Avec pour mission d’implémenter la transmission sans fil de l’ordre du térabit afin de répondre à la demande sans fil qui se profile pour les années 2030, NTT Corporation (NTT) a mené à bien une première mondiale, une transmission sans fil à multiplexage haute capacité OAM (orbital angular momentum, ou moment cinétique orbital) à 1,44 Tbit/s utilisant la bande ultra-large de 32 GHz. Cet exploit s’appuie sur une technologie de communication sans fil innovante utilisant la bande sous-térahertz (sous-THz), et permettra l’accès sans fil à de grandes quantités d’informations à une vitesse de transfert des données dépassant 1 Tbit/s. Il a été réalisé sur la bande sous-THz, sur la plage allant de 135 GHz à 170 GHz, et utilise une technologie de communication sans fil innovante qui permet l’accès sans fil à de grandes quantités d’informations à une vitesse de transfert des données dépassant 1 Tbit/s. Élément clé de l’IOWN (Innovative Optical and Wireless Network, ou réseau optique sans fil innovant), dont la mise en place avec nos partenaires mondiaux est l’un de nos objectifs, il s’agit d’une extension du réseau de communication haute capacité et de l’infrastructure de traitement de l’information centrée sur les réseaux légers à sans fil incluant la 6G.
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Figure 1: Image of OAM-multiplexing transmission technology and trends in high-capacity wireless transmission (Graphic: Business Wire)
Pour soutenir le réseau haute capacité et l’infrastructure de traitement de l’information de l’IOWN et de la 6G, ainsi que pour se préparer à l’augmentation future de la demande en communications sans fil, NTT s’implique dans la recherche et le développement avec pour but de parvenir à réaliser des transmissions sans fil de l’ordre du térabit. Afin d’améliorer la capacité des communications sans fil, NTT augmente l’ordre de multiplexage spatial en appliquant un nouveau principe utilisant des ondes radio à moment cinétique orbital, ou OAM (figure 1) pour augmenter la capacité de transmission sans fil, sur la bande sous-térahertz (sous-THz) pour une plus grande largeur de bande de transmission.
L’approche adoptée par NTT consiste à employer un circuit analogue appelé matrice de Butler pour augmenter l’ordre de multiplexage spatial en multiplexant plusieurs ondes OAM. Cela permet de réduire l’énorme quantité de traitement des signaux numériques requis pour éliminer les interférences entre les flux de données multiplexées dans les communications haute capacité excédant un térabit.
Dans ses projets de recherche et de développement, NTT a favorisé ceux portant sur la technologie de guide d’ondes sur la bande sous-THz et a réussi à mettre au point une matrice de Butler intégrée à une antenne qui fonctionne sur une large bande à pertes minimes. Cette matrice de Butler intégrée à une antenne est conçue à la fois pour générer et séparer huit ondes OAM différentes sur une largeur de bande très importante, à savoir une plage allant de 135 à 170 GHz, ce qui peut être utilisé pour multiplexer et transmettre huit signaux de données. En outre, en réalisant une transmission à multiplexage OAM avec deux polarisations différentes, il est possible de multiplexer et de transmettre simultanément plus fois plus de données sans interférence. Nous avons effectué des tests de transmission avec une matrice de Butler intégrée à une antenne, et nous avons réussi la première transmission sans fil au monde à haute capacité à 1,44 Tbit/s sur la bande sous-THz allant de 135,5 à 151,5 GHz, et de 152,5 à 168,5 GHz (figure 2). Cette capacité de transmission équivaut à la vitesse de transmission simultanée d’environ 35 000 vidéos 4K ultra-haute définition (à environ 40 Mbit/s) actuellement disponibles sur Internet. Cette vitesse permet la transmission simultanée de plus de 140 vidéos 4K non compressées (à environ 10 Gbit/s) pour des applications nécessitant une latence ultra-faible.
On s’attend à ce que cette technologie permette (i) une communication sans fil à large bande et grande vitesse comparable aux systèmes de transmission optiques et (ii) une connexion sans interruption entre les systèmes de transmission sans fil et optiques sans avoir recours à un système complexe de traitement des signaux numériques pour le multiplexage spatial, car le circuit analogue (c’est-à-dire la matrice de Butler) traite le multiplexage d’ondes OAM. L’étape suivante de ce développement consistera à réaliser des démonstrations sur de plus longues distances (de plus de 100 m) tout en envisageant diverses applications concrètes pour cette technologie, notamment le backhaul/fronthaul sans fil entre les stations de base et les relais de transmission (figure 3). Nous estimons que l’éventuel développement de cette technologie pourra appuyer la création et la diffusion de divers services futurs comme la RV/RA (réalité virtuelle/réalité augmentée), la transmission vidéo haute définition, la voiture connectée et la télémédecine, avec la technologie de communication innovante à l’ère de l’IOWN et de la 6G.
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