Li-Fi : utiliser la lumière pour un transfert de données.


La lumière a été utilisée pour transmettre des données (la voix) pour la première fois par Graham Bell en 1880. Il utilisait un miroir vibrant pour moduler le faisceau lumineux. Plus tard d'autres essais ont eu lieu avec lampes classiques et des cellules photoélectriques. Le cinéma a longtemps utilisé l'optique pour produire le son d'un film.

Dans ces deux exemples la source lumineuse est fixe, le modulateur est mécanique et la modulation est analogique. Au milieu du 20 ème siècle, des expériences ont permis de transmettre de la musique en modulant des lampes à incandescence. Mais leur inertie limite considérablement la bande passante et le résultat fût loin d'une transmission HIFI !

L'arrivée des LEDs pour l'éclairage des bâtiments à l'aide de LEDs a permis une grande économie d'énergie grâce à leur rendement lumineux exceptionnel. Mais ces dispositifs semi-conducteurs, cousins des transistors, peuvent être commutés à grande vitesse. Bien qu'alimentés en tension alternative à 50 Hz, l'œil perçoit un éclairage continu on peut donc les moduler à très grande fréquence sans gène pour l'éclairage ambiant.

La technologie Li-Fi utilise la lumière LED hachée pour transmettre de l'information. Le réseau de transmission est le réseau d'éclairage. A l'heure actuelle deux protocoles sont utilisés pour l'informatique nomade : le bluetooth et le WIFI. Ces deux dispositifs utilisent une partie du spectre de fréquences radio-électriques. On ne peut multiplier dans un espace donné le nombre de points d'émissions pour éviter une augmentation de la valeur du champ électromagnétique local et de risquer de générer des interférences qui diminuent l'efficacité de la transmission. De plus, la demande croissante d'échange de données amène à la saturation des bandes de fréquence utilisées : 3g, 4g, 5g, WIFI, bluetooth ... Des bandes de fréquences sont aussi utilisées par la TV-TNT et les liaisons micros utilisés dans les salles de spectacles.
On peut s'affranchir de ces limites et libérer de l'espace-fréquence en utilisant la lumière des LEDs pour transmettre des données. La bande passante théorique est supérieure à 10 Gbit/s, par lampe et éventuellement par couleur sans interférence entre les sources.

Le protocole de transmission a été défini par l'IEEE en 2015, il s'agit de la norme 802-15.7. Norme qui est parfaitement compatible avec l'accès à l'Internet sans fil, sans utiliser le réseau WIFI.

Les avantages du LI-FI sont importants :

- Economie : la lumière n'est pas amplifiée mais hachée et le réseau est déjà installé : c'est le réseau d'éclairage.
- Bande passante : jusqu'à 1 Gbit/s par lampe sans interférence.
- Pas de pollution électromagnétique.

Quelques applications "intérieures"

- Distribution de vidéo en Haute définition.
- Information ciblée sur une œuvre avec son éclairage particulier dans les musées
- Réseau alimentant les tablettes dans les salles de cours.
- Réseau entre l'administration et le médecins dans les hôpitaux.

A l'heure actuelle, l'hôpital de Perpignan est équipé d'un tel dispositif dans son service d'urgence. Cette installation a été effectuée par une "startup" émanant de l'Université de Versailles-St Quentin en Yvelines fondée par deux de ses chercheurs Cedric Mayer et Suat Topsu : OLEDCOM.

Bien que le LI-FI soit surtout adaptée aux tablettes numériques, des applications pour "l'extérieur" ont été étudiées.
Dès 2007, le Japon proposait un dialogue entre véhicules automobiles par l'intermédiaire des phares à led de jour, pour des services de sécurité et également, toujours dans le domaine automobile, une liaison véhicule-feux de circulation.

Les lampadaires dans les villes pourront être équipés pour transmettre des informations diverses sur la vie de la commune et du quartier.

Une autre application est possible le dialogue entre plongeurs à l'aide de lampes de poches équipées. Le milieu marin ne transmet pas les ondes électromagnètiques.

La façon de diffuser la lumière devient importante, pour une large distribution, l'éclairage indirecte sera utilisé et pour des utilisations plus confidentielles des lampes à ouverture de faisceau différentes (35°, 45° ...) pourront être disposées. Le métier d'éclairagiste devra s'adapter à ces nouvelles applications.

Les différentes utilisations décrites ci-dessus concernent principalement la voie descendante, les données peuvent être détectées par la caméra de la tablette ou du smartphone et décodées par une application. La voie montante, pour établir un dialogue, est faite en Infrarouge comme une télécommande de téléviseur. En attendant un éventuel équipement interne des appareils, plus simple de conception que les interfaces wifi actuelles, un dongle est utilisé.

Sécurité : la lumière ne traversant les murs, l'information reste confinée dans la pièce de travail. Quant on éteint l'éclairage la transmission est stoppée.


Retour sommaire