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Perspective - Réseaux du Futur

Li-Fi : ombre et lumière sur la Toile

20 juin 2017

Les réseaux Li-Fi font maintenant de l’ombre au Wi-Fi, d’ores et déjà qualifié de « classique ». La raison en est simple : le Li-Fi est caractérisé par une vitesse de plus de 10 gigabits par seconde (Gbit/s).
Li-Fi : les réseaux de données utilisant la lumière présentent un intérêt tout particulier pour l’industrie.
Les réseaux Li-Fi transfèrent les données à la vitesse de la lumière, ce qui fait qu’ils sont autrement plus rapides que n’importe quel système Wi-Fi électromagnétique. Lorsque les appareils sont connectés via Wi-Fi, les données peuvent être transférées à une vitesse pouvant atteindre jusqu’à 100 Mbit/s. Avec un réseau Li-Fi, des taux de transmission stable de 10 Gbit/s ou plus sont envisageables. Selon l’Université d’Edimbourg, les ondes lumineuses offriraient un spectre 1000 fois plus important pour la transmission de signaux que les ondes électromagnétiques. Le professeur allemand Harald Haas mène à son université des recherches sur la transmission de données par le biais de la lumière. Haas, qui est à l’origine de l’expression Light Fidelity, estime que toutes les bandes de fréquence libres seront épuisées d’ici 2025. Le Li-Fi, (appelé parfois aussi Communication à la Lumière Visible) pourrait donc être la  solution de l’avenir. 

Des données venant des lampes

Le principe du Li-Fi est facile à expliquer. Les experts supposent que celui-ci sera assuré dans les bureaux et bâtiments résidentiels via des lampes spéciales.
De par sa douille, un telle lampe Li-Fi obtiendra non seulement l’énergie électrique mais aussi un accès au réseau de données, par exemple via Powerline ou Ethernet. À l’aide d’une photodiode, la lampe peut aussi cueillir les signaux lumineux des appareils. Les smartphones, ordinateurs portables et tablettes Li-Fi-compatibles sont en ligne comme ils le seraient à partir d’un point d’accès Wi-Fi.  
La lumière n’a pas à être allumée en permanence, et il n’y a pas de vacillements perceptibles. Si la source de lumière est éteinte, les données sont transférées via une lumière infrarouge invisible.
Cela dit, le Li-Fi demande toujours un contact visible constant entre le transmetteur et le récepteur sans obstacles. Si les ondes électromagnétiques peuvent passer les murs et qu’un point d’accès Wi-Fi peut aisément servir un certain nombre de pièces, les choses sont moins simples avec le Li-Fi. Chaque bureau aurait par exemple besoin d’être équipé techniquement. De manière à ce qu’un utilisateur ne perde pas la connexion à chaque instant en travaillant avec un appareil mobile tel qu’une tablette ou un smartphone.

Le Li-Fi complique la tâche des pirates informatiques

Ce qui semble à première vue embarassant peut s’avérer être un avantage. Le Li-Fi apporte un haut niveau de sécurité de par son fonctionnement. Contrairement aux réseaux Wi-Fi qui sont vulnérables aux attaques des pirates, le Li-Fi n’est accessible à des tiers que s’ils se trouvent dans la même pièce que le point d’accès Li-Fi. En effet, la portée du Li-Fi n’est que de quelques mètres.
Le Li-Fi Consortium essaie de savoir à quoi pourraient ressembler les concepts d’application pour le Li-Fi. Cette association sectorielle a été fondée en 2011 par le fournisseur technique norvégien IBSENtelecom, le spécialiste israélo-américain en LED Supreme Architecture et l’allemand Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS). Basé à Dresde, le Fraunhofer IPMS a déjà créé quelques applications directes pour produits Li-Fi. On compte parmi ceux-ci le GigaDock Li-Fi, un verrou de données partagées robuste et rapide venant remplacer les câbles courts et connecteurs mécaniques.

Jusqu’à 100 Gbit/s : station d’accueil avec données turbo

« Notre station d’accueil consiste en un appareil mobile et une station de base », explique le Dr Alexander Noack, expert en Li-Fi chez IPMS. « Les informations ne passent que si les transmetteurs optiques des deux appareils sont tout près l’un de l’autre. » Des vitesses pouvant atteindre jusqu’à 12.5 Gbit/s sont aujourd’hui possibles, et même 100 Gbit/s devraient être possibles à l’avenir. Le Fraunhofer IPMS a aussi présenté un point d’accès Li-Fi à divers salons professionnels. Le point d’accès sans câble transmet des données jusqu’à 30 mètres à une vitesse atteignant jusqu’à 1 Gbit/s, sans interférences.
Après tout, le point d’accès Li-Fi apporte à chaque appareil une réception optimale avec bande passante complète, contrairement aux réseaux Wi-Fi dont les bandes passantes et canaux interfèrent les uns avec les autres et se ralentissent. « C’est l’avantage de cette technique », ajoute Noack. « Une autre possibilité serait d’envoyer des données dans une direction uniquement afin de transférer de grandes quantités de données à tout un groupe d’utilisateurs en même temps. »
Selon le Fraunhofer Institut, le Li-Fi pourrait aussi bientôt faire partie du paysage quotidien au niveau des cartes de circuit remplaçables que l’on retrouve dans n’importe quel appareil électronique. Après tout, les cartes de circuit ont toujours été connectées via des câbles à haute fréquence et des raccords mécaniques fragiles. Ceci limite l’espérance de vie des modules s’ils sont remplacés et ont à être reconnectés. Les modules Li-Fi pouvant être soudés directement sur les plateaux apportent une solution sans câble.

Industrie 4.0 : orchestrer les machines à la vitesse de la lumière

Les industries de la production et la fabrication sont un secteur dans lequel le Li-Fi pourrait s’avérer particulièrement utile. Après tout, la sécurité est primordiale partout où des infrastructures cruciales ont vocation à être connectées.
Noack explique : « Le rayon limité du Li-Fi est ici un avantage, puisque ses limites géographiques sont celles des murs de l’usine. Simultanément, les robots de productions, les courroies de transmission et machines ont en général un endroit défini sur le site de production et n’évoluent qu’au sein d’un espace confiné dans des zones bien définies ». Le résultat est qu’il est facile de s’assurer que le contact visible entre la lumière et la diode photographique est maintenu en permanence.  
De plus, les connexions via ondes lumineuses n’ont à être maintenues que lorsqu’elles sont vraiment nécessaires. Dès qu’une information a été transférée, le signal est interrompu. La grande vitesse de transmission des données signifie aussi peu de temps de latence dans un contexte industriel. Grâce à la Li-Fi, les machines peuvent être orchestrées littéralement à la vitesse de la lumière.
L’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a déjà témoigné son intérêt pour cet outil. Un groupe de travail dédié, le IEEE working group, tente maintenant de standardiser le Li-Fi. Le Fraunhofer IPMS pense quant à lui que l’engouement autour du Li-Fi va engendrer des produits et des application concrètes d’ici 2022 : « Dans cinq ans, l’industrie et les consommateurs utiliseront des réseaux connectés par la lumière », dit Noack.