Interview du PDG de pureLiFi, Alistair Banham

Qu’est-ce que le LiFi et comment fonctionne-t-il ? Quels sont ses principaux avantages par rapport au Wi-Fi ou à la RF, et comment résout-il les problèmes de sécurité ? Nous avons interviewé Alistair Banham, PDG de pureliFi, afin de comprendre comment le LiFi permet la communication sans fil.

Alistair Banham, PDG de pureLiFi

En quoi le LiFi est-il nécessaire ?

La connectivité est en pleine évolution. Le spectre doit accueillir toujours plus d’utilisateurs mobiles, et le nombre de dispositifs IoT devrait selon les prévisions atteindre les 20 milliards d’ici 2020.

Il est temps de préparer nos réseaux pour le futur, afin de répondre aux nouvelles demandes en termes de connectivité. Le LiFi permet d’utiliser un spectre plus de 1 000 fois supérieur au spectre utilisé pour les fréquences radio (RF). Le LiFi débloque dès aujourd’hui des données et une bande passante sans précédent.

Imaginez que chaque LED de nos bureaux, bâtiments et villes devienne un point d’accès à Internet sécurisé, haut débit et intelligent. Le LiFi est une communication mobile de données, haut débit, bidirectionnelle et entièrement en réseau qui utilise la lumière.

Comment fonctionne le LiFi ?

Lorsqu’un courant électrique est appliqué à une ampoule LED, un flux de lumière (photons) est émis par l’ampoule. Les ampoules LED sont des dispositifs semiconducteurs, ce qui signifie que l’éclat de la lumière qui les traverse peut être modifié à des vitesses extrêmement élevées. Cela nous permet d’envoyer un signal en modulant la lumière à des taux différents. Le signal peut alors être reçu par un détecteur qui interprète les changements d’intensité de la lumière (le signal) comme des données.

La modulation d’intensité est imperceptible à l’œil nu. La communication est donc tout aussi uniforme qu’avec d’autres systèmes radio, ce qui permet aux utilisateurs d’être connectés partout où il y a de la lumière LiFi. Cette technique permet de transmettre des données d’une ampoule LED vers un récepteur infrarouge (IR) à grande vitesse.

Qui a inventé le concept de LiFi et pourquoi ?

Le professeur Harald Haas avait prédit que la révolution numérique créerait la nécessité d’un spectre plus étendu afin de répondre à une demande croissante en termes de connectivité. Cela lui a donné l’idée d’expérimenter l’utilisation du spectre lumineux pour libérer des transmissions de données à haut débit.

Les prédictions de Haas sont devenues encore plus évidentes ces dernières années. Un important trafic sans fil a été déchargé sur les réseaux fixes via le Wi-Fi ou les femtocellules en 2016. Au total, 10,7 exaoctets de données mobiles ont été déchargés sur le réseau fixe tous les mois. (Cisco Visual Networking Index : Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016-2021, Livre blanc, 2017) Si le trafic de données mobiles continue d’augmenter comme prévu, le spectre de RF sera épuisé avant 2025. Pour rester connectés, nous devons absolument commencer à adopter dès aujourd’hui de nouvelles technologies de communication sans fil telles que le LiFi.

Le LiFi n’est pas un concept entièrement nouveau. Les communications par la lumière ont été conceptualisées pour la première fois par Alexander Graham Bell en 1880, lorsqu’il a inventé le photophone. Le photophone était un dispositif de télécommunications qui permettait de transmettre la parole via un faisceau lumineux. Un peu plus de 130 ans plus tard, le professeur Harald Haas a fait une démonstration de communication de données en utilisant le spectre lumineux lors de la conférence Ted Global en 2011, et lui a donné le nom de LiFi.

Il y a tout juste cinq ans que pureLiFi a présenté le premier système LiFi disponible dans le commerce : que s’est-il passé depuis ? À quelle vitesse le LiFi est-il déployé dans les applications réelles ?

pureLiFi est né à l’Université d’Édimbourg en janvier 2012, et depuis la société a obtenu plus de 10 millions de dollars (USD) de financement pour soutenir le développement et l’adoption de la technologie LiFi. Depuis la création de l’entreprise, nous avons sorti trois générations de produits LiFi qui ont été déployés dans plus de 14 pays, avec plus de 11 cas d’utilisation différents, notamment les environnements sans fil sécurisés, les solutions de bureau d’entreprise, les communications sans fil dans les zones hostiles aux RF et même les communications sous l’eau.

Offre de clé électronique pureLiFi

Quatre-vingts pour cent des données sans fil sont consommées à l’intérieur. C’est pourquoi l’adoption du LiFi a débuté dans des environnements intérieurs, de bureau et industriels. Cependant, le LiFi peut fonctionner à la lumière du jour, dans l’obscurité et même à la lumière du soleil, car la lumière modulée peut toujours être détectée. Le LiFi repose sur la détection des changements rapides d’intensité lumineuse, et non sur les niveaux absolus ou les variations lentes de luminosité provoquées par des perturbations naturelles de la lumière du jour ou du soleil. Il est très probable que l’éclairage public ou le mobilier urbain fourniront aussi à l’avenir des communications sans fil sécurisées et haut débit, offrant des points d’accès LiFi publics et alimentant des transports, villes et pays connectés.

