Une surface intelligente pour des appareils intelligents
Nous l’entendons depuis des années : Le 5G arrive.
Et pourtant, si l’internet à haut débit 5G s’est effectivement lentement déployé dans un petit nombre de pays à travers le monde, de nombreux obstacles demeurent qui ont empêché son adoption généralisée.
L’un des problèmes est que nous ne pouvons pas obtenir des vitesses internet plus élevées sans des moyens plus efficaces de fournir des signaux sans fil. La tendance générale a été de simplement ajouter des antennes à l’émetteur (c’est-à-dire les points d’accès Wi-Fi et les tours de téléphonie cellulaire) ou au récepteur (comme un téléphone ou un ordinateur portable). Mais cela est devenu difficile à faire car les entreprises produisent des appareils de plus en plus petits, notamment une nouvelle vague de systèmes « internet des objets ».
Des chercheurs du laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT (CSAIL) ont récemment examiné le problème et se sont demandé si les gens avaient eu les choses complètement à l’envers pendant tout ce temps. Au lieu de se concentrer sur les émetteurs et les récepteurs, que se passerait-il si nous pouvions amplifier le signal en ajoutant des antennes sur une surface extérieure dans l’environnement lui-même ?
C’est l’idée derrière le nouveau système RFocus de l’équipe du CSAIL, une « surface intelligente » contrôlée par logiciel qui utilise plus de 3 000 antennes pour maximiser la puissance du signal au niveau du récepteur. Les tests ont montré que RFocus pouvait améliorer la puissance moyenne du signal d’un facteur de près de 10. Sur le plan pratique, la plate-forme est également très rentable, chaque antenne ne coûtant que quelques centimes.
Bien que le système puisse servir d’autre forme d’extension de gamme WiFi, les chercheurs affirment que son utilisation la plus précieuse pourrait être dans les maisons et les usines connectées au réseau du futur.
Par exemple, imaginez un entrepôt avec des centaines de capteurs pour surveiller les machines et l’inventaire. Le professeur du MIT Hari Balakrishnan affirme que les systèmes pour ce type d’échelle seraient normalement prohibitifs en termes de coût et/ou de puissance, mais qu’ils pourraient être possibles avec un système interconnecté de faible puissance qui utilise une approche comme RFocus.
« L’objectif principal était d’explorer si nous pouvons utiliser des éléments de l’environnement et les disposer pour diriger le signal d’une manière que nous pouvons réellement contrôler », déclare Balakrishnan, auteur principal d’un nouvel article sur RFocus qui sera présenté le mois prochain au Symposium USENIX sur la conception et la mise en œuvre de systèmes en réseau (NSDI) à Santa Clara, en Californie. « Si vous voulez avoir des appareils sans fil qui transmettent à la plus faible puissance possible, mais qui vous donnent un bon signal, cela semble être une façon extrêmement prometteuse de le faire ».
RFocus est une surface bidimensionnelle composée de milliers d’antennes qui peuvent chacune soit laisser passer le signal, soit le réfléchir. L’état des éléments est défini par un contrôleur logiciel que l’équipe a développé dans le but de maximiser la puissance du signal au niveau d’un récepteur.
« Le plus grand défi a été de déterminer comment configurer les antennes pour maximiser la puissance du signal sans utiliser de capteurs supplémentaires, car les signaux que nous mesurons sont très faibles », explique Venkat Arun, doctorant et auteur principal du nouvel article aux côtés de Balakrishnan. « On a fini par avoir une technique étonnamment robuste. »
Les chercheurs ne sont pas les premiers à explorer la possibilité d’améliorer les vitesses de l’internet en utilisant l’environnement extérieur. Une équipe de l’université de Princeton dirigée par Professeur Kyle Jamieson a proposé un régime similaire pour la situation spécifique des personnes utilisant des ordinateurs de part et d’autre d’un mur. Selon M. Balakrishnan, l’objectif de RFocus était de développer une approche encore plus économique qui pourrait être utilisée dans un plus grand nombre de scénarios.
« Les surfaces intelligentes nous donnent littéralement des milliers d’antennes pour jouer avec », dit Jamieson, qui n’a pas participé au projet RFocus. « La meilleure façon de contrôler toutes ces antennes, et de naviguer dans l’immense espace de recherche qui en résulte quand on imagine toutes les configurations d’antennes possibles, ne sont que deux problèmes ouverts vraiment difficiles ».
