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En vedette - Un réseau sans fil à 1 gigabit bientôt chez vous, dans votre voiture… et même dans l'avion

Une nouvelle technologie radio assure un transfert de données jusqu'à un gigabit par seconde (Gbit/s) tout en consommant très peu d'électricité et en étant capable de déterminer l'emplacement d'une personne ou d'un objet à 50 cm près. Avec tous ces avantages, elle promet de révolutionner les communications sans fil. Des travaux de recherche financés par l'UE contribuent à la faire évoluer depuis le laboratoire jusqu'à l'étape de commercialisation. Parmi les nouvelles utilisations possibles, citons les contrôles automatisés dans les véhicules ou les communications sans fil en avion.

Économie numérique

La radio à ultra large bande (UWB ou ultraband) utilise une large plage du spectre des ondes radio pour échanger les données. Elle dispose ainsi d'une polyvalence qu'égalent bien peu d'autres technologies de communication sans fil, au moins sur de courtes distances. À très haut débit, elle peut véhiculer très rapidement de grandes quantités de données, surpassant même le câble USB pour relier par exemple un ordinateur et des systèmes mobiles. À plus faible débit, elle représente un canal de communication particulièrement fiable doublé de la capacité unique d'un positionnement précis en temps réel, tout en consommant bien moins d'énergie que le Wifi, le Bluetooth ou d'autres technologies sans fil. Cette solution semble vraiment être le rêve pour qui veut envoyer une vidéo depuis son téléphone portable, voir son système audio ajuster automatiquement le son selon l'endroit où il s'assied, ou relier sans fil des détecteurs et des servomoteurs dans une automobile. Cependant, sa commercialisation a été jusqu'ici contrariée par des problèmes de réglementation. L'UWB utilise en effet une large gamme de fréquences, de 3 à 10GHz, ce qui lui donne sa polyvalence mais aussi recouvre les gammes attribuées à d'autres technologies comme le WiMAX, les communications par satellite ou radar. Les organismes de régulation se sont donc inquiétés des possibilités d'interférence avec ces autres technologies. Ce problème est désormais géré grâce à la recherche, aux tests et aux démonstrations. «Le problème de réglementation et les soucis concernant les interférences ont été les obstacles majeurs rencontrés par l'UWB, mais grâce à une très récente 'nouvelle orientation' des réglementations, le décollage de cette technologie révolutionnaire devient possible pour une large gamme d'utilisations», déclare Sven Zeisberg, professeur en technologies de télécommunication à l'université des sciences appliquées (HTW) de Dresde en Allemagne. Fervent défenseur de l'UWB, le professeur Zeisberg a contribué au lancement de plusieurs initiatives financées par l'UE au cours des dix années écoulées, en vue de développer et mettre en œuvre la technologie. Ces efforts on été dernièrement couronnés par le projet EUWB («European ultra-wideband»). Ce projet regroupe 26 partenaires des universités, des entreprises et du consulting, venant d'Europe et d'Israël. Il est coordonné par la société allemande GWT-TUD et a appliqué l'UWB à divers usages, démontrant son potentiel en tant que technologie de communication sans fil, non seulement très utile dans de nombreuses situations mais aussi fiable, sûre et sans interférence avec les autres services utilisant la radio. «Avec le partenaire EADS, nous avons démontré l'utilisation de l'UWB pour les communications dans un avion. Si l'UWB s'avérait utilisable dans cet environnement, l'un des plus sensibles aux interférences radio, alors elle serait utilisable quasiment partout ailleurs», explique le professeur Zeisberg, responsable qualité et précédent coordinateur du projet EUWB. Il faudra probablement quelques années pour que l'UWB serve aux communications dans un avion, à cause des normes très strictes de ce secteur, mais de nombreuses utilisations sont plus proches du sol comme du marché. Certaines sont même déjà commercialisées. Détection sans fil du positionnement et meilleure autonomie Outre sa participation au projet EUWB, la société Veebeam a conçu et commercialisé un émetteur UWB qui diffuse sans fil des fichiers depuis un ordinateur vers la télévision. De son côté, l'université HTW de Dresde a fondé la société ZIGPOS pour commercialiser des réseaux de détecteurs utilisant l'UWB. Un autre groupe de partenaires envisage de lancer une autre société pour proposer un remplaçant UWB au Wifi. Ils travaillent à y intégrer le protocole Internet IPv6 en vue de réaliser le tout premier point d'accès UWB au monde, assurant jusqu'à 1 Gbit/s avec à peine un centième de la puissance radio du Wifi. «L'UWB a de nombreuses applications commerciales