Une nouvelle technologie pourrait apporter la version la plus rapide de la 5G à votre domicile et à votre lieu de travail

Cette technologie pourrait apporter la version la plus rapide de la 5G à votre domicile et à votre lieu de travail

Doctorat en génie électrique et informatique de l’UC San Diego l’étudiant Ish Jain pose avec la nouvelle configuration d’ondes millimétriques qu’il a développée. La configuration améliore le débit et la fiabilité des signaux à ondes millimétriques. Crédit : Université de Californie – San Diego

Les consommateurs de téléphones portables 5G d’aujourd’hui ont peut-être subi l’un des compromis suivants : des vitesses de téléchargement impressionnantes avec une couverture extrêmement limitée et inégale, ou une couverture étendue et fiable avec des vitesses qui ne sont pas beaucoup plus rapides que les réseaux 4G actuels.

Une nouvelle technologie développée par des ingénieurs électriciens de l’Université de Californie à San Diego combine le meilleur des deux mondes et pourrait permettre une connectivité 5G ultra-rapide et fiable à la fois.

L’équipe présentera ses travaux lors de la conférence ACM SIGCOMM 2021 qui aura lieu en ligne du 23 au 27 août.

La technologie présente une solution pour surmonter un obstacle pour rendre la 5G haut débit pratique pour l’utilisateur quotidien : les signaux sans fil rapides, appelés ondes millimétriques, ne peuvent pas voyager loin et sont facilement bloqués par les murs, les personnes, les arbres et autres obstacles.

Les systèmes 5G haut débit d’aujourd’hui communiquent des données en envoyant un faisceau d’ondes millimétriques de type laser entre une station de base et un récepteur, par exemple le téléphone d’un utilisateur. Le problème est que si quelque chose ou quelqu’un gêne le chemin de ce faisceau, alors la connexion est complètement bloquée.

« Le fait de s’appuyer sur un seul faisceau crée un point de défaillance unique », a déclaré Dinesh Bharadia, professeur d’ingénierie électrique et informatique à l’UC San Diego Jacobs School of Engineering, qui est l’auteur principal de l’article ACM SIGCOMM.

Deux faisceaux valent mieux qu’un

Bharadia et son équipe, qui font partie du Centre de communications sans fil de l’UC San Diego, ont trouvé une solution intelligente : diviser le faisceau d’ondes millimétriques de type laser en plusieurs faisceaux de type laser et faire en sorte que chaque faisceau emprunte un chemin différent de la station de base au récepteur. L’idée est d’améliorer les chances qu’au moins un faisceau atteigne le récepteur lorsqu’un obstacle se trouve sur le chemin.

Cette technologie pourrait apporter la version la plus rapide de la 5G à votre domicile et à votre lieu de travail

Montage expérimental du système à ondes millimétriques multifaisceaux. Crédit : Université de Californie – San Diego

Les chercheurs ont créé un système capable de le faire et l’ont testé à l’intérieur d’un bureau et à l’extérieur d’un bâtiment sur le campus. Le système a fourni une connexion à haut débit (jusqu’à 800 Mbps) avec une fiabilité à 100 %, ce qui signifie que le signal n’a pas baissé ou perdu de sa force lorsque l’utilisateur a contourné des obstacles tels que des bureaux, des murs et des sculptures extérieures. Lors de tests en extérieur, le système a fourni une connectivité jusqu’à 80 mètres (262 pieds).

Pour créer leur système, les chercheurs ont développé un ensemble de nouveaux algorithmes. Un algorithme demande d’abord à la station de base de diviser le faisceau en plusieurs trajets. Certains de ces chemins prennent un tir direct depuis la station de base et le récepteur ; et certains chemins empruntent un itinéraire indirect, où les faisceaux rebondissent sur ce qu’on appelle des réflecteurs – des surfaces de l’environnement qui réfléchissent des ondes millimétriques comme le verre, le métal, le béton ou les cloisons sèches – pour atteindre le récepteur. L’algorithme apprend alors quels sont les meilleurs chemins dans l’environnement donné. Il optimise ensuite l’angle, la phase et la puissance de chaque faisceau de sorte que lorsqu’ils arrivent au récepteur, ils se combinent de manière constructive pour créer un signal fort, de haute qualité et à haut débit.

Avec cette approche, plus de faisceaux se traduisent par un signal plus fort.

« On pourrait penser que la division du faisceau réduirait le débit ou la qualité du signal », a déclaré Bharadia. « Mais avec la façon dont nous avons conçu nos algorithmes, il s’avère mathématiquement que notre système multifaisceaux vous offre un débit plus élevé tout en transmettant la même quantité de puissance globale qu’un système monofaisceau. »

L’autre algorithme maintient la connexion lorsqu’un utilisateur se déplace et lorsqu’un autre utilisateur fait obstacle. Lorsque cela se produit, les faisceaux se désalignent. L’algorithme surmonte ce problème en suivant en permanence le mouvement de l’utilisateur et en réalignant tous les paramètres du faisceau.

Les chercheurs ont implémenté leurs algorithmes sur du matériel de pointe qu’ils ont développé en laboratoire. « Vous n’avez besoin d’aucun nouveau matériel pour faire cela », a déclaré Ish Jain, docteur en génie électrique et informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia et le premier auteur de l’article. « Nos algorithmes sont tous conformes aux protocoles 5G actuels. »

Le matériel se compose d’une petite station de base et d’un récepteur. La station de base est équipée d’un réseau phasé qui a été développé dans le laboratoire du professeur d’ingénierie électrique et informatique de l’UC San Diego Gabriel Rebeiz, qui est un expert en réseaux phasés pour les communications 5G et 6G et est également membre du Center for Wireless de l’université. Communications.

L’équipe travaille actuellement à la mise à l’échelle de son système pour accueillir plusieurs utilisateurs.


Exploitation des chemins sans visibilité directe pour les signaux térahertz dans les communications sans fil


Plus d’information:
Ish Kumar Jain et al, Deux faisceaux valent mieux qu’un, Actes de la conférence 2021 ACM SIGCOMM 2021 (2021). DOI : 10.1145/3452296.3472924

Fourni par l’Université de Californie – San Diego

Citation: La nouvelle technologie pourrait apporter la version la plus rapide de la 5G à votre domicile et à votre lieu de travail (2021, 23 août) récupéré le 23 août 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-08-technology-fastest-version-5g-home. html

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