Contrôler le désordre pour améliorer le débit du Wifi
Publié par Adrien le 04/04/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS
Les communications sans fil ont du mal avec la multiplication des canaux de diffusion: ils se superposent et ont tendance à se brouiller entre eux. Des chercheurs de l'Institut Langevin (CNRS/ESPCI Paris) et de la startup associée Greenerwave ont contourné le problème en optimisant la réflexion des ondes dans le milieu de propagation. Cette approche, présentée dans la revue Nature Electronics, change la disposition de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) intérieure d'une pièce afin de contrôler la propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue...) et les empêcher de se chevaucher.

L'essentiel des informations que nous recevons provient de réseaux sans fil. Pour le Wifi comme pour les autres formes de télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le terme synonyme officiel...), elles transitent entre deux antennes sous forme d'ondes électromagnétiques. Afin d'augmenter le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de transmission, les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sont généralement scindées sur plusieurs canaux et couples d'émetteurs/récepteurs à la fois. Or ces chemins de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) se brouillent et se chevauchent presque systématiquement, une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le qualifier à...) corrigée à grand renfort d'algorithmes très complexes. À contrepied de la pratique, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Langevin (CNRS/ESPCI Paris) et de la startup Greenerwave opèrent ce traitement grâce à des métamatériaux.

Plutôt qu'une modification numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une...), les ondes sont transformées en se réfléchissant sur des surfaces. La réverbération des ondes Wifi dans une pièce est modulée avec une métasurface couvrant une partie des parois. Cette métasurface est constituée de soixante-cinq réflecteurs articulés: des circuits imprimés peu coûteux. Un microcontrôleur (Un microcontrôleur est un circuit intégré rassemblant dans un même boitier un microprocesseur, plusieurs types de mémoires et des périphériques de communication (Entrées-Sorties).) Arduino ajuste les propriétés électroniques et électromagnétiques de chaque élément afin de modifier l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel et à volonté. Ce désordre contrôlé garantit l'indépendance des canaux de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi...). Cette utilisation innovante de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) pour diriger la propagation des ondes pourrait permettre de multiplier localement les canaux, et donc d'augmenter drastiquement le débit des transmissions Wifi.


De gauche à droite: l'image transmise, l'image reçue sans utiliser la métasurface, l'image reçue avec la métasurface. © Institut Langevin

Références:

Optimally diverse communication channels in disordered environments with tuned randomness,
P. del Hougne, M. Fink (Fink est un projet open source entièrement écrit en Perl destiné à porter (avec le minimum d'effort) des applications originellement écrites pour UNIX (GNU/Linux, Solaris,...), G. Lerosey.
Nature Electronics, 2, 36-41 (janvier 2019)
DOI: 10.1038/s41928-018-0190-1
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