Encore plus de débits pour la 5G grâce à des liaisons THz

La demande croissante de services de données mobiles va augmenter avec l’arrivée de nombreux smartphones compatibles 5G, selon une récente étude d’Industry Research. Selon ce même cabinet, « la croissance de la 5G sera également favorisée par les applications professionnelles de type Machine-to-Machine, les maisons et villes intelligentes, etc. Par conséquent, il est logique d’optimiser les communications de réseau ».

Les réseaux mobiles ont évolué avec la cinquième génération (5G) en introduisant plusieurs nouvelles approches sans fil, telles que le multiplexage MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) et les communications à ondes millimétriques (mmWave).

Mais ces solutions ne pourront pas répondre à la demande à long terme. « L’IoT exigera un upgrade important du réseau, car ses services ont besoin de peu de connexion mais par contre ils exigent une faible latence. Pour des applications critiques comme les téléopérations, les “allers-retours” de data doivent être très brefs », explique Alain Sibille, professeur à Télécom-Paris, Université Paris-Saclay.

L’Institut Fraunhofer Heinrich-Hertz (HHI) a développé des systèmes de transmission sans fil de nouvelle génération (Beyond 5G) qui reposent sur la technologie térahertz (THz). Ils permettent des capacités de transmission de plusieurs 100 Gbit/s, soit une multiplication par cinq à dix des technologies radio existantes.

La transmission de débits de l’ordre du Tbits/s est potentiellement possible avec les ondes THz. Par ailleurs, le faisceau THz étant plus diffractant et moins atténué par les objets secs (papiers, cartons, tissus…) et non-métalliques que l’infrarouge, il est intéressant pour la communication sans fil en intérieur.

Avec leurs collègues du Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF), les chercheurs du HHI ont réussi pour la première fois à transmettre une vidéo 4K en temps réel via une liaison THz sans fil, atteignant ainsi un débit de données de 100 Gbit/s sur une période prolongée.

Outre des performances élevées, les communications sans fil térahertz (THz) apparaissent comme une technologie complémentaire intéressante et attrayante comparée aux connexions par fibre optique qui sont moins flexibles et plus coûteuses.

Des connexions pour les zones rurales

Les applications potentielles de la technologie THz sont, par exemple, la connexion à haut débit des utilisateurs dans les zones rurales ou la communication entre appareils. « Il faut recourir à des liaisons sans fil qui utilisent des bandes de fréquences dans le régime térahertz (THz) comme extensions de backhaul des fibres optiques pour combler le fossé entre les zones rurales et les grandes villes, afin de fournir un Internet à haut débit à des vitesses de l’ordre du térabit par seconde », déclare Angeliki Alexiou, coordinatrice du projet TERRANOVA,

Financé par l’UE et s’appuyant notamment sur les travaux du Fraunhofer, ce projet a permis la mise au point d’une connectivité sans fil à la vitesse du térabit par seconde en repensant les émetteurs‑récepteurs afin d’étendre la capacité et la fiabilité des liaisons par fibre optique aux réseaux sans fil.

Cependant, la grande difficulté est de fabriquer des sources compactes, puissantes, et peu chères, et d’autre part des détecteurs sensibles au THz, intégrables et robustes.