WePhICom invente les réseaux sans fil du futur, plus performants et économes en énergie

La transmission sans fil de données numériques est devenue un outil quotidien et indispensable. Chacun utilise son smartphone pour naviguer sur le web, visionner ou télécharger des informations, communiquer et échanger des données avec d'autres utilisateurs. Des milliards de terminaux à travers le monde créent ainsi un énorme trafic de données, qui augmente massivement avec le développement des villes intelligentes, des véhicules autonomes et des systèmes de détection à l'échelle mondiale. Les performances des technologies actuelles de réseaux sans fil (6G, et au-delà) risquent d'atteindre leurs limites, tandis que leur consommation énergétique sera incompatible avec les exigences d'une économie durable. 

Pour relever ce défi, il est nécessaire de repenser le principe même des réseaux sans fil. C'est l'ambition du projet ERC Synergy WePhICom (Waves, Physics, Information, and Computation) qui réunit une équipe de quatre chercheurs, Andrea Alù, professeur à l'Université de New-York, Giuseppe Caire, professeur à l'Université technique de Berlin, Marco Di Renzo, directeur de recherche CNRS au L2S et professeur au King’s College London et Christoph Studer, professeur à l'École polytechnique fédérale de Zurich. Leur l'objectif est de proposer de nouvelles solutions pour simplifier le traitement des ondes électromagnétiques et obtenir ainsi une réduction substantielle de l'énergie nécessaire au fonctionnement des réseaux.

WePhICom, sur une durée de six ans, va explorer tous les aspects de la création du réseau mobile du futur, depuis les fondements théoriques jusqu'à la réalisation de démonstrateurs matériels, en passant par le développement des algorithmes et des protocoles de communication.

Aujourd'hui, la communication par les réseaux sans fil repose sur de nombreuses étapes de traitement par des circuits électroniques, qui sont autant de sources de complexité et de consommation électrique. Les recherches menées par l'équipe de WePhICom ont pour but de remplacer ces traitements électroniques par des traitements effectués directement sur les ondes électromagnétiques, en utilisant des métamatériaux : des surfaces sur lesquelles ont été créés des motifs de dimensions inférieures aux longueurs d'ondes radio, et qui sont capables de réaliser des fonctions précises. Ces surfaces, qui sont reconfigurables, peuvent être programmées pour rediriger, focaliser ou filtrer un signal et traiter ainsi des données avant même de les envoyer à un circuit électronique. L'utilisation de surfaces reconfigurables intelligentes permettraient par exemple de diminuer le nombre de stations de base nécessaire à la mise en œuvre d'un réseau sans fil dans une ville et de réduire ainsi sa consommation d'énergie. 

Pour développer cette nouvelle approche des réseaux de communication sans fil, les chercheurs du projet WePhICom vont mettre en œuvre une approche pluridisciplinaire, exploitant les synergies entre leurs expertises en physique, ingénierie, communications et traitement des données.