Lors de la conférence annuelle de la communauté des développeurs Facebook (F8) qui s’est tenue les 12 et 13 avril 2016 à San Francisco, les dirigeants du célèbre réseau social ont réitéré leur volonté d’offrir à tous un accès ...Internet à des débits supérieurs à ceux proposés actuellement par les technologies Wi-Fi et LTE dans les pays développés et sans que cela passe par le déploiement onéreux de la fibre optique.

Pour prouver son implication concrète dans la poursuite de cet objectif, Facebook a dévoilé deux systèmes télécoms de connectivité terrestre, actuellement en cours de développement, qui ont vocation à améliorer les débits, l’efficacité et la qualité des connexions Internet. Le premier, du nom de Terragraph, est un système radio pour zones urbaines denses basé sur une infrastructure maillée de multiples nœuds communiquant dans la bande de fréquence des 60 GHz (photo en en-tête). Une bande accessible sans licence (comme les bandes Wi-Fi), peu utilisée (la fréquence de 60 GHz correspond à des raies d’absorption de l’oxygène et de la vapeur d‘eau et l’affaiblissement des ondes radio y est très important)… mais qui offre une largeur de bande de 7 GHz.

Exemple de déploiement d'un réseau Terragraph à 60 GHz dans un environnement urbain

Le système Terragraph s’appuie donc sur des nœuds radio WiGig (autre nom du standard IEEE 802.11ad qui régit les communications à 60 GHz) distants de 200-250 mètres les uns des autres et desservant des points d’extrémité « clients » (voir illustration ci-dessus). Selon Facebook, l'avantage d'utiliser la technologie radio WiGig réside dans le fait qu'il existe déjà une offre en circuits ad hoc conçus pour le marché de l'électronique grand public, et donc a priori peu onéreux. Par ailleurs, la grande bande passante et le taux d’absorption important de la bande des 60 GHz limitent les interférences et simplifient la planification réseau. Afin d’assurer la meilleure couverture possible des rues, Terragraph tire par ailleurs profit des antennes réseau à commande de phase afin d’ajuster dynamiquement la directivité du faisceau radio et d’éviter les interférences typiquement rencontrées dans des environnements urbains denses.

L’ensemble est complété par un protocole de routage inédit et modulaire dédié au calcul rapide de trajet et à la détection de liens rompus, et par une couche MAC repensée afin de résoudre certaines défaillances du protocole TCP/IP sur les communications radio. Selon Facebook, ces améliorations multiplient l’efficacité réseau par un facteur 6 et rend le protocole TCP/IP plus prédictible que dans des réseaux WiGig « traditionnels ». Actuellement testé au quartier général de Facebook à Menlo Park, le système Terragraph devrait être prochainement déployé dans un réseau pilote sur la ville de San Jose (Californie). Sachant que, pour l'heure, l'Américain assure pouvoir véhiculer un débit bidirectionnel de 1,05 Gbit/s en mode point-à-point sur une distance de 250 mètres, soit 8,4 Gbit/s par noeud de distribution équipé de quatre antennes sectorielles. 

L’autre projet télécoms de Facebook a pour nom Aries (Antenna Radio Integration for Efficiency in Spectrum) et explore l’intégration de la technologie Massive Mimo (Multiple input Multiple Output) au sein de stations de base pour augmenter radicalement l’efficacité spectrale (exprimée en bits/s/Hz) et l’éco-efficacité énergétique de transmission (exprimée en bits/J). Facebook a pour l’heure développé une preuve de concept des capacités de multiplexage spatial offertes par le Massive Mimo dans une configuration à 96 antennes capable de véhiculer simultanément 24 signaux radio dans le même canal hertzien (photo ci-contre). Le système afficherait actuellement une efficacité spectrale de 71 bits/s/Hz mais la société américaine espère dépasser à terme la barre des 100 bits/s/Hz. Plus globalement, Facebook estime avoir réussi à démontrer une multiplication par 10 de l'efficacité spectrale et de l'efficacité énergétique de son système Massive Mimo par rapport à une technologie 4G dans des déploiements point-à-multipoint.   

Rappelons que le Massive Mimo est un concept relativement nouveau, lié à l’émergence des futures communications 5G dont l’objectif est de gérer des capacités de communication très élevées, en focalisant le signal vers l’utilisateur et en réduisant la puissance émise sur un canal de radiocommunication. Avec à la clé une réduction très importante des consommations énergétiques. En théorie, la puissance totale émise depuis un grand réseau d'antennes devrait ainsi être inférieure à celle émise depuis une seule et même antenne desservant une cellule ou une région données, et ce avec des débits de données similaires voire plus élevés.