Li-Fi

Den Li-Fi (eller Lys Fidelity ) teknologi er en trådløs kommunikasjon basert på bruken av synlig lys av bølgelengde mellom 480 nm (670 THz , blå-grønt) og 650 nm (460 THz , orange-rød). Mens Wi-Fi bruker en radiodel av det elektromagnetiske spekteret utenfor det synlige spekteret , bruker Li-Fi den synlige (optiske) delen av det elektromagnetiske spekteret . Prinsippet med Li-Fi er basert på koding og sending av data via amplitudemodulasjonen til lyskildene (scintillasjon umerkelig for øyet), i henhold til en veldefinert og standardisert protokoll .

Li-Fi er en type VLC- system ( Visible Light Communication ). Det skiller seg fra kommunikasjon med laser , optisk fiber og IrDa ved sine protokolllag. Li-Fi-protokolllag er egnet for trådløs kommunikasjon opptil ti meter.

Navnets opprinnelse

Den akronymer Li-Fi og Wi-Fi finner sin opprinnelse i ordet Hi-Fi som er forkortelse for det engelske begrepet for High Fidelity og som på fransk betyr "High Fidelity". Begrepet Wi-Fi ble brukt til Wireless Fidelity (av Backronym-baserte slagord wifi-allianse, begrepet er ikke et akronym, men bare et ordspill med Hi-Fi) der begrepet Trådløs (trådløs) refererer til bruk av radiobølger . Forkortelsen Li-Fi står for Light Fidelity der Light refererer til lys. Dette begrepet ble foreslått for første gang av Harald Haas  (in) , professor i mobilkommunikasjon ved University of Edinburgh , på TED-konferansen i 2011.

Historisk

Den første demonstrasjonen av optisk kommunikasjon går tilbake til 1880 da Alexander Graham Bell , kjent for oppfinnelsen av telefon , viste sin photophone stand til å overføre lyden av stemmen hans over flere hundre meter med sollys. Det var den første trådløse kommunikasjonsteknikken som ble utviklet, lenge før radiokommunikasjon dukket opp, som vil sette fototelefonen i glemmeboken. Alexander Graham Bell vil si om denne oppfinnelsen: “  Kan fantasien forestille seg fremtiden for denne oppfinnelsen?  " ( " Vår fantasi kan fortelle oss hva som vil være fremtiden for denne oppfinnelsen? " ).

Utviklingen av Li-Fi er sterkt korrelert med utviklingen av lysdioder eller lysdioder, siden de er de eneste lyskildene (sammen med lasere ) som har veldig rask bytteevne (opptil en milliard ganger per sekund). Så tidlig som 2005 var det i Japan og Frankrike de første eksperimentene i Li-Fi-kommunikasjon med LED-armaturer ble gjort kjent, og forløperne innen dette feltet var forskerne ved Keiō University i Tokyo , University of 'Edinburgh og de fra Universitetet i Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines .

Siden 2010, med generaliseringen av lysdioder, inkludert i byggebransjen, har flere akademiske og industrielle aktører begynt å studere og utvikle Li-Fi-løsninger. Veiene som er utforsket inkluderer: Smart Lighting Engineering Center, COWA, UC-Light Center, University of Oxford og Fraunhofer Institute .

I Frankrike har LISV-laboratoriet ved Universitetet i Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines forsket på dette feltet siden 2005, spesielt rundt kommunikasjonsapplikasjoner mellom kjøretøyer som bruker LED-frontlykter. I Skottland grunnla Harald Haas PureLifi ved University of Edinburgh for å utvikle teknologien sin.

Den første applikasjonen av Li-Fi er dens lavhastighets ensrettet versjon, også kalt "VLC" eller Visual Light Communication . Det gjør det mulig å geografisk plassere mennesker i bygninger takket være en unik lyssignatur for hver armatur fanget på en dedikert mobil enhet. Mange store grupper og nyetableringer jobber med kommersialisering av disse løsningene.

I Paris, under en konferanse, gjorde France Télévisions og en oppstart en offentlig presentasjon av denne teknologien med lyd- og videostreamingdemonstrasjoner av den offentlige gruppens programmer.

I april 2016 lanserte EdF et eksperimentelt Li-Fi utendørs belysningsprosjekt i Camille Claudel- distriktet i Palaiseau .

I februar 2018Den første utgaven av Global LiFi Congress avholdes på Palais Brongniart , en internasjonal kongress dedikert til LiFi, og har som mål å gjøre det mulig for forskere og produsenter å skape synergier for å utvikle LiFi.

Prinsipp for drift

Et Li-Fi-system består av to hovedblokker: en overføringsblokk og en mottaksblokk mellom hvilken den optiske kanalen settes inn. Datastrømmen som skal overføres er da som følger:

I praksis kan overførings- og mottaksmodulene utstyres med optiske enheter (linser, speil, filtre osv.) Som gjør det mulig å forbedre kvaliteten på dataoverføringen.

Fordeler med Li-Fi

Li-Fi har mange fordeler som kommer på den ene siden fra bruk av lys og på den andre siden ved bruk av lysdioder:

Begrensninger

Li-Fi tvinger brukeren til å være nær og i direkte visning av en arbeidsarmatur (for eksempel tak- eller bordlampe). Li-Fi-utstyr kan ikke hente nettverket når det ligger i lommen på et plagg.

Den tilbyr en kort rekkevidde (bare noen få meter for toveiskommunikasjon) og er begrenset av ugjennomsiktige skillevegger som møbler eller vegger. I tillegg må transmisjoner eksistere samtidig med naturlig forstyrrelse fra sollys og andre lyskilder.

I 2018 er et begrenset antall Li-Fi-produkter tilgjengelig.

