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Les données passent par... la lampe !

Ridha Loukil

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Les données passent par... la lampe !

© Philips ; D.R.

- La technologie de transmission d'informations sans fil par les lampes LED progresse à grands pas. Les applications sont attendues dans trois à cinq ans.

À Rueil-Malmaison (Hauts-de-Seine), Schneider Electric exhibe une démonstration technologique pour le moins insolite : l'accès sans fil à Internet sans utiliser de technologie radio, de type Wi-Fi ou UMTS. Ici, il suffit de placer le PC portable dans le champ de la lampe de bureau, ou sous un simple plafonnier, pour que la connexion Web s'établisse ! L'information est transmise par la source lumineuse de façon purement optique vers le micro-ordinateur. Le débit atteint 4 Mbit/s sur une distance de 2,5 m.

Connue sous le sigle anglais VLC (Visible Light Communication), cette technologie de communication progresse à pas de géant, puisque Siemens a annoncé avoir obtenu en laboratoire un débit record de 100 Mbit/s sur une distance de 1 mètre. De quoi comparer prochainement la VLC à la fibre optique, rien moins. Le projet européen Omega, lancé au début de l'année sous la houlette de France Télécom, en fait d'ailleurs l'une des technologies clés pour 2010 en matière de réseaux domestiques sans fil à large bande. Le résultat obtenu par Siemens s'inscrit dans cette ambition.

Principe : cette technologie transpose à la lumière visible ce qui se fait déjà dans le domaine de l'infrarouge. À savoir, transmettre des données numériques en contrôlant la modulation de la lumière émise par une lampe à diodes électroluminescentes blanches (LED). Pour récupérer les données, il suffit alors de disposer dans le champ de la lampe un photorécepteur capable de détecter les impulsions lumineuses et de les traduire en impulsions électriques.

Exploiter l'infrastructure de l'éclairage

La modulation s'opère à des fréquences si élevées - jusqu'à 20 MHz -, qu'elle reste imperceptible par l'oeil humain. « L'utilisateur ne remarque rien. Il perçoit juste un flux lumineux continu », assure Olivier Bouchet, ingénieur-chercheur à Orangelabs, le centre de recherche de France Télécom, engagé dans le suivi et l'évaluation de cette technologie. Le choix des LED comme source lumineuse n'est pas fortuit. Ces LED représentent la technologie d'éclairage du futur. L'automobile, les feux de circulation, les lampadaires publics... l'emploi des LED, jusqu'alors réservé à des applications niches, s'étend à l'éclairage général. Les produits lancés récemment par Philips, Osram ou General Electric le démontrent.

Ce choix est dicté par un besoin de performances. « L'éclairage fluorescent est trop lent. Il offre à peine plus de 10 Kbit/s de débit. Plus rapides et plus faciles à contrôler, les LED disposent d'un potentiel de communication de 500 Mbit/s sur une distance de 10 mètres », explique Masao Nakagawa. Il est professeur à l'université Keio, au Japon, et président de VLCC, le consortium de recherche réunissant autour de cette technologie le gratin de l'industrie électronique nipponne, l'américain Agi-lent et le coréen Samsung. Exploiter l'infrastructure de l'éclairage constitue le premier atout de la communication VLC. D'autant que l'éclairage est synonyme d'ubiquité. On trouve des lampes électriques partout : à la maison, au bureau, dans la rue, dans les lieux publics et même dans un parking, un tunnel ou, pourquoi pas, au fond d'une cave.

D'ailleurs, « cette technologie se marie à merveille avec celle des courants porteurs en ligne, qui sera mise à contribution pour acheminer les données jusqu'aux lampes via les lignes électriques », remarque Olivier Bouchet. Pas besoin d'allocation de fréquence dans le spectre hertzien, pas de risque de perturbation des équipements électroniques alentour, pas de danger particulier pour la santé... Les avantages sont également nombreux par rapport aux technologies radio.

