Li-Fi, la lumière libre pour communiquer

Image provenant de http://www.naka-lab.jp/

Un système de communication sous-marin pour plongeurs développé par la compagnie Nakagawa Laboratories inc. du Japon.

L’œil humain est un organe complexe et fascinant que les scientifiques n’arrivent pas encore à reproduire. Et pourtant, il a des limites bien concrètes. Prenons par exemple la vitesse de traitement des images : au-delà de 10 à 12 images par seconde, l’œil n’arrive plus à voir les images séparément et une illusion de continuité est créée, phénomène qui nous permet d’apprécier les films et vidéos composés de 24 images par seconde et plus. Le même phénomène nous permet aussi de voir la lumière d’une lampe comme si elle n’oscillait pas, même si en réalité elle oscille, entre lumière et noirceur.

Image provenant de http://upload.wikimedia.org/

Illustration d'une fontaine de lumière de Daniel Colladon en 1884.

Des chercheurs de plusieurs universités et laboratoires de par le monde ont compris qu’il était possible de transmettre des données numériques en utilisant cette source, la lumière correspondant à «1» en code binaire et l’absence de lumière, à «0». Bien que le principe de transmissions de données par fibres optiques ait été découvert par Daniel Colladon et Jacques Babinet à Paris vers 1840, l’usage de la lumière «libre» (non confinée dans une fibre optique) comme mode de transmission de données numériques présente de nombreuses avenues de recherche et de développement. Cette technologie appelée VLC (pour Visible Light Communication) ou Li-Fi encore en évolution, nous laisse aujourd’hui entrevoir tout le potentiel qu’elle contient…

Le docteur Harald Haas est responsable de la chaire de recherche en communications mobiles à l’Institut de communications numériques de l’Université d’Édimbourg en Écosse. Les recherches en cours démontraient déjà au mois de mars 2010, la possibilité de vitesse de transmission de données supérieure à 100 Mbit/s. Aujourd’hui, les chercheurs de ce groupe pensent être en mesure  d’atteindre sous peu des vitesses de 600 Mbit/s.

Image provenant de http://cdni.wired.co.uk/

Cette équipe de recherche travaille sur différents projets de recherche et développement. Par exemple, ils conçoivent un système de communication Li-Fi pour que les passagers des avions commerciaux puissent avoir accès en vol à l’Internet transmis par la lumière LED au-dessus de leur tête. Ce projet est financé par le gouvernement allemand qui leur a octroyé une subvention de recherche de 700,000 Euros (922,000$). Ces systèmes Li-Fi peuvent aussi fonctionner aussi avec des lumières incandescentes, infrarouges et ultra violettes.

Image provenant de http://www.see.ed.ac.uk/

Ils projettent aussi de réaliser un projet de recherche avec le «Clinical Research Imaging Centre» du «Queen’s Medical Research Institute» de l’Université d’Édimbourg en Écosse. La technologie Li-Fi pourrait permettre de transmettre et partager les images de résonance magnétique (MRI) à travers un hôpital sans avoir à installer du câblage pour la transmission de ces données, lequel pourrait causer des interférences avec l’équipement ultrasensible de radiologie. Le docteur Hass s’est associé à d’autres chercheurs pour créer la compagnie VLC Ltd en démarrage à la recherche de fonds pour développer des applications technologiques.

Les résultats de recherche de l’équipe du docteur Hass publiés le 30 décembre 2011 sont disponibles en format PDF. Un second document de recherche de ce groupe de chercheurs, traitant de «Indoor Optical Wireless Communications», publié le 11 novembre 2011, est aussi disponible en format PDF.

Image provenant de http://www.hhi.fraunhofer.de/

Image provenant de http://www.hhi.fraunhofer.de/L’Institut Heinrich Hertz sise dans le centre de recherche Fraunhofer en Allemagne travaille sur des réseaux optiques de communication interne. Leurs systèmes ont atteint la vitesse record Image provenant de http://www.hhi.fraunhofer.de/actuelle de 800 MBit/sec. Les chercheurs de cet institut travaillent sur différents projets de recherche dans le domaine. Un de ces projets est la navigation optique. Ces systèmes sont conçus pour Image provenant de http://www.hhi.fraunhofer.de/le guidage là où les Systèmes de Positionnement Global (GPS) ne peuvent le faire : à l’intérieur des édifices, dans les tunnels, les sous-sols et à des endroits où la foule est très importante. Autre projet de recherche : les liaisons Internet optiques dans les avions (projet similaire au projet de l’équipe de recherche de l’Université d’Édimbourg).

Des chercheurs de l’Université Keio et de la compagnie Nakagawa Laboratories situées à Tokyo au Japon, travaillent aussi dans ce domaine de recherche.

Ce groupe travaille notamment au développement d’un système de communication optique sous-marin (underwater visible light communications) qui pourra permettre à un plongeur de communiquer avec un autre sous l’eau (voir l’image au début de cet article).

Ce système est composé d’un microphone intégré au masque de plongée associé à une torchère que le plongeur alignera sur un autre plongeur avec qui il voudra communiquer. Le groupe a aussi fait la démonstration d’un système de transmission audio (vidéo ci-dessous).

La compagnie LVX Minnesota aux États-Unis commercialise un système de communication optique sans fil pour l’Internet. Ils ont installé un système reliant 6 édifices commerciaux dans la ville de St-Cloud au Minnesota.

Image provenant de http://ronja.twibright.com/La compagnie Twibright Labs située en République Tchèque a conçu le système de communication optique RONJA, acronyme signifiant Reasonable Optical Near Joint Access, système qu’il commercialise depuis l’an 2000.  C’est un système de type «Free Space Optics». Il permet de transmettre des données en utilisant des faisceaux lumineux  à une vitesse de transmission de 10 Mbit/s en mode «full duplex Ethernet» liaison point à point (point-to-point link).

La configuration de base permet de créer des communications point à point jusqu’à 1.4 km (0.87 mi) de distance.

Image provenant de http://ronja.twibright.co

Ils utilisent une lumière rouge pour la plupart de leurs systèmes et une lumière infrarouge (invisible) pour le système «Inferno». Cette compagnie a installé jusqu’à présent 153 systèmes de communication utilisant cette technologie.

Image provenant de http://images.twibright.com/

Bien que n’utilisant pas la technologie LED, la performance de leur système et la technologie employée semble fort intéressante. La configuration de leur système est la suivante :

Image provenant de http://upload.wikimedia.org/

Lumière LED pour le système hybride en développement

Le professeur Mohsen Kavehrad du département de génie électrique de l’Université Pennsylvania State effectue aussi des recherches dans ce domaine. En janvier 2012, Le «National Science Foundation» (NSF) a approuvé la mise en place d’un «optical wireless applications Center» dans cette université. Ce groupe de chercheurs travaille notamment sur un système de localisation de marchandises pour un magasin à rayons. Un système hybride utilisant des données optiques et des fréquences radio permettrait aux clients de repérer un article dans un magasin.

Ce professeur a publié les résultats de ses recherches dans le journal scientifique «IEEE Communications Magazine» en décembre 2010.  (PDF)

Références

Nakagawa Laboratories          Wired.UK

Une réflexion sur “Li-Fi, la lumière libre pour communiquer

  1. Ping : Li-Fi, la lumière libre pour communiquer | LiFi (Light Fidelity) LED : transmettre du contenu multimedia par la lumière | Scoop.it

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