Li-Fi (Light Fidelity): quelle est la connexion via LED et comment fonctionne t-elle ?

Le Li-Fi (ou Light Fidelity) est une technologie sans fil innovante pour transmettre des données et des informations, en utilisant les ondes lumineuses émises par une ampoule LED au lieu des ondes radio. Grâce à ses caractéristiques uniques telles que la vitesse de transmission des données, la connexion sans fil en l’absence d’ondes radio, l’extrême sécurité et la précision, cette technologie pourrait bientôt remplacer la technologie Wi-Fi dans de nombreuses applications, notamment à l’intérieur. Les avantages du Li-Fi par rapport au Wi-Fi sont considérables. Li-Fi offre une bande passante plus élevée, une meilleure efficacité, disponibilité et sécurité, un transfert de données plus rapide.

Li-Fi, communication en lumière visible basée sur la technologie LED

Le Li-Fi est donc une forme de communication en lumière visible traçable aux communications optiques sans fil (OWC). Le terme a été utilisé pour la première fois en 2011 par un professeur de l’Université d’Édimbourg, Harald Haas , lors d’un discours sur la communication par lumière visible à TED Global, la conférence annuelle américaine consacrée à l’innovation et à la créativité. «Tout ce dont nous aurons besoin à l’avenir – a déclaré à cette occasion le prof. Haas – insérera une micropuce dans chaque appareil d’éclairage LED pour combiner les deux fonctions d’éclairage et de transmission de données sur un réseau sans fil ».

Avec Li-Fi, le haut débit est supérieur

Le monde est peut-être arrivé à un tournant dans la connectivité et la connexion sans fil. Face à une demande toujours croissante d’accès à Internet et de transmission de données et à la croissance exponentielle des objets et appareils connectés (Internet of Things – IoT), le wi-fi ne parvient pas à supporter de nouvelles augmentations de trafic. À l’inverse, le Li-Fi pourrait jouer un rôle important pour répondre à la demande croissante de données. Le spectre de la lumière visible est 10 000 fois plus grand que l’ ensemble du spectre radio. En plus d’une bande passante plus élevée, le LiFi peut atteindre des débits de données supérieurs à 10 Gbps , ce qui s’avère beaucoup plus rapide que le Wi-Fi. Nous pensons à un monde où la connectivité à haut débit est aussi omniprésente que les lumières de nos maisons et de nos villes. Imaginez des milliards de lumières LED connectant des milliards d’appareils intelligents qui envoient et reçoivent des données, alimentant la prochaine génération d’applications à large bande telles que des systèmes basés sur l’intelligence artificielle, l’informatique de pointe et la réalité augmentée. LiFi se prépare à devenir la plate-forme pour une nouvelle ère numérique alimentée par des milliards de connexions grâce à la lumière. Les projections du marché parlent déjà de prévisions de croissance à deux chiffres très importantes. En ce moment, des expériences sont en cours, tant à l’étranger qu’en Italie, et la technologie semble avoir atteint un tournant.L’un des pionniers de la technologie est la société pureLiFi, créée par le professeur Haas lui-même, qui rapporte des résultats intéressants. Parmi les autres acteurs du marché figurent des entreprises du calibre de Panasonic, Signify (Philips Lighting) et Siemens.

Li-Fi: comment ça marche ?

En s’appuyant sur la communication en lumière visible et en modulant l’intensité des LED individuelles, la technologie Li-Fi est capable de transmettre une grande quantité de données de manière efficace et sûre. Cependant, cette méthode d’envoi de données n’est pas une nouveauté au sens absolu. La télécommande de télévision que nous avons tous à la maison utilise une lumière infrarouge invisible pour envoyer des signaux. Le concept existe donc depuis un certain temps, mais il faut dire que grâce à la technologie LED, aux appareils IoT et à l’éclairage intelligent, il a été possible de l’étendre à de nouveaux systèmes d’éclairage …

