Les communications sans fil de nouvelle génération fonctionnent déjà à pleine capacité. La seule solution viable pour répondre à la demande croissante de transmission de données est d'augmenter la bande passante utilisable. C'est précisément ce qu'a réalisé le groupe Réseaux sans fil d'IMDEA Networks, dirigé par le Dr Joerg Widmer, informaticien et directeur de recherche, dans le cadre du projet SEARCHLIGHT, récemment achevé. Le Dr Widmer, qui a bénéficié d'une bourse ERC Consolidator de 1,7 million d'euros pour mener ces recherches, a développé une technologie de réseau sans fil omniprésente, robuste, flexible, interopérable et économique, fonctionnant sur des bandes de fréquences élevées jusqu'alors inexploitées, telles que la bande des 60 GHz, libre de droits.

Face à l'accélération de la congestion des réseaux basse fréquence et à la raréfaction croissante du spectre pour les opérateurs télécoms, les contributions de ce projet prendront une importance accrue. Si les appareils électroniques grand public fonctionnant aux ondes millimétriques ne sont pas encore largement commercialisés, les leaders technologiques mondiaux expérimentent déjà intensivement cette technologie afin d'atteindre des débits de données auparavant réservés à la fibre optique.

Facebook a lancé le projet Terragraph, qui utilise un réseau maillé de liaisons millimétriques reconfigurables pour fournir un accès internet haut débit et continu en milieu urbain et périurbain. L'entreprise avait auparavant expérimenté des réseaux de drones alimentés à l'énergie solaire, établissant des liaisons de collecte et d'interconnexion en ondes millimétriques afin d'assurer la connectivité dans les zones aux infrastructures limitées. Le projet Loon d'Alphabet (Google) utilise des ballons stratosphériques équipés de liaisons millimétriques dans le même but. La technologie des ondes millimétriques présente également des propriétés extrêmement intéressantes pour les réseaux à grande échelle de petits satellites offrant une connectivité mondiale, tels que le réseau Starlink développé par SpaceX et PointView Tech (Facebook). Il est fort probable qu'elle soit utilisée à terme dans de tels réseaux. À mesure que la densité et la capacité de ces réseaux augmentent, l'évolutivité des résultats du projet Searchlight revêtira une importance pratique considérable.

« Les protocoles et algorithmes innovants que nous avons développés constituent des éléments clés pour garantir l'évolutivité des futurs réseaux sans fil », déclare Joerg Widmer. « Si l'on établit une analogie avec l'évolution de l'Ethernet câblé, passé d'un support partagé à un réseau entièrement commuté, nous prévoyons que les futurs réseaux sans fil seront composés de nombreux canaux directionnels (en visibilité directe) pour la communication entre les points d'accès (PA) et les terminaux. » L'architecture des futurs réseaux à ondes millimétriques se caractérisera donc par une densité et une évolutivité extrêmes. « Dans des environnements radio extrêmement dynamiques, où les canaux peuvent apparaître et disparaître en un laps de temps très court, SEARCHLIGHT utilise les informations angulaires pour aligner rapidement les antennes directionnelles à ondes millimétriques », explique le Dr Widmer. L'architecture intègre un système de géolocalisation et analyse l'environnement radio, ce qui lui permet de sélectionner rapidement le point d'accès et le diagramme de rayonnement les plus adaptés, ainsi que d'allouer les ressources radio en fonction de la localisation prédite. Les points d'accès sont déployés de manière omniprésente afin de garantir une connectivité continue, même en cas de mobilité ou de confinement. Le projet a également développé des mécanismes simples de gestion de réseau pour faire face à une forte densité d'appareils.

Le Dr Widmer a récemment obtenu un financement du programme H2020 Marie Skłodowska-Curie pour étudier les « Réseaux et capteurs à ondes millimétriques au-delà de la 5G ». Dans le cadre de ce nouveau projet, son équipe de recherche s'appuiera sur les résultats prometteurs déjà obtenus grâce au financement du Conseil européen de la recherche (ERC). Les travaux menés dans le cadre de cette prestigieuse subvention de l'ERC ont également abouti à un projet collaboratif financé par Huawei sur la corrélation entre les canaux de la bande basse fréquence et ceux de la bande millimétrique, ainsi qu'à un projet de sous-traitance visant à développer une « Plateforme d'expérimentation ouverte basée sur la radio logicielle à ondes millimétriques » dans le cadre du projet H2020 ORCA
(« Architecture de contrôle d'orchestration et de reconfiguration »). L'objectif de ce projet était d'adapter une plateforme basée sur FPGA à du matériel moins puissant et de permettre l'accès et l'expérimentation à distance à des fins pédagogiques et de recherche.

Sources bibliographiques :
Joan Palacios, Guillermo Bielsa, Paolo Casari, Joerg Widmer (mars 2019) - Localisation intérieure à point d'accès unique et multiple pour les réseaux à ondes millimétriques [PDF]
IEEE Transactions on Wireless Communications. 18 (3). pp. 1927-1942. IEEE. ISSN 1536-1276.

Thomas Nitsche, Adriana B. Flores, Edward W. Knightly, Joerg Widmer (avril 2015) - Pilotage à l'aveugle : Orientation de faisceau millimétrique sans mesure en bande [PDF]
Dans : 34e Conférence internationale IEEE sur les communications informatiques (IEEE INFOCOM 2015), 26 avril - 1er mai 2015, Hong Kong, Chine.

Figure 1. Photographie du dispositif de mesure en espace ouvert présenté figure 3, avec les points d'accès AP2 (client) et AP5.
Figure 2. Configuration de l'espace de mesure avec plusieurs points d'accès en forme de L.
Cinq points d'accès différents ont été déployés, chacun avec un type d'antenne différent (omnidirectionnelle, à faisceau de 120° et à faisceau de 80°, respectivement).
Ces deux figures font partie de l'article « Localisation intérieure à point d'accès unique et multiple pour les réseaux à ondes millimétriques », qui décrit un système de localisation intérieure utilisant les bandes d'ondes millimétriques avec un ou plusieurs points d'accès. (Voir références).
Figure 3. Configuration de la plateforme expérimentale pour la mesure du pilotage de faisceau « à l’aveugle » (BBS). Le BBS est une architecture et un algorithme novateurs qui éliminent la charge de bande pour l’établissement d’une liaison directionnelle en ondes millimétriques. Cette illustration est extraite de l’article « Pilotage à l’aveugle : pilotage de faisceau en ondes millimétriques sans mesure en bande » (voir références).