Logo INRS
English
Version imprimable
Logo Planète INRS

Sofiène Affes et les communications sans fil

Les ondes radio, ces messagères invisibles
4 octobre 2011 // par François-Nicolas Pelletier

« Les ondes radio, c’est pourri comme canal de communication! », lance Sofiène Affes, professeur au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, sourire en coin. Pourtant, il en a fait son pain quotidien, et en parle même avec passion, tant il voit le potentiel inexploité de ces messagères invisibles.

 

Car le responsable du « Wireless Lab » (Laboratoire mobile de communications sans fil) de l’INRS, situé à la Place Bonaventure de Montréal, ne vise pas qu’à résoudre des casse-têtes théoriques : les ondes radio nous rendent tellement de services dans la vie de tous les jours! En effet, les téléphones mobiles, l’Internet sans fil (« Wi-Fi »), les satellites, même les télécommandes de portes de garage — presque tous les appareils actionnés à distance fonctionnent grâce à elles.

 

Des ondes sensibles

Alors d’où vient le caractère « pourri » des ondes radio — du moins, lorsqu’on les compare aux communications par fibre optique? C’est que même si elles passent à travers les murs d’une maison, elles ne sont pas insensibles aux obstacles : elles peuvent rebondir ou être déviées, ce qui rend leur réception ardue. Cette « course à obstacles » se complexifie avec les appareils mobiles : dès que l’usager se déplace, il modifie l’environnement — ou le parcours que doivent emprunter les ondes.

 

En même temps qu’elles contournent ces obstacles, les ondes radio sont gênées par d’autres « coureurs », car les ondes peuvent interférer entre elles. C’est pour cette raison que les gouvernements attribuent à chaque groupe d’utilisateurs (poste de radio, compagnie de téléphonie cellulaire, armée, etc.) des portions spécifiques du « spectre électromagnétique », soit des fréquences réservées à chacun. Sofiène Affes propose cette analogie : « C’est comme si on divisait un terrain en lots pour que chacun y construise sa maison ». Mais l’utilisation croissante de la communication sans fil fait que les fréquences disponibles — les « terrains vacants » — se raréfient avec le temps. Dans le cas des technologies de communication sans fil dites de « deuxième génération » (ou « 2G »), une portion de spectre est réservé à cette technologie. Les usagers se voient attribuer un petit bout de spectre, un petit sous-lot de terrain, forcément en nombre limité.

 

Le « 3G » va plus loin : « C’est comme si on permettait aux propriétaires de bâtir des édifices de plusieurs étages », illustre le professeur Affes. Dans ce cas, plusieurs usagers utilisent les mêmes fréquences, mais grâce à des codes, sorte de clés individuelles qui déverrouillent chacune un seul étage à la fois, un usager peut débrouiller les portions de message qui lui sont destinées —  son « étage » à lui —, tout en ignorant les autres.

 

Deux antennes valent mieux qu’une

Sofiène Affes veut aller encore plus loin, soit vers les technologies « 4G » et même au-delà, pour augmenter la qualité et la quantité des communications échangées.Une première technologie, qu’il raffine depuis des années, est celle des antennes multiples. « Chez les humains, rappelle Sofiène Affes, le fait d’avoir deux yeux permet une meilleure vision tridimensionnelle. » Des antennes multiples déployées sur un même site permettraient de mieux « localiser » les utilisateurs sur le terrain.

 

La suite logique serait de diriger l’émission des ondes dans une direction précise. Par défaut, une antenne émet dans toutes les directions à la fois, en cercles concentriques. « Si l’ensemble des antennes ne rayonnait plus dans toutes les directions, voire à l’intérieur d’un secteur, mais plutôt en forme de faisceau étroit et dirigé, on pourrait réutiliser les mêmes fréquences pour plusieurs usagers différents sans créer d’interférence », soutient le professeur Affes. Bref, on pourrait tirer beaucoup plus de jus du même bassin de fréquences. Le même procédé pourrait être utilisé à l’intérieur des appareils mobiles quand leur taille le permet.

 

Vers des téléphones aux sens aiguisés

Un autre axe de recherche du professeur Affes vise à rendre les téléphones intelligents… beaucoup plus intelligents : c’est le monde de la radio « cognitive ». « Pour le moment, explique-t-il, les appareils ne sont pas “conscients” de leur environnement : ils émettent sur un certain nombre de fréquences prédéterminées. Mais s’ils pouvaient reconnaître les fréquences disponibles, ils pourraient déterminer lesquelles sont les meilleures pour eux et s’ajuster en continu. » Car la rareté des fréquences est relative : en réalité, les fréquences attribuées aux différents usagers ne sont pas utilisées en permanence. Le professeur Affes poursuit avec son analogie : « Si vous avez construit une maison sur un lot, mais que vous ne l’occupez que 25 % du temps, pourquoi ne pas permettre à d’autres de la squatter quand vous n’y êtes pas? ». Une portion de spectre attribuée à un usager principal pourrait alors être « empruntée » par des usagers secondaires lorsque le « propriétaire » est absent.

 

Une approche encore plus révolutionnaire sur laquelle travaille le professeur Affes serait de relier tous les appareils individuels dans un immense réseau, afin que chaque utilisateur serve de relais aux autres. À l’heure actuelle, plus on s’éloigne d’une antenne, plus le signal est faible. Mais si d’autres usagers relayaient nos messages, il serait possible d’augmenter la portée des communications. Et le professeur Affes rêve de coupler cette idée avec celle des réseaux d’antennes : des utilisateurs « uniraient » leurs antennes pour former un groupe-relais capable de former un faisceau qui dirigerait le message à relayer dans la direction souhaitée.

 

Ses travaux, encore expérimentaux, intéressent de grandes compagnies : Bell et Ericsson financent notamment les efforts du professeur Affes. Et les connaissances qu’il développe sur la manière de comprendre un « environnement radio » trouvent des applications inusitées : en partenariat avec des chercheurs de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, il a caractérisé le comportement des ondes radio dans des mines, des endroits très difficiles pour la communication sans fil. Dans les dédales de galeries souterraines, les échanges sont essentiels tant pour des raisons commerciales que de sécurité. Qui aurait cru que ce jongleur d’ondes aurait « creusé » son expertise aussi loin? ♦

 

QU'EST-CE QUE LE SPECTRE ÉLECTROMAGNÉTIQUE?

C’est la « palette » de toutes les ondes électromagnétiques, classées dans cet ordre : les ondes à basse fréquence (ou ondes longues), les ondes radio (aussi utilisées pour la télévision et les téléphones cellulaires), les microondes (certaines servent aussi à la téléphonie mobile), la lumière infrarouge, la lumière visible, les rayons ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma. Dans le vide, elles se propagent toutes à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/seconde).

 


Vous avez aimé cet article? Partagez-le.

Share

 

Contrat Creative Commons
« Sofiène Affes et les communications sans fil : Les ondes radio, ces messagères invisibles » de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Paternité - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être obtenues en contactant la rédaction en chef. © Institut national de la recherche scientifique, 2011 / Tous droits réservés / Photos © Christian Fleury

Articles récents

Énergie Matériaux Télécommunications

Webzine

Créer le réseau 5G ...

Webzine

Des antennes nouveau genre pour contourner la pénurie de fréquences radio ...

Webzine

L'éthanol issu des résidus organiques, une source d'énergie pour l'électronique portable ...

Webzine

Sécurité absolue des télécommunications ...

Webzine

Traiter le cancer avec moins d'effets secondaires ...