Le Li-Fi, la lumière au service de l’Internet sans-fil : comment ça marche et pourquoi ça va remplacer le Wi-Fi

L’acronyme Li-Fi vous rappelle le Wi-Fi ? À juste titre, puisqu’il s’agit d’une technologie qui permet de se connecter à Internet sans-fil. Le Wi-Fi connait un grand succès, notamment parce qu’il a l’avantage de pouvoir traverser les murs. Ce qui lui permet de couvrir de larges zones en réseau.

À la différence de ce dernier, le Li-Fi utilise la lumière pour diffuser un signal à la portée plus restreinte. Cependant, cette technologie encore discrète présente de nombreux autres atouts. Elle offre notamment des débits ultra rapides, qu’il est impossible d’atteindre avec le Wi-Fi. Elle présente également des avantages non négligeables sur le plan écologique, ou encore du point de vue de la santé.

Fonctionnement, avantages, inconvénients, déploiement. Nous vous expliquons tout ce qu’il y a à savoir sur ce système de communication révolutionnaire dans ce dossier dédié.

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💡 Le Li-Fi, qu’est-ce que c’est ?

Le Li-Fi est l’abréviation de « Light Fidelity ». Au même titre que le Wi-Fi, le Li-Fi est une technologie de communication sans-fil qui permet de se connecter au web.

Sa particularité est qu’il utilise la lumière pour transmettre les données en haut débit. Le Wi-Fi utilise quant à lui les ondes radio pour ce faire. Ainsi, le Li-Fi se base sur la partie visible du spectre électromagnétique. Le Wi-Fi s’appuie à l’inverse sur la partie non visible. Cette technologie révolutionnaire fait partie de la famille des VLC (Visible Light Communications).

Fini la traditionnelle Box Internet. Avec le Li-Fi, il suffit d’un luminaire LED pour se connecter à Internet. Ce dernier envoie des informations par le biais de signaux lumineux. L’appareil récepteur (ordinateur, smartphone ou tablette) décrypte ensuite les données.

Selon Oledcomm, il est actuellement possible de connecter jusqu’à huit appareils dans un rayon de un à cinq mètres, avec un seul luminaire Li-Fi. Voici comment cela fonctionne plus en détail.

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🤔 Comment fonctionne le Li-Fi ?

Le Li-Fi dispose d’un mode de fonctionnement semblable au Morse et ses impulsions. Pour transmettre ses signaux, le Li-Fi a besoin de deux éléments principaux, qui sont un émetteur et un récepteur.

Les émetteurs se matérialisent sous la forme d’ampoules LED infrarouges équipées de cette technologie. Ces dernières produisent le signal optique en modulant leur intensité, au moyen de millions de micro scintillements par seconde. Ces variations sont si rapides, qu’elles ne peuvent être perçues par l’œil humain.

En pratique, voici les différentes étapes de fonctionnement du Li-Fi :

• L’information est dans un premier temps codée, afin de sécuriser la transmission, qui peut être facilement altérée par son environnement (le canal optique).
• Ces données sont ensuite converties en un signal lumineux grâce à un circuit électronique (le routeur Li-Fi), qui se charge d’envoyer le signal vers une ou plusieurs LED. Pour ce faire, la lumière subit des variations d’intensité, en fonction de ce que requièrent les données à transmettre.
• Une fois émise, la lumière se propage ensuite dans l’environnement. Elle subit des déformations causées notamment par les obstacles qu’elle y rencontre.
• Après avoir été déformé, le signal lumineux finit par arriver jusqu’au récepteur. Ce dernier le capte avant de le convertir en signal électrique.
• Le signal est enfin transmis à l’ordinateur ou à l’appareil associé au récepteur. Ce dernier décode ensuite les informations, qui peuvent alors être lues.

Il est possible d’équiper les appareils émetteurs et récepteurs, de dispositifs visant à améliorer la qualité de la transmission.

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👍 Quels sont les avantages du Li-Fi ?

