Solution simple à un problème de 6G : les panneaux métacristallins offrent une solution économique pour guider les signaux sans fil dans les virages.
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Transformer les murs en infrastructure sans fil. Un panneau métacristallin passif imprimé en 3D redirige les ondes radio autour des obstacles et vers les utilisateurs, offrant ainsi une solution économique pour améliorer la couverture sans fil intérieure et extérieure sans ajouter de stations de base, de câblage ni d'alimentation.
Sous-sols, tunnels, grands bâtiments : un signal Wi-Fi ou mobile faible dans ces endroits difficiles d’accès est particulièrement frustrant. La solution habituelle consiste à ajouter des équipements tels que des routeurs, des répéteurs et des stations de base. Cependant, avec le déploiement progressif de la 6G, ce type d’infrastructure complexe est souvent difficilement viable et excessivement coûteux. Les canaux de communication à plus haute fréquence de la 6G visent à offrir une bande passante bien supérieure à celle de la 5G actuelle, mais ces canaux sont plus facilement obstrués par les murs, les personnes et autres obstacles.
Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'université Aalto ont développé une nouvelle solution sous la forme de métacristaux : des panneaux intelligents passifs imprimés en 3D qui peuvent modeler les signaux sans fil sans électronique, sans alimentation électrique ni réglage actif.
« Lorsqu’une pièce est trop sombre, on peut ajouter des lampes ou utiliser de simples miroirs pour diriger la lumière ambiante. C’est le principe de ces métacristaux, mais avec des ondes radio », explique Mahdi Asgari, doctorant . « Contrairement aux surfaces intelligentes monocouches proposées jusqu’à présent, ces métacristaux volumétriques peuvent être conçus pour contrôler indépendamment plusieurs signaux entrants ou bandes de fréquences, une condition essentielle pour une communication sans fil réaliste. »
Ces panneaux peuvent être installés sur les murs, les plafonds, les meubles ou d'autres surfaces afin de rediriger les signaux autour des angles, dans les zones ombragées ou vers des utilisateurs ou des appareils spécifiques.
Contrairement à de nombreuses surfaces intelligentes existantes, qui n'effectuent souvent qu'une seule tâche pour une seule direction de signal, ces panneaux peuvent traiter plusieurs ondes entrantes simultanément, fonctionner sur différentes bandes de fréquences simultanément, fonctionner en mode réflexion ou transmission, et même absorber totalement les signaux indésirables.
Eléments personnalisés imprimés en 3D
Les surfaces intelligentes reconfigurables classiques nécessitent de nombreux éléments réglables et des circuits de commande complexes, ce qui les rend coûteuses et difficiles à déployer à grande échelle. En revanche, les panneaux métacristallins peuvent être fabriqués par impression 3D, ce qui réduit le coût estimé des consommables à quelques dizaines d'euros par unité. Cette technique permet également de créer des panneaux sur mesure pour des environnements spécifiques, au lieu d'un dispositif universel.
« Pour l’industrie, les cas d’utilisation les plus intéressants concernent les environnements statiques ou à évolution lente, comme les usines, les réseaux 5G/6G intérieurs, les entrepôts et les longs couloirs », explique Asgari. « Dans ces lieux, un panneau passif conçu pour une configuration connue pourrait s’avérer beaucoup moins coûteux et plus simple qu’une surface à contrôle actif qui nécessite en outre une maintenance continue. »
Asgari affirme que des fonctionnalités électromagnétiques complexes peuvent désormais être réalisées sous la forme d'une structure monobloc en plastique à faible coût, prête à être fixée au mur. Ces panneaux améliorent discrètement les connexions sans fil. Une fois installés, leur géométrie assure le fonctionnement optimal.
Les métacristaux pourraient devenir partie intégrante de l'architecture quotidienne.
Les chercheurs étudient actuellement les possibilités de commercialiser cette découverte et accueillent favorablement l'engagement de collaborateurs industriels intéressés par les métasurfaces programmables, les infrastructures sans fil intelligentes et les technologies de contrôle passif des signaux à faible coût.
« L’espoir serait qu’à l’avenir, nous puissions voir ces environnements sans fil intelligents et évolutifs mis en application pratique dans des espaces intérieurs et des environnements urbains extérieurs, sur les murs des bâtiments ou d’autres surfaces architecturales », déclare Asgari.
La prochaine étape consiste à passer de panneaux statiques à des panneaux reconfigurables capables de s'adapter aux variations de l'environnement sans fil, explique-t-il. Les surfaces intelligentes reconfigurables actuelles sont souvent trop coûteuses et complexes pour une utilisation industrielle à grande échelle ; l'équipe explore donc des méthodes de fabrication plus simples pour des panneaux réglables, tout en veillant à leur prix abordable et à leur praticité.