Comment rester connecté à 1000 km/h dans l’Hyperloop ?

Le Hyperloop, un système de transport futuriste basé sur des tubes, est proposé comme un moyen de transport ultra-rapide et ultra-efficace. Bien qu’il soit encore à des décennies et des milliards de dollars de la réalité, KAUST a collaboré avec la société Virgin Hyperloop One pour concevoir un système technologique permettant de maintenir la connectivité des passagers.

Le défi de la connectivité dans le Hyperloop

« Pensez au Hyperloop comme à un train ultra-rapide, filant à l’intérieur d’un tube à vide aussi vite qu’un avion », indique Osama Amin, membre de l’équipe de recherche. « La conception unique du Hyperloop, qui implique de faire circuler des capsules à l’intérieur d’un tube d’acier scellé, pose des défis pour les systèmes de communication traditionnels. Le tube bloque les signaux de l’extérieur, et il est si rapide que les systèmes sans fil actuels ne fonctionnent pas. »

La collaboration avec Virgin Hyperloop One

En 2019, KAUST a signé un mémorandum d’entente avec Virgin Hyperloop One pour entreprendre des recherches pour soutenir le projet, et le problème de la connectivité sans fil est un problème que KAUST était bien placé pour résoudre.

« Cela rassemble l’expertise en réseaux de communication sans fil pratiques et en communications théoriques pour résoudre ce problème unique grâce à un projet conjoint dans le cadre de la recherche de doctorat de Wafa Hedhly, réalisée entre le Networking Lab de Basem Shihada et le Communication Theory Lab de Mohamed-Slim Alouini », explique Osama Amin.

La solution proposée

« La solution que nous avons développée utilise des éléments appelés ‘surfaces réfléchissantes intelligentes’ pour diriger les signaux vers les capsules en mouvement rapide dans le Hyperloop. » ajoute t-il.

Dans le tube d’acier de deux mètres du Hyperloop, les signaux radio sans fil standard rebondiraient à plusieurs reprises sur les parois pour créer un environnement très bruyant avec une forte interférence. Combiné à la vitesse de la capsule, cela rendrait très difficile le maintien d’une bonne connexion.

Les chercheurs ont proposé l’utilisation de surfaces réfléchissantes intelligentes (IRS) pour diriger le signal radio sans fil comme un faisceau vers un récepteur sur la capsule.

En synthèse

« Le plus grand défi était de comprendre comment maintenir le signal radio fort et stable tout en essayant d’atteindre une cible en mouvement rapide dans un tube métallique. L’IRS y parvient en étant capable d’ajuster rapidement sa direction de réflexion électriquement sans pièces mobiles », explique pour sa part Wafa Hedhly.

Les IRS sont basés sur des métamatériaux compacts et minces qui peuvent manipuler avec précision les ondes radio ; dans ce cas, l’angle de réflexion d’une source sans fil vers la capsule Hyperloop à venir. En combinant les IRS avec une série de stations de base sans fil le long du tube reliées par un réseau de fibre optique et un système de contrôle actif central, les simulations montrent que le système peut maintenir une connexion forte à des vitesses Hyperloop de plus de 1 000 kilomètres par heure.

Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop_One

« Nous préparons maintenant un rapport détaillé pour la société Virgin Hyperloop One sur les exigences du système et la maturité technologique », conclut Osama Amin. « Nous espérons ensuite commencer les tests en laboratoire pour valider la preuve de concept et commencer à développer un prototype. »

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le Hyperloop ?

Le Hyperloop est un système de transport futuriste qui fonctionne comme un train ultra-rapide à l’intérieur d’un tube à vide. Il est proposé comme un moyen de transport ultra-rapide et ultra-efficace.

Quels sont les défis de la connectivité dans le Hyperloop ?

La conception unique du Hyperloop, qui implique de faire circuler des capsules à l’intérieur d’un tube d’acier scellé, pose des défis pour les systèmes de communication traditionnels. Le tube bloque les signaux de l’extérieur, et il est si rapide que les systèmes sans fil actuels ne fonctionnent pas.

Comment KAUST et Virgin Hyperloop One collaborent-ils ?

En 2019, KAUST a signé un mémorandum d’entente avec Virgin Hyperloop One pour entreprendre des recherches pour soutenir le projet. Le problème de la connectivité sans fil est un problème que KAUST était bien placé pour résoudre.

Quelle est la solution proposée pour la connectivité dans le Hyperloop ?

La solution développée utilise des éléments appelés ‘surfaces réfléchissantes intelligentes’ pour diriger les signaux vers les capsules en mouvement rapide dans le Hyperloop.

Quels sont les prochains pas pour le projet ?

Un rapport détaillé est en préparation pour la société Virgin Hyperloop One sur les exigences du système et la maturité technologique. Les tests en laboratoire pour valider la preuve de concept et commencer à développer un prototype sont prévus.

Principaux enseignements

Références

Légende illustration principale : L’Hyperloop est un train ultrarapide qui se déplace dans un tube sous vide à une vitesse pouvant atteindre 1 000 km par heure. Les chercheurs du KAUST ont conçu un système de communication qui permettra aux passagers de rester connectés pendant leur voyage. 2023 KAUST ; Heno Hwang.

Hedhly, W., Amin, O., Alouini, M.-S. & Shihada, B. Intelligent reflecting surfaces assisted hyperloop wireless communication network. IEEE Transactions on Mobile Computing (2023).| article