Technologie LiFi (Light Fidelity)

Le terme « LiFi », qui est l’acronyme de Light Fidelity, est né en 2011 . Le LiFi désigne les technologies de communication sans fil à base de lumière visible. On peut trouver également dans la littérature le terme anglophone « VLC » (Visible Light Communications). En général, le terme « LiFi » est plutôt dédié aux liaisons courtes distances en intérieur, tandis que le terme « VLC » est plutôt dédié aux liaisons en extérieur. On trouvera aussi le terme plus générique « OWC » qui englobe toutes les communications sans fil à base de sources lumineuses visibles ou non (Optical Wireless Communications).

Historiquement, ces dispositifs sont apparus à la fin des années 2000 . Cette technologie s’est fortement inspirée des avancées technologiques et des savoir-faire développés pour les télécommunications optiques fibrées. On peut trouver de nombreux points communs, par exemple les types de modulation et de codage des informations numériques, ainsi que certains circuits optoélectroniques. Cependant, trois principales différences en font une technologie à part. D’une part, il s’agit bien d’utiliser de la lumière visible (le spectre visible couvre la gamme de longueur d’onde de 380 nm à 780 nm environ [C3340]), et non l’infrarouge utilisé dans les télécommunications fibrées (longueur d’onde typique des lasers autour de 1,55 µm) [TE7115]. D’autre part, la propagation entre l’émetteur et le récepteur est a priori en espace libre, contrairement à la propagation guidée de la fibre optique. Enfin, la transmission d’informations se fait en même temps que la fonction éclairage, et les standards préconisés incluent de plus le contrôle de l’intensité lumineuse moyenne perçue. Ces trois points sont très importants, car ils ouvrent la porte à de nombreux champs d’application dans la vie courante, en levant les contraintes de sources lumineuses complexes et onéreuses, et en supprimant le besoin du support physique de la fibre. On peut trouver également de nombreux points techniques communs avec les technologies radiofréquences, type Wi-Fi ou Bluetooth, en commençant par le nom inspiré du Wi-Fi (Wireless Fidelity), mais au final comme nous le verrons cette technologie peut s’avérer surtout complémentaire des transmissions en radiofréquences.

De nos jours, les principales sources de lumière visible disponibles et adaptables à la technologie LiFi sont les LED (Light Emitting Diode) [IN18]. Depuis quelques années, celles-ci sont devenues fiables et peu onéreuses. Les LED peuvent être utilisées comme les lasers le sont dans les télécommunications optiques pour transmettre des données [TE7115]. Les sources lumineuses à LED présentes dans notre entourage ne sont donc plus de simples éclairages, mais des vecteurs de transmissions d’informations, comme la parole, l’image ou Internet, révolutionnant ainsi la fonction traditionnelle des lampes.

De plus, le développement des objets connectés dans des secteurs à forts impacts sociétaux (santé, maison connectée et ville intelligente, transports, ou multimédia par exemple) a provoqué une course à la miniaturisation et à la communication. La technologie a connu un développement très rapide ces dernières années, et elle est encore en pleine mutation. Des laboratoires de recherche et des industries se sont penchés sur son développement, et de nos jours plusieurs consortiums mondiaux regroupant des laboratoires académiques et des industriels (voir « Pour en savoir plus ») ont pris la dimension des bouleversements qu’est capable d’amener le LiFi (on peut citer par exemple d’une manière non exhaustive : LiFi-Consortium, la Smart Lightning Alliance en France, Visible Light Communication Consortium en Asie, voir les sites web dans le « Pour en savoir plus »).

L’article commence par décrire les principes génériques de la technologie LiFi, puis il examinera les principales caractéristiques, les avantages et inconvénients qui font que cette technologie présente un fort potentiel dans de très nombreux domaines, en complément des technologies à base de radiofréquences. Il présentera ensuite les aspects normatifs, encore en cours d’évolution d’ailleurs. Dans un second temps, quelques points particuliers sur la chaîne de transmission typique du LiFi seront examinés et quelques exemples applicatifs donnés pour illustrer l’intérêt de la technologie.