Le sub-THz,typiquement entre 100 GHz et 1 THz,est souvent présenté comme la bande miracle de la 6G,capable de débits extrêmes et de résolutions spatiales inédites. En réalité,le sub-THz est une rupture brutale avec les modèles radio classiques. À ces fréquences,la communication devient quasi optique,le canal est fragile,hautement directionnel et fortement dépendant de l’environnement. Cet article dissèque le sub-THz sous l’angle strict de la physique,de l’ingénierie RF et des compromis systémiques réels.
1. Longueur d’onde et changement d’échelle physique
À 100 GHz,la longueur d’onde est d’environ 3 mm. À 300 GHz,elle tombe à 1 mm. Cette réduction drastique permet des réseaux d’antennes extrêmement denses sur de petites surfaces,ouvrant la voie à un beamforming d’une finesse extrême.
Mais cette même propriété rend le signal extrêmement sensible aux obstacles de taille comparable à la longueur d’onde,ce qui inclut poussière,pluie,irrégularités de surface,et même le corps humain.
2. Propagation sub-THz : absorption atmosphérique
Contrairement aux bandes sub-6 GHz ou même mmWave,le sub-THz est fortement affecté par l’absorption atmosphérique. Des molécules comme l’oxygène et la vapeur d’eau absorbent l’énergie électromagnétique à des fréquences spécifiques,créant des fenêtres de transmission et des bandes quasi inutilisables sur distance.
Cela signifie que le spectre sub-THz n’est pas homogène. Le choix précis de fréquence est critique,et la portée varie fortement selon la bande utilisée,les conditions météorologiques et l’humidité.
3. Diffraction quasi inexistante
À ces fréquences,la diffraction est extrêmement limitée. Le signal ne contourne pratiquement plus les obstacles. Toute obstruction directe entre émetteur et récepteur entraîne une chute brutale du lien.
Cela impose une architecture strictement line-of-sight ou quasi line-of-sight,avec une dépendance forte aux réflexions contrôlées plutôt qu’à la propagation diffuse.
4. Réflexions et surfaces actives
Les réflexions sub-THz sont très directionnelles et dépendent fortement des matériaux. Les surfaces métalliques peuvent offrir des réflexions efficaces,alors que les surfaces rugueuses ou poreuses dissipent rapidement l’énergie.
C’est ici qu’interviennent les surfaces intelligentes reconfigurables. En 6G,le réseau peut utiliser des surfaces actives pour rediriger les ondes et recréer artificiellement des chemins de propagation viables.
5. Budget de liaison sub-THz : ordre de grandeur
Le path loss en espace libre augmente fortement avec la fréquence. Même avec des gains d’antenne très élevés,le budget de liaison est extrêmement serré.
En pratique,le sub-THz impose des distances de communication relativement courtes,typiquement de l’ordre de quelques mètres à quelques dizaines de mètres pour des liens fiables,selon la bande et le niveau de puissance admissible.
Cela signifie que la 6G sub-THz est fondamentalement une technologie de micro-cellules ultra denses.
6. Beamforming extrême et suivi dynamique
Pour compenser les pertes,la 6G s’appuie sur un beamforming très étroit avec des faisceaux de quelques degrés voire moins. Ces faisceaux doivent être continuellement ajustés pour suivre les mouvements des utilisateurs et des objets.
Le coût computationnel et énergétique de ce suivi est élevé. Le beamforming devient un problème d’optimisation temps réel étroitement couplé à l’IA.
7. Mobilité : le talon d’Achille du sub-THz
À haute fréquence,un déplacement minime peut sortir le terminal du faisceau. La mobilité rapide est donc extrêmement complexe à gérer.
La 6G contourne partiellement ce problème en utilisant des architectures multi-connectées,où un terminal est simultanément relié à plusieurs points d’accès et plusieurs bandes de fréquence.
8. Conséquences architecturales majeures
Le sub-THz ne peut pas être un réseau autonome. Il doit impérativement être intégré dans une architecture multi-couches,avec des bandes plus basses assurant la continuité de service.
Le sub-THz est utilisé comme une couche opportuniste,très haut débit,activée lorsque les conditions sont favorables,et désactivée dès que le canal se dégrade.
9. Sub-THz et énergie
La consommation énergétique est un défi majeur. Les amplificateurs de puissance sub-THz sont peu efficaces,et les circuits RF consomment significativement plus que leurs équivalents sub-6 GHz.
La 6G devra arbitrer en permanence entre performance et énergie,en activant le sub-THz uniquement lorsque le gain applicatif le justifie réellement.
10. Cas d’usage réalistes du sub-THz
Les cas d’usage réellement crédibles incluent les communications intra-datacenter sans fil,les liens très haut débit en environnements contrôlés,les interfaces homme-machine immersives à très courte portée,et certains scénarios industriels de précision.
Le sub-THz n’est pas une solution de couverture large ni de mobilité généralisée.
11. Sub-THz et fusion sensing-communication
La résolution spatiale sub-THz permet un sensing extrêmement précis. Le réseau peut détecter des micro-mouvements,des formes et des matériaux.
Cette capacité est exploitée pour améliorer le beamforming,mais aussi pour fournir des fonctions de perception environnementale avancées,une signature clé de la 6G.
12. Le mythe du “débit partout”
Un point crucial à comprendre est que le sub-THz ne permettra jamais du très haut débit partout. Il permettra du très haut débit très localement,dans des conditions soigneusement contrôlées.
La promesse de la 6G n’est pas l’uniformité,mais l’adaptabilité extrême.
Conclusion
Le sub-THz est la frontière physique la plus ambitieuse de la 6G. Il ouvre des possibilités inédites en termes de débit et de perception,mais impose des contraintes sévères en propagation,énergie et complexité système. La 6G ne réussira pas en déployant du sub-THz massivement,mais en l’intégrant intelligemment dans une architecture multi-bande,IA-native et contextuelle. Comprendre ces limites est indispensable pour distinguer la recherche crédible du discours spéculatif.