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Perspective Internet of Things

WLAN optique pour voitures connectées

4 juin 2018

La transmission de données par la lumière via des fibres polymères et un LAN optique sans fil apporte à l’industrie automobile de nouvelles opportunités.
IoT in Retail
Voyager en voiture autonome donne beaucoup de temps pour utiliser les médias. Alors que le chauffeur est plongé dans la lecture d’un livre, le passager installé à l’avant peut consulter l’actualité sur une tablette.  Mais la lumière servant à lire et le LAN sans fil ne proviennent pas d’un hotspot. Le revêtement du plafond fournit les deux – lumière et connectivité – par le biais de fibres optiques polymères (FOP).

Les POF, une alternative aux fibres de verre

Comme les fibres de verre, les fibres polymères consistent en un noyau transparent à travers lequel circulent les données. La différence est que celui-ci est en plastique et pas en verre. Le revêtement en plastique assure la protection et le blindage. Ces fibres optiques dites plastiques ont de nombreuses propriétés positives. Les câbles POF sont par exemple très fins, avec un diamètre d'environ deux millimètres, tout en étant plus robustes et beaucoup plus souples que la fibre de verre. Ils peuvent être installés de manière flexible à l'intérieur d'une voiture. Ils résistent également à la chaleur et aux vibrations d'un compartiment moteur afin de connecter les outils technologiques du véhicule.
Plus d’utilisateurs, plus de données, moins d’énergie ?
La précieuse gamme de fréquences disponibles pour la transmission sans fil conventionnelle pourrait ne plus être suffisante à l'avenir.

Autres usages des fibres optiques polymères

  • Peuvent venir s’ajouter au WLAN dans un réseau domestique ou remplacer celui-ci En tant que fibres rayonnantes latérales pour l'éclairage d'écrans en plexiglas ou d'enseignes.
Comme ligne de transmission pour les capteurs solaires (sollecteurs) pour diriger la lumière du soleil dans les pièces.
Comme ligne de transmission de la lumière en général pour séparer la source lumineuse de l'endroit éclairé.
Comme fibre de capteur pour la mesure simple de la déformation, de la pression ou de la luminosité
En tant que transmetteur rotatif pour la transmission de signaux optiques d'un axe fixe à un axe rotatif, par exemple pour les moteurs ou la robotique.
De plus, les câbles FOP ne conduisent pas l'électricité, ne génèrent pas de rayonnement et ne sont pas influencés par les champs électromagnétiques. Ces caractéristiques permettent de les poser facilement dans des gaines avec des câbles de 230 volts... L'installation et le raccordement sont faciles. Il n'est pas nécessaire d'utiliser des outils spéciaux coûteux comme ceux nécessaires pour épisser la fibre de verre. Les fibres polymères ont toutefois une atténuation plus élevée que les fibres de verre, ce qui a une influence négative sur le débit de données sur de plus longues distances. Néanmoins, il est possible d'atteindre des vitesses de transmission élevées sur de courtes distances, comme le câblage dans les véhicules. Les chercheurs du Centre d'application POF de l'Université de technologie de Nuremberg (POF Application Centre) ont déjà atteint des débits de données de plusieurs mégabits par seconde.
Questions au professeur Christian-Alexander Bunge (1ère partie)
Pourquoi avez-vous décidé de mener des recherches précisément sur les fibres polymères ?

Données et lumière pour l’intérieur du véhicule

Les fibres polymères sont utilisées dans le secteur automobile depuis les années 1990. Le bus MOST (Media Oriented Systems Transport), est par exemple un système de bus de terrain sériel avec des câbles POF que les constructeurs automobiles du monde entier utilisent pour transmettre des signaux audio, vidéo, voix et données dans les voitures. Imperméables aux interférences électromagnétiques, les câbles POF sont prédestinés à être utilisés dans les voitures électriques et leurs systèmes de batteries. Les fibres polymères peuvent également être utilisées pour fabriquer des textiles lumineux ou - si les fibres sont préparées localement - pour réaliser des structures et les contours lumineux les plus variés. Pourquoi alors ne pas combiner les deux ?
Des recherches intensives sur les fibres polymères sont en cours à l’Université des Télécommunications de Leipzig (HfTL). Les textiles POF mis au point à l’Institut des techniques de communication de l’HfTL peuvent par exemple être tendus sur la surface du revêtement de plafond d’une voiture. Grâce à ces fibres souples, les chercheurs illuminent ensuite non seulement l’intérieur du véhicule mais aussi des points précis, comme des lumières de lecture. Ce matériau spécial fournit même Internet.
La lumière peut être modulée de manière à transformer le revêtement du plafond en point d’accès de réseau local optique sans fil. Les appareils mobiles embarqués peuvent ensuite se connecter grâce au revêtement du plafond.
Questions au professeur Christian-Alexander Bunge (Deuxième partie)
Pourquoi l’accès à Internet en voiture ne se ferait-il pas via un point d’accès WLAN ?

Des lampes donnant accès à un WLAN optique

Les outils optiques des chercheurs de Leipzig transmettent la lumière et les données ensemble, que ce soit par câble ou sans câble. Les solutions de transmission optique de données sont aussi une spécialité du Fraunhofer Heinrich Hertz Institute (HHI). La Visible Light Communication (VLC) par l'éclairage des pièces est appropriée, entre autres, lorsque la communication sans fil conventionnelle pourrait interférer avec des systèmes sensibles, comme dans les hôpitaux ou les avions.

Autres usages du WLAN optique
  • Dans les hôpitaux, les connexions de données via la lumière de la salle d'opération peuvent être utilisées pour transmettre des images radiologiques à la salle d'opération ou pour commander un robot de chirurgie.
  • À bord d’un avion, la lumière de la lampe de plafond peut être utilisée pour fournir un accès Internet à tous les passagers et leur permettre par exemple de regarder des films en streaming sur leurs tablettes.
  • Sur les salons professionnels, l’éclairage des stands peut transmettre les informations  que l’exposant veut faire passer aux appareils mobiles des participants.
  • Le WLAN optique est une solution intéressante partout où des sources de lumière multiples sont disponibles, comme dans les bureaux en espaces ouverts, les salles de classes et de conférences.
Pour le WLAN optique, des lampes spéciales sont connectées à Internet via des lignes fixes ou des lignes électriques, fournissant une connexion de données via leurs lampes LED avec une composante électrique qui allume ou éteint rapidement la diode.
Là où l'œil humain ne remarque plus aucun clignotement, la photodiode de l'ordinateur portable ou du smartphone lit les informations du signal lumineux modulé. Le résultat est ce qu’on appelle le Light Fidelity network, soit en abbrégé Li-Fi.
Le WLAN optique pourrait aussi être utilisé dans la voiture connectée. Tout comme dans le cas des bâtiments, l’infrastructure est déjà en place. Nous avons en effet des réverbères. Équipés de LEDs de transmission de données incorporées, ceux-ci pourraient servir de points d’accès pour les véhicules de passage. Le seul prérequis est qu’il devrait y avoir entre les deux une ligne de mire.