérieures à 100 gigahertz, dépassant la limite de 71 gigahertz de la 5G. Le déploiement du sans fil 6G apportera ce niveau de service au public, mais bien que l’envoi de signaux sur la bande térahertz ait été prouvé, le faire à grande distance a été pratiquement impossible. Plus la fréquence est élevée, plus la distance parcourue par l’information est courte. Pour les communications térahertz, cela équivaudrait à une communication à un pied, dit Jornet.

Mais Jornet a l’habitude de rendre possible l’impossible.

“Ma recherche est motivée par le fait de montrer aux gens que des choses dont ils pensent qu’elles ne fonctionneront pas peuvent fonctionner”, dit-il.

Jornet et son équipe ont pu former une liaison de 2 kilomètres, la plus longue connexion térahertz jamais établie sur Terre. Ce n’était pas sans défis, cependant. Pour commencer, une radio à fréquence térahertz n’est pas quelque chose que Jornet pourrait simplement trouver sur Amazon, c’est pourquoi il s’est tourné vers la NASA en premier lieu.

Pendant des années, la NASA a joué avec des systèmes sans fil térahertz pour détecter des signaux dans l’espace, mais les efforts de l’organisation se sont concentrés uniquement sur la réception de signaux. Quand il s’agit d’envoyer un signal, les choses se compliquent.

Traditionnellement, une radio de communication a un générateur de signal, un mélangeur, qui ajoute les informations au signal, et une antenne qui convertit le signal en quelque chose qui peut être envoyé sur les ondes. Le problème est que les fréquences térahertz sont si élevées et nécessitent tellement de puissance pour être atteintes que tout mélangeur placé dans la radio se briserait. Ainsi, Jornet a proposé une solution élégante.

“Nous n’avons pas de mélangeur capable de gérer autant de puissance. Très bien, n’avons pas de mélangeur”, dit-il.

Au lieu de placer le mélangeur après la source du signal, Jornet et son équipe ont alimenté les informations directement dans la source elle-même. Cependant, cela déformait les informations au point où c’était un gâchis mutilé. Un autre problème nécessitait une autre solution créative.

“Au lieu d’essayer de fixer les informations sur le récepteur, laissez-moi pré-déformer mon signal”, dit-il. “Je vais rendre le signal moche, de sorte que lorsqu’il passe par la source, il devienne beau.”

Étonnamment même pour Jornet et son équipe, cela a fonctionné. Ils ont eu quatre jours à la base de l’US Air Force à Rome, New York, pour établir une connexion térahertz longue distance, et le deuxième jour, ils ont pu envoyer et récupérer les informations sans aucune erreur.

“En théorie, vous faites les équations, et cela semble fonctionner, mais pour élaborer cette théorie, vous faites de nombreuses hypothèses sur le fonctionnement interne de l’appareil”, explique Jornet. “Souvent, lorsque vous traversez cela, vous vous attendez à ce que cela ne fonctionne pas, nous avons donc été assez surpris que cela ait réellement fonctionné.”

Le système conçu par Jornet et ses collaborateurs atteignait des fréquences et des bandes passantes qui éclipsaient les réseaux 5G de plus de “deux ordres de grandeur”.

“En 6G, je pense que nous serons satisfaits d’un seul ordre de grandeur de plus”, dit-il.

L’impact de ce type de connexion à haut débit et à large bande passante serait monumental, offrant des débits de données plus élevés et plus de connectivité, même pour les communautés rurales. Jusqu’à récemment, avec le déploiement de la 5G, les communautés rurales se trouvaient entre les mailles du filet de la fracture numérique, car les câbles à fibre optique qui constituent l’épine dorsale des réseaux de communication de pointe sont coûteux à mettre en œuvre sur de longues distances. Mais en ce qui concerne la technologie térahertz sans fil, les communautés rurales pourraient avoir un avantage.

“L’une des exigences pour que ce signal voyage est qu’il ne doit pas y avoir d’obstacles”, explique Jornet. “Vous devez avoir une ligne de mire. C’est pourquoi nous disons que c’est génial si vous voulez connecter des tours à travers des fermes, à travers des terres, qui autrement devraient percer et installer des fibres optiques.”

Jornet prédit qu’avant même que la 6G ne soit disponible dans les téléphones portables, le térahertz commencera à faire une grande différence dans l’infrastructure de communication.

“Le premier cas d’utilisation sera que vous, en tant qu’utilisateur, utiliserez toujours votre téléphone, mais vous remarquerez soudainement que votre réseau est plus rapide car souvent, le goulot d’étranglement n’est pas votre téléphone, c’est l’infrastructure”, déclare Jornet. “Ce que nous faisons, c’est accélérer l’infrastructure.”

À long terme, couper le cordon de fibre optique et passer au sans fil térahertz sera une aubaine pour plus que les communautés rurales, a déclaré Jornet. Et ce n’est que le début. Comme d’habitude, il a déjà les yeux rivés sur l’horizon, littéralement.

“En tant que scientifique, mon objectif est de montrer que 2 kilomètres n’étaient que le premier arrêt. Nous voulons aller dans l’espace car cela donnera également une connectivité à tout le monde”, dit-il, faisant référence à la technologie satellite Starlink poursuivie par SpaceX. “Vous aurez une connectivité comme votre Verizon Fios, indépendamment de l’endroit où vous vous trouvez dans le monde, simplement parce que vous avez un tas de satellites en orbite autour de la Terre avec la bonne technologie.”

“Cela semble fou”, ajoute-t-il. “Mais ce n’est pas plus fou qu’il y a 10 ans quand tu disais que tu pouvais [reach] deux kilomètres.”

Plus d’information:
Priyangshu Sen et al, Communications sous-térahertz multi-kilomètres et multi-gigabits par seconde pour les applications de liaison sans fil, Électronique naturelle (2022). DOI : 10.1038/s41928-022-00897-6

Fourni par l’Université du Nord-Est

Citation: Une nouvelle liaison sans fil térahertz pourrait combler la fracture numérique, selon un chercheur (2023, 4 janvier) récupéré le 4 janvier 2023 sur https://techxplore.com/news/2023-01-terahertz-wireless-link-bridge-digital.html

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