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Quand Internet passera par la lumière

LIFI

Les ampoules à incandescence rendent de bons et loyaux services depuis un siècle, mais, désormais interdites sur le continent européen, elles ont cédé la place aux LED qui consomment dix fois moins d’énergie et dont la durée de vie est trente fois supérieure à celle des ampoules classiques. Avantage supplémentaire, leurs applications ne se limitent pas à l’éclairage : on voit émerger des produits « intelligents » dotés de fonctions supplémentaires, dont la possibilité de se connecter à internet, que ce soit sur un ordinateur portable ou un smartphone. Oublié le wifi, vive le LIFI (ou Light Fidelity) !

En réalité, l’idée de se servir de la lumière pour créer un réseau sans fil n’est pas nouvelle. Chacun a entendu parler des signaux de fumée employés par les naufragés pour tenter d’attirer l’attention. Ce que l’on sait moins, c’est qu’à l’époque de Napoléon, une grande partie de l’Europe était constellée de télégraphes optiques, connus sous le nom de sémaphores.

Alexander Graham Bell, l’inventeur du téléphone, estimait que son invention la plus importante était le photophone, un appareil dont le miroir dirigeait les vibrations créées par la parole vers un rayon lumineux.

Tout comme le fait d’espacer (ou de moduler) les volutes de fumée peut former un SOS en alphabet morse, la communication par lumière visible module rapidement l’intensité du signal lumineux pour coder les données en mode binaire, zéros et uns. Les émetteurs-récepteurs lifi ne clignotent pas pour autant, car les modulations sont trop rapides pour être perceptibles à l’œil nu.

wifi contre lifi

La demande croissante pour les données sans fil soumet la technologie wifi actuelle – qui utilise le spectre des fréquences radio et micro-ondes – à une pression gigantesque. On estime que le nombre d’appareils mobiles, dont la croissance est exponentielle, dépassera les dix milliards d’ici à 2019. A cette date, le volume d’information échangée devrait avoisiner trente-cinq quintillions (10

L’un des principes fondamentaux des communications est qu’à son volume maximum, le transfert de données est proportionnel à la largeur de la bande disponible pour les fréquences électromagnétiques. Le spectre radio étant très utilisé et très régulé, il n’y a tout simplement pas assez d’espace supplémentaire pour satisfaire la demande croissante. Or, le lifi a la capacité de se substituer au wifi par ondes radio et micro-ondes.

 

A l’inverse des fréquences lumineuses du spectre électromagnétique, sous-exploitées, celles qui les entourent sont très encombrées. Philip Ronan, CC BY-SA

Le potentiel du spectre de la lumière visible en ce qui concerne les communications est énorme, d’autant qu’il n’est ni exploité ni régulé. La lumière LED peut être modulée très rapidement : des chercheurs du programme Ultra-Parallel Visible Light Communications, financé par l’EPSRC (Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques au Royaume-Uni), ont constaté des débits montant jusqu’à 3,5 Gb/s (gigabits par seconde) avec une seule LED bleue, et jusqu’à 1,7 Gb/s avec de la lumière blanche.

Contrairement aux émetteurs wifi, les télécommunications optiques sont cantonnées aux murs d’une seule pièce. Cette restriction offre un avantage clé : la sécurité des données émises en lifi. Une fois les rideaux tirés, personne n’est en mesure de vous espionner depuis l’extérieur. Une série de lampes fixées au plafond peuvent envoyer différents signaux à différents utilisateurs. L’énergie de l’émetteur peut être localisée, exploitée de manière plus efficace, et n’interfère pas avec les sources lifi voisines. Cette absence d’interférence est un autre avantage par rapport au wifi. Les communications par lumière visible sont donc naturellement sécurisées, et pourraient éviter aux voyageurs en vol de devoir passer en mode avion.

Autre avantage, le lifi utilise les lignes électriques existantes, si bien qu’aucune nouvelle infrastructure n’est nécessaire.

 

Schéma de fonctionnement d’un réseau lifi. Boston University

Connecter l’Internet des objets

L’Internet des objets est une vision très ambitieuse, celle d’un monde hyperconnecté où les objets communiquent entre eux de manière autonome. Votre frigo pourra par exemple informer votre smartphone que vous n’avez plus de lait, et même en commander pour vous. Des capteurs situés dans votre voiture vous préviendront directement par texto si vos pneus sont trop usés ou insuffisamment gonflés.

Vu le nombre « d’objets » susceptibles d’être recouverts de capteurs et d’appareils de contrôle, puis reliés au réseau et connectés, le débit nécessaire pour permettre à tous ces appareils de communiquer est très important. La société de conseil et de recherche dans le domaine des techniques avancées Gartner prédit que 25 milliards d’appareils de ce type seront connectés d’ici à 2020. Sachant que la majorité des informations ne devront être transmises que sur une courte distance, le lifi est la solution idéale – sinon la seule – pour concrétiser tout cela.

Plusieurs entreprises proposent déjà des produits destinés aux communications par la lumière visible. Le Li-1st de pureLiFi, société basée à Édimbourg, commercialise une solution Plug-and-Play toute simple offrant une liaison Internet « point à point » de 11,5 Mbits/s, comparable au wifi première génération. Autre exemple : le français Oledcomm, qui exploite la nature sécurisée du lifi pour équiper les hôpitaux.

De nombreux défis technologiques restent à relever, mais le lifi est en passe de devenir une réalité. Dans l’avenir, le fait d’appuyer sur l’interrupteur ne vous procurera pas que de la lumière !

Pavlos Manousiadis, Research Fellow, University of St Andrews;
Graham Turnbull, Professor, Head of the School of Physics and Astronomy, University of St Andrews
Ifor Samuel, Professor of Polymer Optoelectronics, University of St Andrews

La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation.

The Conversation