Ampoule LED et driver LED au cœur du système

Le cœur du système est évidemment l’ ampoule LED et son driver LED qui lui permet d’être entraînée et qui donc, en contrôlant le faisceau lumineux, module également la transmission des données. Pour ce faire, le pilote de LED fournit un point d’accès dans lequel entrer la séquence de données à transmettre. De cette façon, dans le réseau Li-Fi, les lumières LED sont allumées et éteintes à une vitesse très élevée sans que cela soit perceptible à l’œil humain. Un récepteur d’impulsions lumineuses ou photo-détecteur (un capteur optique, tel qu’une caméra de téléphone portable), capable de détecter et de décoder les signaux transmis par la LED, convertit le faisceau lumineux en un signal électrique qui peut être lu par n’importe quel ordinateur ou appareil connecté à Internet. Tous les appareils utilisant la technologie Li-Fi doivent être équipés d’un lecteur de carte, ou dongle , qui agit comme une sorte de modem sans fil.

Technologie Li-Fi: composants, structure et fonctionnement du système

Un réseau sans fil basé sur la technologie Li-Fi nécessite un routeur pour offrir la même qualité qu’un réseau Wi-Fi. Un routeur LiFi permet une connexion réseau avec une connexion externe (câble fibre optique, ADSL, LAN) et connecte les appareils Internet des objets dans un rayon de 20 mètres. Grâce à la technologie Li-Fi, l’éclairage et le faisceau lumineux peuvent être atténués et les données peuvent toujours être transférées. Le transfert de données peut également se faire par réflexion. En outre, Li-Fi peut envoyer des données de manière bilatérale, ce qui permet à la fois le téléchargement et le téléchargement, et peut envoyer des données sans être intercepté. Il garantit ainsi une nouvelle forme de connectivité sans fil plus sécurisée.

La norme IEEE 802.15.7

Le Li-Fi est basé sur la norme dite IEEE 802.15.7 , un protocole similaire au 802.11 du Wi-Fi mais qui utilise la lumière visible comme moyen de transport physique, qui a une bande passante beaucoup plus large que les ondes radio.

Technologie: Li-Fi vs Wi-Fi

Les experts prévoient que le nombre d’appareils connectés à Internet augmentera de façon exponentielle. De plus, avec l’avènement de la 5G (c’est-à-dire des technologies et des normes de cinquième génération pour la téléphonie mobile), les réseaux devront être plus rapides et plus fiables…. Nous parlons de 1 Go par seconde pour une variété d’appareils, de 0 à ennemila. La consommation de données mobiles augmentera également. Les consommateurs veulent toujours être connectés aux autres et disposer d’un accès Internet sans fil rapide. De plus, de plus en plus de communications ont lieu entre les appareils (Machine-to-Machine) et de plus en plus d’appareils sont IoT (Internet of Things) . À mesure que le nombre d’appareils connectés à Internet augmente, une bande passante limitée réduit le taux de transfert de données.

Les réseaux Wi-Fi ne suffisent pas à soutenir la croissance de la connectivité

Cela signifie qu’une plus grande connectivité et des réseaux sans fil capables de répondre aux demandes du marché seront nécessaires. Face à un tel scénario, les technologies actuelles – les réseaux Wi-Fi en premier lieu – risquent de ne pas suffire. Pour cette raison, de nouvelles formes de transmission de données sans fil sont testées pour résoudre le problème. En ce sens, la technologie LiFi offre une alternative intéressante au WiFi, dépassant en fait ses limites et proposant: une vitesse de transmission des informations 100 fois supérieure à celle du Wi-Fi , un plus haut débit , une plus grande sécurité dans l’envoi des données et une fiabilité accrue. De plus, l’un des inconvénients de la communication Wi-Fi est lié à la génération de champs électromagnétiques qui limitent voire excluent son utilisation dans certains environnements critiques comme dans les domaines médical et militaire. Le Li-Fi offre une technologie alternative valable permettant une transmission efficace des données, notamment dans des environnements fermés, et sans émission d’ondes radio. En matière de sécurité, les réseaux Li-Fi sont beaucoup moins «attaquables» et présentent moins de points faibles que le WLAN (Wireless Local Area Network). En plus d’apporter des avantages significatifs par rapport aux technologies sans fil existantes, la technologie Light Fidelity est conçue pour être intégrée aux appareils intelligents.