Les avantages de cette technologie de communication sans-fil par lumière sont multiples. Ce qui en fait une alternative de choix pour l’avenir. Le Li-Fi apporte une solution à diverses problématiques :

• La sécurité : la lumière n’étant pas capable de traverser les murs, les données sont transmises dans une zone relativement restreinte. Ce qui rend les échanges ultra sécurisés et limite les risques de piratage. Le Li-Fi représente une bonne alternative pour les entreprises, cabinets d’avocat et agences gouvernementales, d’autant plus exposés aux cyberattaques.
  
• La vitesse : la technologie offre actuellement des débits ultra rapides dépassant le Gbit/s . À terme et avec les avancées technologiques, le Li-Fi pourrait devenir la technologie d’échanges de données la plus performante, en proposant des débits jusqu’à 100 fois plus élevés que le Wi-Fi. D’autre part, le fait que la transmission se limite à une zone de faible envergure garantit moins de latences, et une plus grande stabilité.
  
• La santé : à l’inverse du Wi-Fi, le Li-Fi n’utilise pas d’ondes électromagnétiques, et est en ce sens non nocive pour l’Homme. Cette technologie peut ainsi se présenter comme salvatrice dans des lieux qui accueillent des personnes fragiles, ou malades, comme des hôpitaux, Ephad ou crèches par exemple.
  
• Pas d’interférences : les ondes lumineuses ne génèrent aucune interférence. Elles peuvent de ce fait être utilisées dans des zones où l’usage du Wi-Fi n’est pas souhaitable : à bord des avions, blocs opératoires, etc. Par ailleurs, le fait qu’il n’utilise pas de radiofréquences, rend le Li-Fi compatible avec d’autres technologies de communication sans-fil telles que la 4G, la 5G ou le Wi-Fi.
  
• L’environnement : les ampoules LED que le Li-Fi utilise consomment 80 % d’énergie en moins qu’un éclairage classique. En effet, et en plus de transmettre des données, ces lampes peuvent être utilisées pour leur fonction première : éclairer. Par ailleurs, le Li-Fi requiert deux fois moins d’électricité que les bornes Wi-Fi.

👎 Quels sont les inconvénients du Li-Fi ?

Bien que les avantages de cette technologie soient nombreux, elle présente également quelques limitations, qui expliquent notamment pourquoi elle est difficile à mettre en place :

• Une portée limitée : il est nécessaire de se trouver dans le rayon de diffusion de la lumière pour pouvoir capter le signal. Ainsi, sa portée est relativement restreinte et se limite à 10 mètres tout au plus.
  
• Un coût d’installation élevé : étant donné que le Li-Fi ne peut pas traverser les milieux opaques, il est nécessaire d’installer de nombreux points pour couvrir un large espace en réseau sans-fil. Ce qui peut rapidement faire gonfler la facture.
  
• De possibles perturbations : bien que la lumière produite par un émetteur Li-Fi ne puisse être perturbée par des radiofréquences, elle peut en revanche être altérée par d’autres sources lumineuses comme la lumière du soleil, ou d’autres appareils. Par ailleurs et si les lampes à LED n’émettaient que de la lumière bleue, le débit fourni serait optimal. Or, le spectre lumineux est complété par du phosphore qui émet de la lumière blanche, indispensable pour nous éclairer. Ce dernier dégrade les performances du débit de manière significative.
  
• Une compatibilité limitée : étant donné que très peu d’appareils sont compatibles avec cette technologie à l’heure actuelle, il est nécessaire de s’équiper d’un périphérique externe pour recevoir le signal (exemple : dongle USB).
  

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🆚 Comparatif entre le Li-Fi et le Wi-Fi

Le Wi-Fi propage des ondes radio, qui ont l’avantage de traverser les murs. Il assure ainsi une portée suffisante pour couvrir de larges zones. Dans le cas inverse, le signal peut être élargi avec un répéteur.