dans de nombreux secteurs, et beaucoup d'entreprises s'y intéressent de près», ajoute le professeur Zeisberg. Des membres de l'EUWB ont par ailleurs effectué la démonstration de la technologie pour des systèmes de contrôle dans une automobile. En collaboration avec Bosch, un partenaire du projet, l'équipe a montré comme l'UWB peut servir aux fonctions de contrôle et de commande sans fil, et tout l'intérêt de ses capacités uniques de localisation dans un véhicule «intelligent». Prenons par exemple un couple et leur voiture. Chacun a sa clé de contact, et selon celle qui est utilisée, l'UWB reconnaît le porteur et peut déverrouiller les portes et régler automatiquement la position du siège, des rétroviseurs et du volant en fonction du conducteur. «Le système de localisation est tellement précis qu'il peut déterminer qui est assis à la place du conducteur et qui est le passager», poursuit le professeur Zeisberg. «Et comme la puissance nécessaire pour transmettre les données est très faible, la pile de la clé durera extrêmement longtemps.» Ces deux caractéristiques uniques de l'UWB, la grande exactitude du positionnement (à 0,5 mètre près) et la très faible consommation, ont été davantage soulignées par deux autres démonstrations du projet. L'une des démonstrations a eu pour cadre une maison future réalisée par Philips. Grâce à l'UWB, le home cinéma a suivi une personne dans la pièce et ajusté le son et la balance des haut-parleurs en fonction de sa position. «Avec l'UWB, le positionnement est possible en mode actif mais aussi en mode passif», ajoute le professeur Zeisberg. «Grâce à la très large bande de l'UWB, nous pouvons passer du domaine des fréquences au domaine temporel avec une très grande précision. Un appareil UWB peut alors déterminer où se trouve un objet ou une personne en fonction des rapports de propagation des ondes radio et des 'échos' qui reviennent, à la façon de l'écholocation d'une chauve-souris.» Dans une autre démonstration, le partenaire espagnol Telefónica I+D a intégré l'UWB dans un équipement d'accès au réseau et des systèmes mobiles, afin d'envoyer de grandes quantités de données à des distances relativement courtes. L'excellent rendement énergétique par bit de l'UWB en fait une technologie idéale pour les futurs systèmes mobiles, car elle promet d'augmenter considérablement l'autonomie de la batterie. Ce point est essentiel lorsque l'on voit le succès croissant d'applications exigeantes en données comme le streaming de vidéo. Pour un débit d'environ 30 Mbit/s, la norme Wifi actuelle 802.11n utilise une puissance de 350 mW. L'UWB assure un débit 10 fois supérieur pour la même puissance, aussi le transfert va 10 vois plus vite et consomme bien moins d'énergie. «Grâce aux tests de Telefónica, nous avons prouvé les avantages du débit plus rapide de l'UWB, mais aussi qu'il peut fonctionner en parfaite harmonie avec les autres technologies radio, sans interférences dommageables», souligne le professeur Zeisberg. Pour éviter les interférences avec les autres technologies sans fil tout en partageant la même gamme de fréquences, l'UWB tire parti de sa faible puissance d'émission. «Un aspirateur ou un rasoir électrique a le droit d'émettre hors bande la même énergie que l'UWB utilise dans sa bande», constate le professeur Zeisberg. L'inconvénient est bien sûr la courte portée de l'UWB, au plus une trentaine de mètres. Mais cette courte portée et cette faible puissance sont la clé pour éviter les interférences avec d'autres technologies, comme pour obtenir l'agrément des nouvelles utilisations de l'UWB. «Les partenaires du projet EUWB ont été impliqués dans toutes les initiatives européennes récentes de réglementation et de standardisation relatives à l'UWB. Nous essayons de convaincre les organismes de réglementation que l'UWB peut cohabiter avec les autres technologies radio, même dans un avion», conclut le professeur Zeisberg. Au vu des résultats du projet, les partenaires ont de fortes changes d'atteindre leur but. Le projet EUWB a été financé dans le cadre du thème «Network of the future» du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE pour la recherche en matière de TCI. En juin, il a reçu le prix «Best Demonstration Stand 2011» lors de la conférence Future Network and Mobile Summit tenue en Pologne. Liens utiles: - Projet 'European ultra-wideband' - Registre des données sur le projet EUWB sur CORDIS Articles connexes: - La communication en situations de crises améliorée par une recherche innovante de l'UE - Un projet financé par l'UE aide à exploiter la performance potentielle des dispositifs mobiles - L'Europe sur le bon MODE pour l'internet du futur - La ville de Brno actualise son système de titres de transport public grâce à un outil de l'UE