  1. Sécurité du réseau Li-Fi

Un réseau LiFi transmet des données et des informations avec une plus grande protection de la vie privée . Les données sont en effet transmises dans une certaine plage optique (là où arrive la lumière LED) et ne peuvent franchir les murs d’une pièce ou en tout cas des barrières physiques. Pour intercepter des données ou pirater le réseau (par exemple avec des techniques telles que Man-In-The-Middle ou l’ usurpation de paquets ), vous devez être physiquement présent dans l’environnement où se trouve la source de lumière. Cela élimine toute possibilité d’intrusion ou d’interception par des tierscomme cela est plutôt possible dans les réseaux utilisant des signaux radio, dont la portée dépasse largement les limites physiques de l’installation, notamment dans le cas d’antennes à gain élevé ou à sensibilité extrêmement élevée (par exemple dans le cas des réseaux Lora ).

  1. Li-Fi: aucune interférence

Li-Fi n’utilise pas de signaux de radiofréquence. De cette manière, il surmonte le problème des interférences liées à la surpopulation des régions du spectre. Grâce à cet énorme avantage, le Li-Fi se prête à être utilisé dans certains environnements où il pourrait autrement interférer avec l’équipement présent ou avec les signaux présents. Un exemple avant tout est la salle d’opération ou l’hôpital en général. Mais aussi dans les avions, dans le domaine de la défense et dans les usines chimiques à haut risque.

  1. Géolocalisation

La technologie LiFi vous permet de diriger l’émission de lumière LED avec une grande précision et exactitude . Les informations peuvent être dirigées vers un point précis ou vers la zone spécifique où la lumière arrive, tandis que les zones ombrées restent sans recevoir de données. De plus, Li-Fi permet une communication bidirectionnelle.

  1. Haute vitesse de LiFi

Comme déjà mentionné, le Li-Fi peut atteindre des débits de données près de 100 fois plus rapides que le Wi-Fi . Et sa vitesse n’est pas ralentie par le nombre d’appareils connectés ou la quantité de données téléchargées ou téléchargées.

  1. Li-Fi vs Wi-Fi: bande passante plus élevée

Le spectre des ondes lumineuses est 10 000 fois plus grand que le spectre des ondes radio. Si l’on pense que, grâce au développement de l’IoT (Internet of Things), d’ici quelques années on aura au moins 50 objets connectés dans une maison , on peut imaginer les bénéfices d’une telle technologie. Par rapport au Wi-Fi, dans lequel la bande est plutôt facilement saturée …

  1. Densité des données

Le Li-Fi nous permettra de surmonter les limites du Wi-Fi et d’autres technologies sans fil. Alors qu’avec le Wi-Fi, la quantité de données pouvant être transmises est limitée, avec le Li-Fi, la connexion sera rapide même avec plusieurs appareils connectés en même temps. On parle de plus de 10/15 Gbps .

  1. Simplicité des composants

Les composants nécessaires pour fabriquer un appareil à technologie Li-Fi sont beaucoup plus simples que ceux requis pour le Wi-Fi ou le Bluetooth. Tout ce dont vous avez besoin est une ampoule LED , une caméra et un lecteur de carte ou un dongle … il n’est pas nécessaire d’installer des antennes ou des répéteurs spéciaux: vous pouvez utiliser les ampoules LED de votre maison, de votre magasin et un jour vous pouvez déjà utiliser les lampadaires dans la rue. Le niveau de lumière minimum pour que le Li-Fi fonctionne le mieux est d’environ 60 lux .