En revanche, le Wi-Fi présente un danger pour la santé, du fait qu’il propage des ondes nocives : les hautes fréquences. Ces dernières ont été classées comme potentiellement cancérigènes par le Conseil de l’Europe. Le Li-Fi est quant à lui une solution plus coûteuse à mettre en place. Du fait de sa zone de couverture limitée, il est nécessaire de multiplier les points d’accès.

Nous avons listé les principales différences entre les deux technologies dans le tableau suivant.

	Le Li-Fi	Le Wi-Fi
Spectre	Lumière visible	Radiofréquences
Portée	10 mètres maximum	Environ 250 mètres en extérieur et 20 mètres en intérieur
Bande passante	Illimitée	Limitée
Consommation énergétique	Faible	Élevée
Débits estimés	Jusqu’à 224 Gbit/s	Jusqu’à 46,4 Gbit/s (Wi-Fi 7)
Norme	IEEE 802.15.7	IEEE 802.11

🌍 Le Li-Fi : c’est pour quand ?

Bien qu’elle ne soit pas encore très populaire, cette technologie n’est pas nouvelle. En effet, les chercheurs étudient et expérimentent les communications Li-Fi depuis 2005. Par ailleurs, de nombreuses entreprises élaborent et commercialisent des solutions qui utilisent cette technologie. À titre d’exemple, la société française Oledcomm propose déjà une gamme complète d’appareils destinés aux secteurs de l’Aérospatial, de la Défense, de la Cybersécurité et de l’Industrie.

Le fabricant PureLiFi a quant à lui présenté sa Light Antenna One lors du dernier MWC. Il s’agit d’un module Li-Fi de la taille d’une puce. Ce dernier peut être intégré dans n’importe quel appareil connecté pour assurer sa compatibilité avec la technologie.

Si autant d’acteurs œuvrent en faveur de l’essor du Li-Fi, c’est parce qu’il représente avant tout un enjeu de taille pour l’avenir. En effet, il permet de profiter d’une connexion Internet sans-fil en haut débit, à la fois sécurisée et sans danger pour la santé. De plus, il offrirait des débits jusqu’à 100 fois plus élevés que le Wi-Fi. Ce qui ouvrirait la voie à des possibilités encore jamais envisagées.

Les usages potentiels du Li-Fi sont nombreux. Cette technologie pourrait contribuer au développement des villes connectées par exemple. Elle pourrait également avoir une utilité dans les lieux publics, tels que les cinémas, supermarchés, ou gares, où l’éclairage servirait également à fournir des informations personnalisées. De nombreux autres usages sont à prévoir : IoT, réalité augmentée, etc.

La norme IEEE 802.11bb a été récemment officialisée par l’Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens. Cette dernière établit la base des prochains réseaux sans-fil, qui permettront le déploiement de nouveaux usages. Pour le moment, ce standard vise à intégrer le Li-Fi à la spécification Wi-Fi, comme une couche de réseau physique.

Les constructeurs vont ainsi pouvoir commencer à concevoir des appareils compatibles aussi bien avec le Wi-Fi que le Li-Fi. Grâce à ce protocole hybride, les futurs routeurs pourront utiliser les deux technologies simultanément pour offrir des performances accrues. Les performances actuelles sont de l’ordre de 10 Mbit/s à 9,6 Gbits/s, à l’instar de la norme Wi-Fi 6. La technologie est encore trop jeune pour atteindre les débits théoriques de 224 Gbit/s. Elle s’annonce toutefois déjà prometteuse.

Dans un monde toujours plus connecté, où les exigences en matière de débits ne font qu’évoluer, l’adoption d’un protocole de communication sans-fil plus performant s’avère indispensable. Pour rester dans la course à la performance, le Li-Fi devrait se démocratiser dans les années à venir. Il remplacera probablement le Wi-Fi à terme. Même si ce dernier a encore de beaux jours devant lui.

D’ici à 2030, le marché mondial du Li-Fi devrait connaître un essor considérable. Le cabinet américain Grand View Research annonce une croissance moyenne annuelle de 51 % de 2023 à 2030. Par ailleurs, il estime que le marché atteindra plus de 7,75 milliards de dollars en 2030.

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