Le LiFi peut offrir des avantages considérables dans cinq domaines essentiels.

Encombrement

Le Wi-Fi utilise des fréquences radio, et celles-ci sont très limitées. Les ordinateurs fixes ou portables, imprimantes, téléviseurs intelligents, smartphones et tablettes doivent se partager la bande passante. L’émergence d’un nombre toujours croissant d’objets connectés par le Wi-Fi (par exemple réfrigérateurs, montres, appareils photo) et le délestage de données cellulaires provoquent un encombrement et la dégradation des communications de données. Le LiFi utilise les fréquences d’ondes lumineuses, 1 000 fois plus nombreuses que les fréquences radio, et qui n’interfèrent pas avec ces dernières.

Densité

Imaginez un bureau de 460 mètres carrés avec 80 employés travaillant sur des tablettes et des ordinateurs portables sans fil. En général, pour chaque surface de 200 mètres carrés, on trouve un routeur Wi-Fi sans fil offrant un débit d’environ 1 Gbit/s. Cela signifie que l’ensemble du bureau se partage un total de 2 Gbit/s. Cependant, imaginez que l’ensemble de l’éclairage du bureau soit équipé du LiFi. Même si le bureau ne disposait, comme c’est souvent le cas, que de 100 lampes au plafond, cela lui permettrait de se partager plus de 4 Gbit/s (au débit de données actuel des produits pureLiFi). Et si ce n’est pas assez, il suffit d’ajouter des lampes supplémentaires. En revanche, il est impossible d’ajouter d’autres routeurs Wi-Fi, car ils interfèreraient les uns avec les autres. La quantité de données disponibles par mètre carré d’espace dans une pièce sera toujours plus importante avec le LiFi.

Sécurité

Les ondes radio passent à travers les murs et les plafonds. Ce n’est pas le cas de la lumière. C’est là toute la différence entre le Wi-Fi et le LiFi en termes de sécurité des données. Un intrus ou un pirate peut, depuis l’extérieur d’un bâtiment, accéder aux communications de données par Wi-Fi des ordinateurs à l’intérieur du bâtiment. Les données communiquées par LiFi sont accessibles uniquement dans le champ lumineux des LED.

Sûreté

Le Wi-Fi crée des interférences électromagnétiques (EMI), connues pour interférer avec les instruments des avions et l’équipement des hôpitaux, et est potentiellement dangereux dans les opérations à risque, telles que la production d’électricité ou d’énergie nucléaire, ou le forage pétrolier et gazier. Le LiFi utilise la lumière au lieu des ondes radio, ce qui est intrinsèquement sûr et ne crée pas d’interférences électromagnétiques.

Vitesse

Les anciennes versions de la norme Wi-Fi, comme l’IEEE 802.11a/g, spécifient des débits de données jusqu’à 54 Mbit/s. Cependant, les normes Wi-Fi les plus récentes, comme la norme 802.11ac, fournissent des technologies qui peuvent porter ces débits de données à 1 Gbit/s et plus. En effet, la norme 802.11ad offre des débits de données pouvant atteindre 7 Gbit/s. L’Université d’Édimbourg, partenaire de pureLiFi et où enseigne le professeur Harald Haas, le père du LiFi, a déjà démontré des débits de données de l’ordre de plusieurs gigabits par seconde (Gbits/s), ce qui est très prometteur pour cette technologie qui évolue rapidement.

Actuellement, les systèmes de pureLiFi fournissent des communications en duplex intégral de 43 Mbit/s, et offrent une densité de données largement supérieure aux autres solutions RF. En laboratoire, notre directeur scientifique Harald Haas a montré des débits de transmission de données de 11 Gbit/s à partir d’une seule LED.

Les premiers utilisateurs du LiFi ont beaucoup apprécié sa sécurité inhérente et la possibilité d’utiliser le LiFi dans les zones difficiles pour les RF, telles que les centrales électriques, les usines pétrochimiques et les hôpitaux. En raison de ses avantages en termes de densité des données, de sécurité et de services de localisation, le LiFi est de plus en plus fréquemment adopté dans les environnements de bureau en entreprise. Nous sommes convaincus que les applications du LiFi sont infinies. Partout où il faut à la fois de la lumière et des données, le LiFi peut fournir des communications sans fil haut débit, sécurisées et fiables. La technologie LiFi pourra étendre ses applications aux consommateurs privés à mesure que la demande de fréquences supplémentaires se fera plus pressante. Le potentiel du LiFi est si important qu’il aura des applications auxquelles nous n’avons pas encore pensé.

pureLiFi est en train de développer les composants et technologies liés à la sécurité qui permettent aux spécialistes dans ce domaine d’offrir des communications sans fil plus sûres. Le LiFi est beaucoup plus sûr que d’autres technologies sans fil, parce que la lumière peut être contenue dans un espace physique. Nous pouvons fermer portes et stores, et mettre en place des barrières physiques et des ajustements pour contenir et protéger la lumière. Nous pouvons créer les conditions qui nous permettent de confiner nos données sans fil.

