Li-Fi, 150 fois plus puissant que le Wi-Fi

Le Li-Fi ou Light Fidelity est une technologie de communication sans fil basée sur l’utilisation de la lumière visible comprise entre la couleur bleue (670 THz) et la couleur rouge (480 THz). Alors que le Wi-Fi utilise la partie radio du spectre électromagnétique, le Li-Fi utilise quant à lui le spectre optique. Le principe du Li-Fi repose sur l’envoi de données par la modulation d’amplitude des sources de lumière selon un protocole bien défini et standardisé.

Le Li-Fi se différencie de la communication par laser, par fibre optique et de l’IrDa par ses couches protocolaires. Les couches protocolaires du Li-Fi sont adaptées à des communications sans fil jusqu’à une dizaine de mètres, soit légèrement plus que Bluetooth.

Origine du nom

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Les acronymes Li-Fi et Wi-Fi trouvent leur origine dans le mot Hi-Fi qui est l’abréviation du terme anglophone pour High Fidelity et qui signifie en français « Haute Fidélité ». Le terme Wi-Fi a été utilisé pour Wireless Fidelity où le terme Wireless se réfère à l’usage des ondes radio. L’acronyme Li-Fi signifie Light Fidelity où Light se réfère à la lumière. Ce terme a été proposé pour la première fois par Harald Haas, professeur de communication mobile à l’université d’Édimbourg, lors de la conférence TED en 2011 ¹.

Historique

La première démonstration de communication Li-Fi date de 1880 où Alexander Graham Bell, connu pour l’invention du téléphone, démontra son photophone capable de transmettre sur plusieurs centaines de mètres le son de sa voix en utilisant la lumière du soleil. Ce fut la première technique de communication sans fil réalisée bien avant l’apparition des communications radio qui feront passer aux oubliettes le photophone. Alexander Graham Bell dira à propos de cette invention : « Can imagination picture what the future of this invention is to be!. »(« notre imagination peut-elle nous dire ce que sera le futur de cette invention ? »).

Le développement du Li-Fi est fortement corrélé au développement des diodes électroluminescentes ou LED puisqu’elles sont les seules sources de lumière (avec les lasers) à avoir des capacités de commutations très rapides (jusqu’à un milliard de fois par seconde). Naturellement, c’est au Japon, pays de la LED, que les premières expériences de communications Li-Fi avec des luminaires LED se feront connaître en 2005 ; les précurseurs dans ce domaine étant les chercheurs de l’université de Kieo à Tokyo.

Depuis 2010, avec la forte croissance des ventes de LED et leur apparition dans les bâtiments, de nombreux acteurs académiques et industriels se sont lancés dans l’étude et le développement de solutions Li-Fi. Les activités de recherche les plus significatives étant : Smart Lighting Engineering Centre², COWA³, UC-Light Centre⁴, université d’Oxford⁵ et Fraunhofer Institute⁶. En France, c’est l’université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines qui mène depuis 2007, des travaux de recherche dans ce domaine autour d’applications de communication entre véhicules en utilisant les phares à LED présents sur ceux-ci.

De nombreux grands groupes (Siemens⁷, Samsung, Toshiba, Casio) et startups (LVX Systems USA⁸, PureVLC GB⁹, Nagakawa JP¹⁰) travaillent sur la commercialisation des premiers produits compatibles Li-Fi. En France, la société OLEDCOMM France LiFi¹¹ propose déjà une première famille de solutions Li-Fi compatibles pour des applications de géolocalisation indoor et de transmission audio/vidéo. Cette société a été partenaire de France Télévisions à l’occasion de la conférence LEWEB 12¹² à PARIS pour y présenter la première présentation publique de cette technologie avec des démonstrations de streaming audio et vidéo de programmes du groupe public¹³.

Intégrateur Li-Fi pour OLEDCOMM, la société FAIREFAIRE¹⁴ propose des équipements pour l’événementiel et l’animation commerciale¹⁵.

Standardisation

Une communication Li-Fi est réalisée selon le protocole de communication établi par le comité international IEEE 802 (réseaux locaux et métropolitains).

Ce standard définit la couche PHY et la couche MAC à adopter afin de développer des solutions compatibles à l’échelle mondiale. Le standard est capable de délivrer des débits suffisants pour transmettre de l’audio, de la vidéo et des services multimédia. Il tient également compte de la mobilité de la transmission optique, de sa compatibilité avec les éclairages artificiels présent dans l’infrastructure, des déficiences qui peuvent être causées par les interférences générées par l’éclairage ambiant. La couche MAC permet de réaliser la liaison avec les couches hautes plus communes comme celles utilisés dans les protocoles TCP/IP. Enfin, le standard se conforme à la réglementation en vigueur sur la sécurité oculaire des usagers.

Le standard définit trois couches PHY selon les débits envisagés. La couche PHY I a été établie pour des applications en extérieur. PHY I opère de 11,67 kb/s à 266,6 kb/s. La couche PHY II permet d’atteindre des débits de 1,25 Mb/s à 96 Mb/s. La couche PHY III est appropriée lorsqu’on utilise plusieurs sources émettrices suivant une méthode de modulation particulière appelée color shift keying (CSK). PHY III opère de 12 Mb/s à 96 Mb/s.

Les formats de modulation préconisés pour PHY I et PHY II sont les codages on-off keying (OOK) et variable pulse-position modulation (VPPM). Le codage Manchester utilisé pour les couches PHY I et PHY II englobe l’horloge dans les données transmises en représentant un 0 logique par un symbole OOK de « 01 » et un 1 logique par un symbole OOK de « 10 » avec une composante continue. Ce point est important car la composante continue permet d’éviter l’extinction de la lumière lors d’une suite prolongée de 0 logiques.

Source : Wikipedia.org