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Wi-Fi à la vitesse de la lumière
Un réseau sans fil qui utilise la lumière infrarouge réfléchie au lieu des ondes radio a transmis des données dans les airs à une vitesse d'un gigabit par seconde, soit six à 14 fois plus rapide que le réseau Wi-Fi le plus rapide. De tels réseaux optiques pourraient fournir des communications plus rapides et plus sécurisées et seraient particulièrement adaptés à une utilisation dans les hôpitaux, les avions et les usines, où la transmission par radiofréquence peut interférer avec les équipements de navigation, les appareils médicaux ou les systèmes de contrôle. Une autre application possible est la mise en réseau sans fil pour les cinémas maison ; un système qui transmet des données à 1,6 gigabits par seconde pourrait diffuser deux chaînes de télévision haute définition distinctes dans une pièce, une capacité qui dépasse la bande passante de tout système radio existant.
Lumière brillante : Ce système expérimental peut transférer des données à un gigabit par seconde. Un laser infrarouge (le dispositif noir sur la droite) est utilisé pour transmettre les données.
Jarir Fadlullah, étudiant diplômé de Penn State et Mohsen Kavehrad , professeur de génie électrique et directeur du Centre de recherche sur les technologies de l'information et des communications de l'université, a construit et testé le système expérimental. Leur mettre en place envoyé des données à travers une pièce en modulant un faisceau de lumière infrarouge focalisé sur le plafond et en captant les réflexions à l'aide d'un photodétecteur spécialement modifié. La paire dit que leurs mesures montrent que le système pourrait prendre en charge des débits de données bien au-delà du gigabit par seconde qu'ils revendiquent actuellement.
Ce sera probablement la prochaine génération de technologie de communication sans fil, selon Zhengyuan Daniel Xu , professeur de génie électrique à l'Université de Californie, Riverside. Xu est également le directeur du UC-Light Center , un consortium de chercheurs travaillant sur les communications optiques sans fil sur différents campus UC. La lumière vous donnera des débits de données plus élevés que les fréquences radio, et la RF a déjà un spectre très encombré.
Les réseaux optiques sans fil pourraient également offrir moins d'interférences et une plus grande sécurité que les réseaux radiofréquences, dit Kavehrad. Alors que les signaux radio traversent les murs et les portes, la lumière ne le fait pas, ce qui facilite la réutilisation des fréquences et rend plus difficile l'interception des transmissions. Il note également que contrairement aux radiofréquences, la région spectrale de toute la lumière - infrarouge, visible et ultraviolette - n'est pas réglementée dans le monde entier. Cela pourrait faciliter la commercialisation des réseaux optiques sans fil.
Les chercheurs étudient les communications optiques intérieures depuis la fin des années 1970, lorsque les ingénieurs d'IBM Zürich ont construit le premier système fonctionnel. La technologie languissait parce qu'Internet n'en était qu'à ses balbutiements et qu'il n'y avait pas de demande pour les systèmes à large bande sans fil, bien que l'intérêt se soit accru au cours des dernières années.
La démonstration de Kavehrad est de loin la vitesse la plus élevée qui a été démontrée pour un réseau optique sans fil intérieur, dit Valence M. Joyner , professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Université Tufts. Elle note que les distances de transmission que lui et Fadlullah ont atteintes, et leur utilisation de lumière diffuse plutôt qu'un système optique point à point, sont particulièrement importantes. La démonstration des capacités à grande vitesse des signaux optiques intérieurs pose de nombreux défis, dit-elle. Le fait qu'il ait pu démontrer un système à un gigabit par seconde avec une lumière diffuse est extrêmement significatif. Cela réduit considérablement la complexité du système émetteur-récepteur.
Kavehrad et Fadlullah ont construit le système expérimental en utilisant un laser infrarouge de faible puissance pour éviter d'éventuels dommages aux yeux ou à la peau. Ils ont concentré la lumière à travers une lentille, créant une tache elliptique au plafond ; ils ont ensuite utilisé un détecteur de lumière à haute sensibilité appelé photodiode à avalanche pour capter la lumière réfléchie par le plafond. Ils ont utilisé une lentille holographique en plastique pour collecter suffisamment de lumière réfléchie par le spot du plafond et la concentrer sur la zone active de la photodiode. En utilisant l'objectif, Fadlullah et Kavehrad pourraient transmettre un signal optique d'un gigabit par seconde dans une pièce d'environ huit mètres de long sur quatre mètres de large.
Les réseaux optiques en espace libre ont déjà été utilisés pour transmettre des données à large bande sur de longues distances, mais la puissance élevée des lasers et la nécessité d'une ligne de visée claire et d'un alignement extrêmement précis entre l'émetteur et le récepteur ont limité leur utilité. L'approche de lumière diffuse à faible consommation choisie par Kavehrad et Fadlullah ne nécessite pas un alignement aussi précis et est beaucoup plus pratique pour les communications en intérieur. Kavehrad dit que leur système devrait fonctionner pour la lumière visible et ultraviolette ainsi que pour l'infrarouge.
Des entreprises telles que Intelligence , InterDigital , Siemens , Sony , Samsung , Mitsubishi , et Sanyo poursuivent tous des recherches sur les réseaux optiques sans fil, disent Kavehrad et Xu. Plusieurs de ces entreprises sont membres de la Association de données infrarouges (IrDA) , une organisation industrielle qui élabore des normes techniques pour les communications infrarouges sans fil. L'IrDA a récemment annoncé la norme GigaIR pour les liaisons de communication infrarouge à très courte portée et en visibilité directe fonctionnant à un gigabit par seconde. Et le groupe de travail IEEE 802.15, qui établit des normes pour les réseaux personnels sans fil, travaille à la création de normes pour les réseaux sans fil qui utilisent la lumière visible, explique Fadlullah.
Kavehrad dit qu'il faut beaucoup d'ingénierie avant que les réseaux optiques sans fil soient une réalité. Lui et Fadlullah ont utilisé des lasers, des émetteurs et des récepteurs non conçus pour les communications dans leur système expérimental ; tous ces équipements doivent être optimisés pour la mise en réseau de données. Cependant, selon Kavehrad, si le développement des LED blanches pour l'éclairage intérieur se poursuit à son rythme actuel, il devrait être possible de disposer de réseaux optiques sans fil pratiques d'ici trois ans. Les principaux facteurs limitants seront les industries et leurs politiques, ainsi que la demande des consommateurs, dit-il.