Standardisering

Li-Fi-kommunikasjon utføres i henhold til kommunikasjonsprotokollen etablert av den internasjonale komiteen IEEE 802 ( lokale og storbynett ). 802.15.7-standardiseringsprotokollen spesifikk for kortdistanse optisk kommunikasjon ble definert av den samme komiteen. Sistnevnte tar hensyn til de forskjellige kildene til forstyrrelser og tar sikte på å overholde gjeldende helseregulasjoner.

Denne standarden definerer PHY-laget og MAC-laget som skal brukes for å utvikle kompatible løsninger på global skala. Det tar også hensyn til mobiliteten til optisk overføring, dens kompatibilitet med kunstig belysning i infrastrukturen, mangler som kan være forårsaket av interferens generert av omgivende belysning. MAC-laget gjør det mulig å etablere koblingen med de vanligste høyere lagene, som de som brukes i TCP / IP-protokoller . Endelig er standarden i samsvar med gjeldende forskrifter om brukernes øyesikkerhet .

Standarden definerer tre PHY-lag i henhold til planlagte strømningshastigheter. PHY I-laget er etablert for utendørsbruk. PHY I opererer fra 11,67  kb / s til 266,6  kb / s . PHY II-laget gjør det mulig å oppnå datahastigheter fra 1,25  Mb / s til 96  Mb / s . PHY III-laget er egnet når flere emitterende kilder brukes i henhold til en bestemt moduleringsmetode kalt Color-Shift Keying (CSK). PHY III opererer fra 12  Mb / s til 96  Mb / s .

Modulasjonsformatene som anbefales for PHY I og PHY II er on-off keying (OOK) og variabel pulsposisjonsmodulering (VPPM) koding. The Manchester som koder brukes for PHY I og II PHY lag omfatter klokken i de overførte data ved å representere en logisk 0 etter en OOK symbol på "01" og en logisk en ved en OOK symbol av "10" med en DC-komponent. Dette punktet er viktig fordi DC-komponenten gjør det mulig å unngå lysets utryddelse under en langvarig sekvens med 0-logikk.

Flytekapasitet

Maksimal gjennomstrømning varierer veldig, avhengig av teknologien som brukes av lyssenderen. Datahastigheter på flere gigabit per sekund er oppnådd med mikro-lysdioder, og flere hundre gigabit per sekund med lasere. I praksis er disse prisene mye lavere på grunn av materielle begrensninger.

I 2015 muliggjør Li-Fi en nedlink på 10 Mb / s, og en uplink på 5 til 10 Mb / s.

I 2018 tilbyr forbrukerproduktene som gir best ytelse teoretiske hastigheter fra 10 til 40 megabit per sekund.

Kommersielle applikasjoner

En første kommersiell applikasjon kan observeres i et supermarked i Euralille , hvor kunder kan geolokaliseres ved hjelp av armaturer som sender ut i Li-Fi og bærbare mottakere, og guides til nåværende kampanjer.

I desember 2015, byen Issy-les-Moulineaux installerer Li-Fi på det franske spillekortmuseet i anledning den midlertidige utstillingen "The Beautiful Loop of the Seine". Den besøkende låner et nettbrett utstyrt med en Li-Fi-nøkkel for å få tilgang til en turistguide ved hjelp av denne teknologien.

I 2016 var Courbevoie den første franske kommunen som installerte denne teknologien innen Maison de la famille, en struktur dedikert til familier og tidlig barndom. Denne tilnærmingen er en del av loven om nøkternhet, gjennomsiktighet, informasjon og konsultasjon i spørsmål om eksponering for elektromagnetiske bølger ( Bee law ).

Merknader og referanser

  1. (in) [video] Harald Haas: Trådløse data fra hver lyspære , TED-konferanse i 2011.
  2. (in) Smart Lighting Engineering Center
  3. Cowa , www.bu.edu , åpnes en st februar 2014./
  4. UC-Light Center
  5. "  Oxford University  " (åpnet 4. november 2013 )
  6. HHI Fraunhofer Institute
  7. "  WEB  " , på WEB (åpnet 8. august 2020 ) .
  8. [Video] Frankrike TVer og OLEDCOMM på LeWeb2012 - Paris
  9. "  Kommuniserende belysning opplevd på Palaiseau  " , på lesechos.fr ,27. april 2016(åpnet 21. september 2016 )
  10. "  Members Communiqué  " , på ITU (åpnet 31. mars 2021 )
  11. (i) "  IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks  " , IEEE,2011
  12. (in) Harald Haas, "  Lifi is a paradigm-shifting technology 5G  " , Anmeldelser i fysikk ,2017( les online )
  13. BatiActu (2015) Og hvis vi surfet på internett takket være lys , Av GN, 09/11/2015
  14. "  LiFi skifter til høy hastighet  " (åpnet 3. mai 2018 )
  15. Dejeu 2015
  16. "  Det franske museet for spillkort i Issy adopterer Li-Fi for en ny utstillingsguide  ", Club Innovation & Culture CLIC France ,7. mars 2016( les online , konsultert 22. juni 2017 )
  17. "  LiFi, hva er utfordringene for morgendagens selskaper?"  » , Seine Ouest Digital (åpnet 22. juni 2017 )
  18. 01net , "  Li-Fi inviterer seg til museet for omvisning  " , på 01net (åpnet 22. juni 2017 )
  19. "  Courbevoie, den første byen som kobler deg til Internett med" Li-Fi "  " , på latribune.fr ,19. oktober 2016

Se også

Bibliografi

Dokument brukt til å skrive artikkelen : dokument brukt som kilde til denne artikkelen.

Relaterte artikler

Eksterne linker