Selon le spécialiste de France Télécom, la technologie serait prête pour une industrialisation en 2010. Le marché pourrait ainsi démarrer dans les trois à cinq ans à venir, avec des applications niches où les technologies radio sont inopérantes, voire exclues. Parmi les démonstrations réalisées au Japon et en Corée du Sud figurent la diffusion d'informations sur le trafic routier vers les automobilistes, et ce, à partir des feux de signalisation ; ou encore une offre de services de divertissement aux passagers des avions à partir de la petite lampe située au-dessus de leur siège, la distribution de contenus aux patients d'un hôpital à partir de bornes multimédias, l'envoi de la présentation d'une oeuvre d'art vers le guide électronique des visiteurs dans un musée, ou la transmission du texte de la bande sonore d'une émission télé vers le terminal d'un malentendant.

Il semble toutefois difficile d'envisager l'accès à Internet. « Ce service nécessite un accusé de réception des paquets de données transmis. Or, il n'existe pas de canal de transmission dans ce sens. Quoique des prototypes bidirection-nels aient été démontrés au Japon », estime Olivier Bouchet. En effet, la technologie VLC se limite à un mode de diffusion à l'instar de la radio ou de la télévision. Schneider Electric a contourné le problème en utilisant comme voie de retour une liaison infrarouge au standard IrDA.

Améliorer le traitement du signal

Le fonctionnement dans le domaine du visible n'offre pas que des avantages. S'il est synonyme d'ergonomie pour l'utilisateur, il rend le photorécepteur très sensible au "bruit" (parasitage) provenant d'autres sources lumineuses : soleil, écran d'ordinateur, téléviseur, reflets... Sans compter que le moindre obstacle coupe net la communication. Aussi, les chercheurs concentrent-ils leurs travaux sur le traitement du signal, point clé de l'amélioration de fiabilité de ce mode de communication.

Enfin, pour l'augmentation du débit, les chercheurs butent sur une limite physique : la bande passante actuelle des LED est de 20 MHz. D'autant que la lumière blanche est produite à partir d'une diode bleue revêtue d'un phosphore jaune. « Ce revêtement présente l'inconvénient d'introduire un temps de rémanence préjudiciable pour le débit. C'est pourquoi nous avons choisi de travailler sur la longueur d'onde de la lumière bleue en utilisant un filtre. Procédé que nous avons breveté en 2002 et que tout le monde met en oeuvre aujourd'hui », explique Jean-Louis Lovato, directeur de projets optoélectroniques chez Schneider Electric.

Une autre voie prometteuse réside dans la transmission parallèle des données sur les LED composant la lampe. C'est ainsi que le Nakagawa Labs, au Japon, a obtenu 1 Gbit/s. Au prix d'une électronique bien plus complexe, car il faut alors contrôler chacune des LED, individuellement.

DE L'IMPULSION LUMINEUSE... À L'IMPULSION ÉLECTRIQUE

La technologie VLC (Visible Light Communication) consiste à transmettre des données numériques en modulant la lumière de la lampe à des fréquences très élevées, imperceptibles par l'oeil humain. Un photorécepteur, situé dans le champ lumineux de la lampe, détecte ces variations et les traduit en impulsions électriques.

Les avantages - Exploite l'infrastructure d'éclairage existante - Ne perturbe pas les équipements électroniques sensibles - Ne présente pas de risque particulier pour la santé Les limites - Contrainte de directivité comme pour l'infrarouge - Communication unidirectionnelle de la lampe vers le récepteur - Forte sensibilité au "bruit"

VERS UN PROTOTYPE INDUSTRIEL EN 2010

- Les chercheurs de Siemens, en Allemagne, ont réussi à transmettre via un flux de lumière 100 Mbit/s de données sur une distance de 1 m, à partir d'une matrice de 20 LED blanches modulées en bloc à 20 MHz. Ce record mondial succède à celui de 40 Mbit/s détenu jusqu'alors par l'université d'Oxford, en Angleterre. - Le record de 40 Mbit/s s'inscrit dans le cadre du projet européen Omega qui vise le développement de réseaux domestiques sans fil à haut débit. Piloté par France Télécom, ce projet associe vingt partenaires dont Siemens, Infineon, Thomson et l'Institut Fraunhofer. Objectif : parvenir d'ici à la fin de 2010 à un prototype industriel délivrant 100 Mbit/s de données sur une distance de 2 m.

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