Briser la barrière fréquentielle : utilisation des ondes millimétriques pour les services mobiles

Breaking the Frequency Barrier

Selon les estimations, d'ici 2020, il y aurait de 50 à 100 milliards d'appareils sans fil en service. Le spectre des radiofréquences – notamment les ondes qui transmettent les signaux de nos téléphones mobiles, des émissions de télé et des communications d'urgence des pompiers et des ambulanciers – sera ainsi de plus en plus encombré. Cela pourrait entraîner le ralentissement et la perturbation des services sans fil, l'interruption d'appels et, dans des cas extrêmes, l'absence totale de services.

C'est pourquoi nous devons accroître la capacité pour les services sans fil grâce à une utilisation plus judicieuse du spectre disponible. Le Centre de recherches sur les communications (CRC), le principal centre de recherche du Canada sur les télécommunications de pointe, explore le potentiel d'une portion du spectre non utilisée pour les services mobiles à large bande, à savoir les ondes millimétriques (OMM) – des ondes à fréquence extrêmement haute. À l'heure actuelle, à part entre autres pour les services tels que les liens satellites, les liaisons terrestres micro-ondes fixes en visibilité directe et les systèmes radar, ces bandes de fréquences plus élevées du spectre sont relativement peu utilisées. Au contraire, les bandes de fréquences inférieures, celles offrant les services pour toute la panoplie des autres appareils sans fil, comme nos téléphones intelligents, tablettes et ouvre-porte de garages, sont encombrées.

D'une longueur d'un à dix millimètres, les OMM ne peuvent parcourir que des distances beaucoup plus courtes que les ondes des bandes qu'utilisent les téléphones intelligents de nos jours et qui mesurent des dizaines de centimètres de long. Par ailleurs, la pluie, les arbres, les édifices et d'autres objets peuvent bloquer la transmission des OMM. Ces ondes peuvent être absorbées par les gaz dans l'atmosphère et il leur faut plus de puissance pour envoyer et recevoir des données. Ce spectre de hautes fréquences était donc considéré auparavant inadapté pour les communications mobiles.

N'empêche que, selon Philip Vigneron, Ph. D., chercheur scientifique au CRC, certains aspects négatifs des OMM ont leur côté positif.

« Des recherches réalisées au CRC cherchent à tirer avantage des désavantages, dit-il. Par exemple, puisque la distance de transmission des OMM est plus courte, celles-ci se prêtent davantage à une réutilisation des fréquences ou au partage de la même largeur de bande entre différents utilisateurs. »

Cela pourrait se faire en plaçant stratégiquement de nombreuses stations de base miniatures portables à travers les villes. Ces dernières transmettraient des signaux aux utilisateurs à n'importe quel endroit à l'aide d'antennes plus petites que celles utilisées normalement pour les signaux de fréquence inférieure.

M. Vigneron est d'avis qu'il est possible de tirer un meilleur parti des OMM à hautes fréquences et de les partager entre le nombre croissant d'utilisateurs.

« Nous sommes actuellement limités par la largeur de bande et nous désirons repousser ces limites. C'est pourquoi le CRC se penche sur les conditions requises en vue de l'utilisation des fréquences plus élevées pour les services mobiles à large bande et sur les moyens à prendre pour partager cette largeur de bande. »

Cela sera particulièrement important avec la venue du 5G – la cinquième génération de technologie sans fil – puisqu'il serait éventuellement possible de réutiliser la même largeur de bande, notamment sur les différents étages d'un immeuble en hauteur.

« Le 5G marque le début d'un nouveau cycle, précise M. Vigneron. Grâce aux recherches du CRC sur les possibilités d'utilisation des OMM, le nouveau matériel déployé par l'industrie et les fournisseurs de services favorisera la meilleure utilisation possible du spectre. »

Le 5G offre également le potentiel de rendre nos villes plus intelligentes, en permettant aux gens, aux appareils et aux services de tous communiquer entre eux, en vue d'une efficience, d'économies et d'une sécurité accrues.

« Pensez à n'importe quel service possible et supposez qu'il peut communiquer partout et en tout temps dans une ville intelligente, conclut M. Vigneron. Chaque parcomètre peut parler à la Ville. Chaque réverbère aussi – de sorte que si son ampoule grille, il appelle au central pour l'aviser qu'il a besoin d'une nouvelle ampoule. De nuit dans une ville intelligente, les chasse-neige pourraient être sans conducteur. Le CRC démontre comment obtenir la meilleure couverture de services sans fil au moindre coût possible. »

Communiquez avec nous pour en apprendre davantage au sujet de nos activités de recherche sur les ondes millimétriques, de même que sur nos autres projets de recherche axés sur les grands défis et les possibilités de collaboration avec le CRC.