  1. Coûts de Li-Fi

Les coûts des composants et donc d’un système LiFi sont généralement faibles. Une solution Li-Fi devrait être moins chère qu’une solution sans fil. Par exemple, dans un bureau ou un supermarché, les coûts seraient liés à ceux du système d’éclairage LED déjà prévu ou existant.

  1. Efficacité énergétique du Li-Fi

En utilisant le même réseau pour éclairer et envoyer des données et des signaux, des économies d’énergie considérables sont possibles . Pour envoyer des informations, Li-Fi fonctionne également avec une lumière qui semble être éteinte à l’œil humain.

  1. Capillarité du réseau

Chaque point lumineux pourrait se transformer en un point pour recevoir et envoyer des données. Cela signifie qu’un jour il sera possible d’utiliser des réseaux de points lumineux déjà présents partout: les lampadaires d’une ville, les lampes LED des maisons, les projecteurs des magasins et des centres commerciaux, les plafonniers des bureaux …

  1. Aucun risque pour la santé

Bien qu’avec de nombreux si et mais, on parle beaucoup de la façon dont les émissions de radiofréquences et d’ondes électromagnétiques peuvent nuire à la santé humaine … Avec LiFi, le problème ne se pose pas.

Conclusion

Le Li-Fi semble être un système de transmission de données intéressant car il présente des caractéristiques particulières telles que l’absence d’interférence avec les signaux radio et le plus grand degré de confidentialité dû à la portée optique du signal.Ces caractéristiques ne le placent donc pas en concurrence directe avec les systèmes wi-fi et radiofréquences existants en général, mais lui réservent plutôt une niche de marché liée à des applications particulières telles que le secteur biomédical, la défense, le secteur avionique.

Les principales limites de la technologie LiFi peuvent être résumées dans les aspects suivants:

  1. La distance (portée) est limitée par rapport à d’autres technologies telles que le Wi-Fi. Précisément parce que la portée est optique et que le Li-Fi ne peut pas surmonter les obstacles opaques ou les barrières physiques telles que les murs, il est en fait nécessaire d’installer un terminal dans chaque environnement que vous souhaitez connecter au réseau.
  2. Parce qu’il utilise la lumière visible, LiFi ne peut pas être utilisé en l’absence de point lumineux et cela peut représenter une limitation dans le type d’application et dans les situations dans lesquelles cette technologie peut être utilisée. Il faut en effet que les lumières soient toujours allumées, même pendant la journée. De plus, d’autres sources lumineuses peuvent interférer avec le signal… même la lumière du soleil peut créer des interférences et donc des problèmes.
  3. À ce jour, aucun terminal utilisateur (pc / ordinateur portable, etc.) n’est né avec des interfaces pour ce système.
  4. Pour le moment, il n’y a que des expériences et des projets pilotes et la technologie n’est pas encore arrivée à maturité, de sorte que certains doutes demeurent. Tout est encore à vérifier sur le terrain!

Li-Fi: quelles applications

La technologie Li-Fi est actuellement testée dans différents types d’applications, de l’éclairage des musées à la création de réseaux sans fil dans les supermarchés et les magasins, de l’éclairage sur les navires et les avions à l’utilisation dans l’environnement de la ville intelligente.

Li-Fi dans le commerce de détail

Parmi les premières entreprises à avoir réalisé des projets de connexion sans fil utilisant la lumière dans le commerce de détail, on trouve Philips Lighting , désormais Signify , qui se concentre depuis quelques années sur la technologie Li-Fi et les produits d’éclairage intelligents. Déjà en 2015, une expérimentation lancée dans le supermarché de Lille en France a permis d’utiliser l’éclairage LED et la technologie Li-Fi pour transmettre des informations aux consommateurs via les smartphones sur les produits, les promotions et les remises. La technologie reposait sur le géo-marketing et le marketing de proximité : il suffisait d’avoir son téléphone face à une source lumineuse et, selon la position à l’intérieur du magasin, des informations, des fiches produits et des promotions arriveraient. La georefenzialità de la technologie Lifi est certainement un avantage dans les applications de vente au détail, car elle vous permet de tirer parti de la possibilité d’enregistrer le chemin de l’utilisateur, le temps passé et le comportement individuel des clients dans un magasin. Pas seulement. À l’intérieur d’un magasin, d’une salle d’exposition ou d’un centre commercial, le Li-Fi peut aider les utilisateurs à se repérer dans l’espace en indiquant où se trouvent les produits, accessoires, services et en indiquant le moyen le plus court pour les atteindre. Cela nous permet naturellement d’améliorer l’ expérience utilisateur , l’expérience d’achat, et de laisser un souvenir positif dans la mémoire des consommateurs.