Les protocoles de sécurité pour le cryptage et l’authentification peuvent être exploités dans les systèmes LiFi, pour des systèmes sans fil encore plus sécurisés.

Le LiFi est une technologie qui permet d’ouvrir jusqu’à 1 000 fois plus de fréquences pour les communications sans fil. Le LiFi est aussi une technologie gratuite et additive qui fonctionne aux côtés d’autres technologies sans fil comme le Wi-Fi et les réseaux cellulaires. Par exemple, si le signal lumineux envoyé à un dispositif LiFi est inférieur au seuil du récepteur, par exemple lorsque celui-ci se trouve dans la poche d’un utilisateur, il ne reçoit pas de données. Dans ce cas, les systèmes radio ou les réseaux cellulaires disponibles (le cas échéant), continuent de fournir des données. Lorsque les dispositifs reçoivent à nouveau la lumière, l’utilisateur peut continuer à profiter du LiFi.

pureLiFi travaille avec un large éventail d’entreprises dans le secteur des communications et de l’écosystème d’éclairage, telles que les opérateurs de télécommunications, les entreprises de routage et de commutation, les innovateurs en matière d’éclairage, mais aussi les fabricants de dispositifs mobiles et connectés, afin de fournir des solutions avec LiFi intégré. À mesure que la technologie LiFi évolue, le coût nécessaire pour la mettre en œuvre dans des dispositifs d’éclairage et mobiles suivra une voie similaire à celle de la technologie Wi-Fi. Beaucoup se souviendront que la technologie Wi-Fi était autrefois une clé électronique, avant de devenir le système de communications universel que nous connaissons aujourd’hui. Le LiFi suivra une évolution similaire et sera intégré dans des produits finis.

Clé électronique pureLiFi

Le LiFi peut offrir une connectivité partout où il y a de la lumière et où la communication est nécessaire. Le LiFi peut être intégré à la technologie courante des appareils électroménagers, véhicules, équipements de fabrication, etc. et transformée en technologie connectée intelligente. Le LiFi offre un nouveau support pour les communications sans fil et peut être utilisé pour connecter les derniers mètres d’un système d’IoT complet, afin d’envoyer et recevoir des données.

Le LiFi assure la communication en utilisant la même énergie que celle utilisée pour l’éclairage. Grâce à cette « réutilisation », l’augmentation de l’énergie nécessaire pour la transmission LiFi est potentiellement très limitée. En outre, les signaux LiFi pourraient être reçus par des cellules solaires capables d’exploiter l’énergie de la lumière ambiante. La combinaison du LiFi et des cellules solaires peut potentiellement créer un système de communications entièrement neutre sur le plan énergétique.

Aujourd’hui, pureLiFi peut fournir aux entreprises des systèmes LiFi pour déployer des réseaux LiFi. Nos systèmes LiFi sont composés d’un point d’accès (une lampe) et une clé électronique avec le logiciel nécessaire pour activer la solution. Nous travaillons également en partenariat avec des innovateurs du secteur de l’éclairage, afin d’intégrer notre technologie dans leurs unités d’éclairage.

pureLiFi est le moteur de la miniaturisation de la technologie LiFi. Le LiFi a la capacité d’être intégré à chaque dispositif mobile et LED à l’avenir.

Il est possible pour les développeurs de construire des systèmes rudimentaires de communication par lumière visible à partir de composants de la grande distribution. Cependant, ce n’est pas du vrai LiFi. Pour élaborer un vrai LiFi, c’est-à-dire haut débit, bidirectionnel et entièrement en réseau, les développeurs ont besoin de connaissances et de composants spécialisés.

Pour le moment, la technologie pureLiFi n’est interopérable qu’avec la technologie de notre partenaire. Par exemple, notre clé électronique LiFi-X fonctionne avec le luminaire Lucibel Ores. En fait, aucun produit LiFi issu de différents fournisseurs de technologies n’est actuellement interopérable.

pureLiFi travaille à changer cela en normalisant l’interopérabilité, et ce en soutenant la création d’un vaste écosystème de partenaires, des fournisseurs de puces et de commutateurs aux intégrateurs de dispositifs, en passant par les compagnies d’électricité et les utilisateurs finaux.

La normalisation est en cours dans la ligne de la norme IEEE 802.11 qui a récemment créé le Light Communications Study Group. C’est ce même groupe qui est chargé de la normalisation du Wi-Fi. Nous espérons que ces efforts de normalisation contribueront au final à faire de l’interopérabilité une composante intégrante de la 5G.

Interview du PDG de pureLiFi, Alistair Banham. Publié le 22 septembre 2017 par Farnell