Quand quelqu'un ouvre un ordinateur portable, un routeur peut le localiser rapidement et le connecter au réseau Wi-Fi local. Cette capacité est un élément de base de tout réseau sans fil connu sous le nom de découverte de lien, et maintenant une équipe de chercheurs a développé un moyen de le faire avec un rayonnement térahertz, les ondes haute fréquence qui pourraient un jour permettre une transmission de données sans fil ultra-rapide.

En raison de leur fréquence élevée, les ondes térahertz peuvent transporter des centaines de fois plus de données que les micro-ondes utilisées pour transporter nos données aujourd'hui. Mais cette fréquence élevée signifie également que les ondes térahertz se propagent différemment des micro-ondes. Alors que les micro-ondes émanent d'une source dans une diffusion omnidirectionnelle, les ondes térahertz se propagent en faisceaux étroits.

"Quand vous parlez d'un réseau qui envoie des faisceaux, cela soulève une myriade de questions sur la façon dont vous construisez réellement ce réseau, " a déclaré Daniel Mittleman, professeur à la Brown's School of Engineering. "L'une de ces questions est de savoir comment un point d'accès, que vous pouvez considérer comme un routeur, découvrir où se trouvent les appareils clients afin de leur pointer un faisceau. C'est ce à quoi nous pensons ici."

Dans un article publié en Communication Nature , des chercheurs de l'Université Brown et Rice ont montré qu'un dispositif connu sous le nom de guide d'ondes à fuite peut être utilisé pour la découverte de liaisons à des fréquences térahertz. L'approche permet de faire la découverte de liens de manière passive, et d'un seul coup.

Le concept d'un guide d'ondes à fuite est simple. Ce ne sont que deux plaques métalliques avec un espace entre elles où le rayonnement peut se propager. L'une des plaques a une fente étroite découpée, ce qui permet à un peu de rayonnement de s'échapper. Cette nouvelle recherche montre que l'appareil peut être utilisé pour la découverte et le suivi de liens en exploitant l'une de ses propriétés sous-jacentes :différentes fréquences s'échappent de la fente à différents angles.

"Nous entrons une large gamme de fréquences térahertz dans ce guide d'ondes en une seule impulsion, et chacun fuit simultanément sous un angle différent, " dit Yasaman Ghasempour, un étudiant diplômé à Rice et co-auteur de l'étude. "Vous pouvez y penser comme un arc-en-ciel qui s'échappe, avec chaque couleur représente une signature spectrale unique correspondant à un angle."

Imaginez maintenant un guide d'ondes qui fuit placé sur un point d'accès. Selon l'emplacement d'un périphérique client par rapport au point d'accès, il va voir une couleur différente sortir du guide d'ondes. Le client renvoie simplement un signal au point d'accès qui dit :"J'ai vu du jaune, " et maintenant le point d'accès sait exactement où se trouve le client, et peut continuer à le suivre.

"Il ne s'agit pas seulement de découvrir le lien une fois, " dit Yasaman. " En fait, la direction de la transmission doit être continuellement ajustée au fur et à mesure que le client se déplace. Notre technique permet une adaptation ultra-rapide qui est la clé pour parvenir à une connectivité transparente."

La configuration utilise également un guide d'ondes qui fuit côté client. De ce côté là, la gamme de fréquences reçues à travers la fente du guide d'ondes peut être utilisée pour déterminer la position du routeur par rapport à la rotation locale de l'appareil, comme lorsque quelqu'un fait pivoter sa chaise tout en utilisant un ordinateur portable.

Mittleman dit qu'il est important de trouver une nouvelle façon de faire fonctionner la découverte de liens dans le domaine térahertz, car les protocoles existants pour la découverte de liens dans les micro-ondes ne fonctionneront tout simplement pas pour les signaux térahertz. Même les protocoles qui ont été développés pour les réseaux 5G en plein essor, qui sont beaucoup plus directionnels que les micro-ondes standards, ne sont pas réalisables pour le térahertz. C'est parce qu'aussi étroits que soient les faisceaux 5G, ils sont toujours environ 10 fois plus larges que les faisceaux d'un réseau térahertz.

"Je pense que certaines personnes ont supposé que puisque la 5G est quelque peu directionnelle, ce problème a été résolu, mais la solution 5G n'est tout simplement pas évolutive, " Mittleman a déclaré. " Une toute nouvelle idée est nécessaire. C'est l'un de ces éléments de protocole fondamentaux dont vous avez besoin pour commencer à construire des réseaux térahertz."