Li-Fi au bureau

Dans les bureaux, le Li-Fi permet de fournir une connexion haut débit à haut débit, permettant de transmettre des données et des vidéos en haute qualité à la fois en upload et en téléchargement et, en même temps, de faire des appels vidéo et des vidéoconférences sans le «Typique» problèmes de ligne. L’avantage du modèle de communication innovant est naturellement combiné avec une plus grande efficacité énergétique liée à l’utilisation de lampes LED. Bien que l’adoption du LiFi puisse encore prendre beaucoup de temps, il existe des applications dans lesquelles cette technologie peut déjà faire la différence. Par exemple, en cas de saturation du haut débit via wi-fi. Au bureau, le Li-Fi propose donc une connexion sans fil rapide et haut débit vous permettant de gérer des images et des fichiers volumineux en moins de temps. À l’avenir, le Li-Fi offrira non seulement un éclairage dans le bureau, mais surtout une connectivité sans fil meilleure et plus sûre dans les zones de travail aux côtés des appareils IoT et des systèmes d’ éclairage intelligents . En utilisant la lumière, l’accès au réseau peut être contrôlé et modulé plus efficacement. Par exemple, l’éclairage ambiant dans un bureau peut permettre d’accéder à un réseau invité, tandis que les lampes de bureau peuvent donner accès à des parties spécifiques d’un réseau d’entreprise avec des droits d’accès attribués. De ce point de vue, la lumière visible conduirait à une servitisation du secteur de l’éclairage(c’est-à-dire un déplacement de l’attention du produit – l’ampoule – vers le service).

Streaming et visioconférence avec LiFi

Dans le monde des affaires, le Li-Fi pourrait à terme faciliter certains types de services. Par exemple, la possibilité de consommer des contenus multimédias tels que des vidéos, des fichiers musicaux ainsi que des flux en direct depuis leurs smartphones ou autres appareils mobiles pratiquement partout où ils se trouvent, à condition qu’ils soient exposés à des LED compatibles Li-Fi. La diffusion en direct Li-Fi peut également être utile pour des événements tels que des conférences, des conventions, des réunions, des expositions, des cérémonies, etc. Selon un rapport de Go-Globe , 82% des consommateurs préfèrent regarder la vidéo en direct d’une entreprise plutôt que de lire les publications sur les réseaux sociaux, et les vidéos en direct sont regardées trois fois plus longtemps que les vidéos qui ne sont pas «en direct». L’utilisation du LiFi dans ce sens pourrait donc offrir de nouvelles opportunités …

Li-Fi dans les musées

À l’instar des applications de vente au détail et commerciales, l’utilisation combinée de LED et de lumière visible pour l’éclairage des musées peut aider à:

Mieux orienter les visiteurs en indiquant le chemin à suivre à l’intérieur du musée ou de la zone

Fournir des informations sur des œuvres individuelles

Communiquer des informations de service, des promotions ou d’autres informations aux visiteurs

Fournir un système de géolocalisation

Augmenter l’efficacité énergétique globale

Certaines expériences ont également été lancées en Italie – par exemple dans le parc archéologique de Pompéi – dans le but de créer un modèle technologique intégré modulaire et flexible , basé sur les technologies Internet des objets et VLC et visant à la gestion intelligente et durable du site archéologique.