Pour la première fois, les chercheurs ont démontré un dispositif basé sur la lumière qui imite l'incroyable réponse d'évitement de brouillage (JAR) d'un poisson en éloignant la fréquence d'un signal émis des autres signaux qui pourraient potentiellement causer des interférences. Le nouveau système pourrait éventuellement aider à surmonter le resserrement de la bande passante spectrale causé par le nombre toujours croissant d'appareils sans fil et de données transmises en compétition pour l'espace sur une quantité limitée de bande passante disponible.

Les Eigenmannia sont des poissons cavernicoles qui vivent dans l'obscurité totale. Pour survivre sans la présence de la lumière, les poissons émettent un champ électrique pour communiquer avec d'autres poissons et pour détecter l'environnement environnant. Lorsque deux poissons émettent des signaux à des fréquences similaires, ils peuvent interférer l'un avec l'autre, ou confiture, créer un signal brouillé. Grâce à un algorithme neuronal unique, ces poissons peuvent ajuster leurs signaux de communication électriques afin qu'ils n'interfèrent pas avec ceux provenant d'autres poissons à proximité.

"Nous pensons que les humains pourraient utiliser le même algorithme neuronal de réponse d'évitement de brouillage que l'Eigenmannia, mais à une vitesse et une fréquence beaucoup plus rapides, " a déclaré le chef de l'équipe de recherche Mable P. Fok de l'Université de Géorgie. " Cela pourrait permettre une manière plus intelligente et plus dynamique d'utiliser nos systèmes de communication sans fil sans avoir besoin des processus de coordination compliqués qui empêchent actuellement le brouillage en réservant des sections entières de bande passante pour opérateurs téléphoniques ou utilisateurs spécifiques tels que l'armée."

Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Express , les chercheurs ont démontré une base de lumière, ou photonique, JAR qui peut être utilisé pour éviter les bourrages. Ils ont montré que le système fonctionne un peu comme le JAR d'Eigenmannia en ce sens qu'il détecte si un autre signal pourrait présenter un problème de brouillage, puis décale intelligemment son signal d'émission plus haut ou plus bas en fréquence afin qu'il s'éloigne du signal de brouillage sans croiser sa fréquence, ce qui amplifierait le brouillage.

Parce que le système d'évitement de brouillage est basé sur la lumière, seuls de légers ajustements sont nécessaires pour l'utiliser avec une large gamme de fréquences :des fréquences mégahertz utilisées pour la communication radio et GPS aux signaux gigahertz utilisés par les téléphones portables et les radars. L'utilisation d'un dispositif basé sur la lumière permet également une réponse automatique plus rapide à un signal de brouillage potentiel qu'un système électronique ne pourrait le faire.

Réduire les interférences

La nouvelle technologie pourrait aider à éliminer les interférences de signaux dans plusieurs domaines. Par exemple, il pourrait être utilisé pour éviter un brouillage involontaire lorsque des radars à bord d'avions ou de véhicules militaires opèrent dans la même zone. Il pourrait également être utilisé dans des environnements tels que les hôpitaux où les appareils sans fil peuvent interférer avec les transmissions sans fil provenant d'instruments médicaux.

"Finalement, cette approche pourrait être utilisée pour obtenir une utilisation efficace du spectre sans fil en permettant aux appareils sans fil de se déplacer automatiquement vers une fréquence qui n'interfère pas avec d'autres signaux à proximité, ", a déclaré Fok. "Cela pourrait réduire le coût d'utilisation du spectre sans fil, car les fournisseurs de services n'auraient pas à payer pour réserver de grandes quantités de bande passante. Cette, à son tour, pourrait rendre plus abordable l'introduction de la technologie mobile dans les pays en développement, où il pourrait être utilisé pour soutenir des services importants tels que la télémédecine ou l'apprentissage à distance."

Imiter les neurones

Le nouveau système JAR photonique utilise un composant optique standard connu sous le nom d'amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) pour imiter le JAR d'Eigenmannia. Le SOA identifie les propriétés de son propre signal émis et l'utilise comme référence pour détecter un brouillage potentiel et pour déterminer si ce signal est plus ou moins fréquent. Il éloigne alors le signal émis du signal de brouillage potentiel.

"Pour créer le système photonique, nous devions comprendre comment les neurones d'Eigenmannia exécutent le JAR, puis le traduire d'un point de vue technique en une conception photonique, ", a déclaré Fok. "Parce que la SOA agit en fait comme un neurone, elle pourrait être utilisée pour effectuer toutes les tâches nécessaires."

Les chercheurs ont testé leur JAR photonique en utilisant divers types de signaux de brouillage dans la région des micro-ondes du spectre électromagnétique, qui est utilisé pour les réseaux sans fil locaux tels que Bluetooth. "Nous pouvions voir le système photonique JAR déplacer la fréquence du signal lorsqu'un signal de brouillage approchait et s'arrêter de bouger si la fréquence de brouillage s'éloignait, " dit Fok. " C'est arrivé automatiquement, presque comme s'il était vivant."

Les chercheurs travaillent maintenant à améliorer le système afin qu'il puisse répondre à plus d'un signal de brouillage à proximité. Ils souhaitent également rendre le système portable et plus convivial pour les utilisateurs non techniques.