Un système à 96 antennes teste la prochaine génération de sans fil

Alors même que les opérateurs mondiaux construisent la dernière infrastructure sans fil, connue sous le nom de 4G LTE, un nouvel appareil hérissé de 96 antennes prenant forme dans un laboratoire de l'Université Rice au Texas pourrait aider à définir la prochaine génération de technologie sans fil.

Merveille sans fil : Un réseau de test sans fil de 96 antennes à l'Université Rice est l'effort le plus avancé à ce jour pour dépasser la technologie 4G d'aujourd'hui.

La plate-forme Rice, connue sous le nom de Argus , représente le plus grand réseau de ce type jamais construit et servira de banc d'essai pour un concept connu sous le nom de Massive MIMO.

MIMO, ou entrées multiples, sorties multiples, est une technique de réseau sans fil visant à transférer des données plus efficacement en faisant fonctionner plusieurs antennes ensemble pour exploiter un phénomène naturel qui se produit lorsque les signaux sont réfléchis en route vers un récepteur. Le phénomène, connu sous le nom de trajets multiples, peut provoquer des interférences, mais MIMO modifie la synchronisation des transmissions de données afin d'augmenter le débit en utilisant les signaux réfléchis.

MIMO est déjà utilisé pour la 4G LTE et dans la dernière version du Wi-Fi, appelée 802.11ac ; mais cela n'implique généralement qu'une poignée d'antennes d'émission et de réception. Massive MIMO étend cette approche en utilisant des dizaines voire des centaines d'antennes. Il augmente encore la capacité en concentrant efficacement les signaux sur les utilisateurs individuels, permettant à de nombreux signaux d'être envoyés sur la même fréquence à la fois. En effet, une version antérieure d'Argos, avec 64 antennes, démontrait que la capacité du réseau pouvait être multipliée par plus de 10.

Si vous avez plus d'antennes, vous pouvez servir plus d'utilisateurs, explique Lin Zhong, professeur agrégé d'informatique à Rice et co-responsable du projet. Et l'architecture lui permet de s'adapter facilement à des centaines, voire des milliers d'antennes, dit-il.

Le MIMO massif nécessite plus de puissance de traitement car les stations de base dirigent les signaux radio plus étroitement vers les téléphones destinés à les recevoir. Ceci, à son tour, nécessite un calcul supplémentaire pour réussir. Le but du banc d'essai Argos est de voir combien d'avantages peuvent être obtenus dans le monde réel. Les processeurs répartis dans toute la configuration lui permettent de tester différentes configurations de réseau, y compris comment il fonctionnerait avec d'autres classes émergentes de stations de base, appelées petites cellules, desservant de petites zones.

Massive MIMO est un projet intellectuellement intéressant, déclare Jeff Reed, directeur du centre de recherche sans fil de Virginia Tech. Vous voulez savoir : dans quelle mesure MIMO est-il évolutif ? De combien d'antennes pouvez-vous bénéficier ? Ces projets tentent d'y remédier.

Une approche alternative, ou peut-être complémentaire, à une éventuelle norme 5G utiliserait des fréquences extrêmement élevées, autour de 28 gigahertz. Les longueurs d'onde à cette fréquence sont environ deux ordres de grandeur plus petites que les fréquences qui transportent les communications cellulaires aujourd'hui, ce qui permet de regrouper plus d'antennes dans le même espace, comme dans un smartphone. Mais comme les signaux de 28 gigahertz sont facilement bloqués par les bâtiments, et même le feuillage et la pluie, ils ont longtemps été considérés comme inutilisables, sauf dans des applications spéciales en visibilité directe.

Mais Samsung et l'Université de New York ont ​​collaboré pour résoudre ce problème, également en utilisant des réseaux multi-antennes. Ils envoient le même signal sur 64 antennes, en le divisant pour accélérer le débit et en modifiant dynamiquement les antennes utilisées et la direction dans laquelle le signal est envoyé pour contourner les blocages environnementaux (voir What 5G Will Be: Crazy Fast Wireless Tested in New York Ville ).

Entre-temps, certaines expériences ont été conçues pour pousser plus loin la technologie 4G LTE existante. La technologie peut, en théorie, fournir 75 mégabits par seconde, bien qu'elle soit inférieure dans des situations réelles. Mais certaines recherches suggèrent qu'il peut aller plus vite en assemblant des flux de données provenant de plusieurs canaux sans fil (voir LTE Advanced Is Poised to Turbocharger Smartphone Data).

Les recherches émergentes effectuées sur Argos et dans d'autres laboratoires sans fil aideront à définir une nouvelle norme de téléphone 5G. Quelles que soient les spécificités, cela inclura probablement plus de partage de spectre, plus de petits émetteurs, de nouveaux protocoles et de nouvelles conceptions de réseaux. Introduire une toute nouvelle technologie sans fil est une tâche énorme, déclare Marzetta.

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