Révolutionner les communications par drone grâce à la RF sur fibre

L'utilisation de la RF sur fibre pour contrôler les drones élimine la possibilité de brouillage ou d'interférence tout en offrant les avantages d'une faible gigue, d'une plage dynamique élevée et d'une bande passante élevée.

Farzad Ghadooshahy

Le paysage stratégique de la guerre moderne et de la surveillance des infrastructures critiques a connu une transformation radicale, les drones jouant un rôle central. Cette évolution est particulièrement visible dans le conflit en cours en Ukraine, où des drones à bas prix sont produits en masse et déployés à grande échelle.

Ces appareils ne se limitent plus à la reconnaissance. Ils sont essentiels aux opérations offensives et défensives, qu'il s'agisse de surveillance, de frappes tactiques ou de soutien aux communications.

En dehors du champ de bataille, les drones sont devenus des outils essentiels pour un large éventail d'applications professionnelles. Les fournisseurs d'énergie utilisent désormais des drones pour surveiller les infrastructures aériennes comme les gazoducs et les lignes électriques. Sur les sites sensibles, comme les installations nucléaires, les drones offrent un moyen d'inspection sûr et efficace qui minimise l'exposition humaine aux environnements dangereux.

La dépendance croissante aux drones dans les applications militaires et commerciales s'accompagne d'un besoin croissant de communications longue distance sécurisées, fiables et sans interférences. Les méthodes RF sans fil traditionnelles de contrôle des drones – utilisant des bandes de fréquences réservées au Wi-Fi ou aux réseaux de sécurité publique – sont sujettes à la dégradation du signal, au brouillage et à l'interception. La RF sur fibre optique (RFoF) s'impose rapidement comme un moyen important de fournir une technologie de communication haut débit et hautement fiable pour les opérations de drones afin de pallier ces difficultés.

RFoF ouvre de nouvelles possibilités de contrôle des drones

La technologie RFoF convertit les RF en ondes lumineuses, puis les reconvertit en RF à destination avec une plage dynamique élevée, permettant une communication bidirectionnelle entre un drone et son contrôleur, et inversement. Elle trouve déjà un écho dans de nombreux modèles de déploiement, offrant de nouvelles fonctionnalités qui comblent les lacunes des systèmes de communication conventionnels.

Une application courante est le contrôle de drones filaires. Dans ce modèle, un drone stationnaire est relié à un contrôleur au sol via un tambour de fibre réutilisable. Cette configuration permet au drone de rester en vol pendant de longues périodes. Il agit comme un relais aérien, déployant des antennes pour améliorer la communication en terrain difficile. Cette technique est déjà explorée par des opérateurs mobiles comme AT&T. (Fig. 1) pour les scénarios d’intervention d’urgence.

La RFoF est également à l'étude pour des missions de drones suicides peu coûteuses et à usage unique en combat militaire. Dans ce cas, le tambour en fibre est monté directement sur le drone et se déploie à mesure que celui-ci progresse vers sa cible, contenant un petit explosif. Cette méthode garantit une liaison de communication sécurisée et sans interférence jusqu'au point d'impact.

Bien que le drone ne soit pas récupérable, le coût est justifié car il cible du matériel ennemi plus coûteux. L'immunité de la liaison par fibre optique au brouillage garantit que le drone atteint son objectif sans perturbation externe.

Un autre cas d'utilisation flexible est le modèle d'extension de contrôleur, applicable à n'importe quelle plateforme de drone. Dans cette configuration, la fibre relie le contrôleur à un terminal distant appelé unité intérieure (IDU), qui est lui-même relié par fibre à une unité extérieure (ODU), étendant ainsi sa portée sans fil sans nécessiter de liaison physique directe avec le drone.

Les UDI et les UDO sont tous deux utilisés pour protéger l'individu des éléments (Fig. 2) et offrent aux drones un accès étendu aux zones difficiles d'accès. Dans cet exemple, l'IDU et l'ODU sont réutilisables, et les systèmes à déploiement rapide peuvent être placés dans des emplacements temporaires et ponctuels, puis déplacés à tout moment.

Cette approche est également particulièrement utile dans les environnements complexes tels que les opérations minières, la gestion des déchets nucléaires et les conditions de combat où une solution plus durable est nécessaire. Si une unité militaire tente d'effectuer une reconnaissance souterraine par un tunnel (Fig. 3) Grâce à la technologie des drones, l'extendeur leur permet de le faire sur de longues distances.

Comment les unités militaires pourraient utiliser des drones pour effectuer des reconnaissances via un tunnel souterrain

Pourquoi le RFoF est une modalité idéale pour la communication par drone

Bien sûr, il existe d'autres technologies de communication permettant de piloter des drones à distance, mais la plupart présentent des inconvénients que RFoF ne connaît tout simplement pas. L'un de ses principaux atouts est son immunité aux interférences et au brouillage.

Comme le RFoF transmet les signaux sous forme de lumière via des câbles à fibre optique, il est pratiquement insensible aux interférences électromagnétiques, au brouillage intentionnel ou à l'écoute clandestine des signaux. Cela en fait une solution sûre et robuste dans les environnements où l'intégrité du signal est essentielle, ce qui correspond à la quasi-totalité des cas d'utilisation des drones dans les applications militaires ou d'infrastructures critiques.

Parmi les autres avantages majeurs de la RFoF, on peut citer sa faible gigue, sa plage dynamique élevée et sa large bande passante. Cette technologie délivre des signaux avec une distorsion minimale et une latence extrêmement faible, ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications critiques telles que la vidéosurveillance haute résolution, les systèmes radar et l'étalement de spectre à séquence directe (DSSS). Le DSSS est une technique de modulation à étalement de spectre qui étend la bande passante d'un signal transmis afin de réduire les interférences et d'améliorer sa robustesse.

En termes de performances physiques, les systèmes RFoF sont légers et économes en énergie. Comme ils nécessitent un minimum d'électronique embarquée, les drones bénéficient d'une charge utile réduite. Cela contribue directement à des durées de vol plus longues et à des performances globales améliorées, ce qui est particulièrement précieux pour les applications commerciales et militaires.

RFoF comme catalyseur de transformation dans les applications de drones

Alors que les opérations de drones continuent de se développer dans les domaines militaire et commercial, la demande de systèmes de communication robustes, sécurisés et résistants aux interférences est plus cruciale que jamais. RFoF se distingue comme un outil révolutionnaire dans ce domaine, offrant une intégrité du signal inégalée, une faible latence et une adaptabilité à divers modèles de déploiement.

Qu'il s'agisse d'améliorer les opérations tactiques sur le champ de bataille ou d'améliorer la surveillance des infrastructures dans des environnements distants, RFoF offre la fiabilité et l'évolutivité nécessaires pour prendre en charge la prochaine génération de systèmes aériens sans pilote.

À propos de l’auteur

Farzad Ghadooshahy | Cofondateur et directeur technique, Optical Zonu

Farzad Ghadooshahy possède plus de 40 ans d'expérience dans la recherche et le développement de produits liés aux technologies de la fibre optique et des radiofréquences/micro-ondes. Il a joué un rôle déterminant dans l'innovation au sein de l'entreprise. Optical Zonu et a joué un rôle essentiel dans le développement de modules émetteurs-récepteurs à fibre optique avancés et dans la conception de produits au niveau système qui constituent l'épine dorsale de l'offre de l'entreprise.