Le système externe améliore la puissance du signal des téléphones à 1000% sans nécessiter d'antennes supplémentaires

On l'entend depuis des années: la 5G arrive.

Et pourtant, alors que l'internet 5G à haut débit s'est effectivement déployé lentement dans une poignée de pays à travers le monde, de nombreux obstacles demeurent qui ont empêché une adoption généralisée.

Un problème est que nous ne pouvons pas obtenir des vitesses Internet plus rapides sans des moyens plus efficaces de fournir des signaux sans fil. La tendance générale a été d'ajouter simplement des antennes à l'émetteur (c'est-à-dire aux points d'accès Wi-Fi et aux tours de téléphonie cellulaire) ou au récepteur (comme un téléphone ou un ordinateur portable). Mais c'est devenu difficile à faire, car les entreprises produisent de plus en plus d'appareils de plus en plus petits, y compris 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 complètement reculé pendant tout ce temps. Plutôt que de se concentrer sur les émetteurs et les récepteurs, que faire si nous pouvions amplifier le signal en ajoutant des antennes à une surface externe de l'environnement lui-même?

C'est l'idée derrière le nouveau système RFocus de l'équipe CSAIL, une «surface intelligente» contrôlée par logiciel qui utilise plus de 3 000 antennes pour maximiser la force du signal au niveau du récepteur. Les tests ont montré que RFocus pouvait améliorer la force moyenne du signal d'un facteur de près de 10. En pratique, la plate-forme est également très rentable, chaque antenne ne coûtant que quelques centimes. Les antennes sont peu coûteuses car elles ne traitent pas du tout le signal; ils contrôlent simplement la façon dont il se reflète. L'auteur principal Venkat Arun dit que le projet représente ce que, à la connaissance de l'équipe, le plus grand nombre d'antennes jamais utilisé pour une seule liaison de communication.

Alors que le système pourrait servir d'une autre forme d'extension de portée WiFi, les chercheurs disent que son utilisation la plus précieuse pourrait être dans les foyers et les usines connectés au réseau de l'avenir.

Par exemple, imaginez un entrepôt avec des centaines de capteurs pour surveiller les machines et les stocks. Le professeur du MIT Hari Balakrishnan dit que les systèmes pour ce type d'échelle seraient normalement prohibitifs et / ou énergivores, mais pourraient être possibles avec un système interconnecté de faible puissance qui utilise une approche comme RFocus.

«L'objectif principal ici était d'explorer si nous pouvons utiliser des éléments dans l'environnement et de les arranger pour diriger le signal d'une manière que nous pouvons réellement contrôler», explique 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 puissance la plus basse 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 laisser passer le signal ou le refléter. 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 était de déterminer comment configurer les antennes pour maximiser la force du signal sans utiliser de capteurs supplémentaires, car les signaux que nous mesurons sont très faibles", explique Ph.D. étudiant Venkat Arun, auteur principal du nouveau document aux côtés de Balakrishnan. "Nous nous sommes retrouvés avec une technique qui est étonnamment robuste."

Les chercheurs ne sont pas les premiers à explorer la possibilité d'améliorer les vitesses Internet en utilisant l'environnement externe. Une équipe de l'Université de Princeton dirigée par le professeur Kyle Jamieson a proposé un schéma similaire pour la situation spécifique des personnes utilisant des ordinateurs de chaque côté d'un mur. Balakrishnan dit que l'objectif de RFocus était de développer une approche encore plus économique qui pourrait être utilisée dans un plus large éventail de scénarios.

«Les surfaces intelligentes nous donnent littéralement des milliers d'antennes avec lesquelles jouer», explique Jamieson, qui n'était pas impliqué dans le projet RFocus. "La meilleure façon de contrôler toutes ces antennes et de naviguer dans l'espace de recherche massif qui en résulte lorsque vous imaginez toutes les configurations d'antennes possibles, ne sont que deux problèmes ouverts vraiment difficiles."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche, de l'innovation et de l'enseignement du MIT.