Ceatec 2012 : VLC, quand la lumière d'une ampoule transmet des données

Les techniques de transmission de données par le biais de la lumière visible progressent à grands pas. Entre expériences de laboratoire et recherche d'usages pratiques, retour sur une technologie prometteuse.

Lumière éteinte = 0. Lumière allumée = 1. Faites clignoter une ampoule plusieurs milliers de fois par seconde et vous obtenez un flux de données, pour peu que vous disposiez d'un récepteur équipé d'une diode capable de transformer cette suite d'informations en un signal électrique. Bien que le principe de la transmission par le biais de la lumière soit connu depuis des années, la manne que représente aujourd'hui la lumière visible n'est pas encore exploitée, ou très peu, dans l'univers des communications sans fil. Les applications pratiques ne manquent pourtant pas.

Au Ceatec, plusieurs laboratoires et industriels se font fort d'accélérer le mouvement, en capitalisant sur la démocratisation des ampoules à LED, plus économes en énergie, plus faciles à manipuler et capables de clignoter à des vitesses bien supérieures à ce qu'est capable de percevoir la rétine humaine. Cette lampe qui orne votre plafond pourrait parfaitement émettre des données tout en vous éclairant.


« Il est très facile de diffuser des images, des textes ou des sons à quelques mètres de distance par l'intermédiaire d'une simple ampoule », témoigne un des ingénieurs du laboratoire Nakagawa, spécialisé dans les technologies de VLC (Visible Light Communication). Face à un projecteur en apparence des plus banals, il nous invite à brancher un petit récepteur sur un iPad de démonstration. Une fois tournée vers la lumière, la tablette se met à afficher des photos progressivement téléchargées depuis un ordinateur distant. « Imaginez la même chose mais dans un musée : plus besoin d'audio-guide. En vous plaçant sous la lumière qui éclaire une oeuvre, vous pourriez recevoir par l'intermédiaire de votre téléphone le commentaire associé », illustre-t-il encore.

Contrairement aux technologies de type laser ou fibre optique, la diffusion d'information par le biais de la lumière visible n'est que partiellement canalisée, et se fait dans la plupart des cas de façon unidirectionnelle, puisqu'il n'y pas de lien retour entre le récepteur et l'émetteur. Les premières applications seraient donc de type broadcast : un flux d'information accessible à tous ceux qui se situent dans le champ de diffusion. Avec de petits projecteurs LED similaires à ceux que l'on peut trouver dans un musée ou dans un salon, les labos Nakagawa promettent un flux de données pouvant atteindre 4 Mb/s sur une distance d'environ trois mètres. Et selon eux, les scénarios de mise en pratique concrète ne manquent pas, à commencer par les situations dans lesquelles les communications radio ne sont pas les bienvenues (hôpital par exemple).


La technologie se révèle d'autant plus intéressante que les propriétés de la lumière visible autorisent de nombreuses déclinaisons du modèle. Nakagawa prend ainsi l'exemple d'un projecteur composé de LED émettant sur les trois longueurs d'onde correspondant à la perception des trois couleurs RGB. À l'oeil nu, la lumière est blanche, mais trois flux de données sont en réalité émis sur chacune des trois couleurs qui la composent. Muni des filtres colorés adéquats, le récepteur peut dans ce contexte n'accéder qu'à l'un ou l'autre de ces flux.

« Si quelque chose passe dans le flux de lumière, la communication est rompue », admet en souriant un ingénieur de Toyo Electric, une société industrielle qui développe le concept de VLC dans l'univers des communications sous-marines. C'est évidemment l'une des contraintes inhérentes à l'exploitation de la lumière : celle-ci ne traverse pas (encore) les objets, ce qui est à la fois un handicap et un gage de confidentialité, puisqu'il suffit d'interrompre le flux pour que la communication soit coupée. Avec ses gros projecteurs, Toyo indique parvenir, sous l'eau, à des débits de l'ordre de 10 Mb/s sur une distance de 30 mètres, ou 100 Mb/s sur une dizaine de mètres. Ici, le système est bi-directionnel, avec un flux lumineux de retour, qui autorise de vrais échanges de données.


Sans la contrainte que représente l'eau, il est même possible d'augmenter de façon encore plus significative les débits : le Fraunhofer Institute allemand, lui aussi à Tokyo pour présenter ses travaux autour de la VLC, revendique quant à lui un taux de transfert maximum de 800 Mb/s, obtenu en laboratoire. Sans aller jusqu'à de telles performances, le dispositif installé sur son stand autorise largement de quoi aisément streamer le flux vidéo capturé par une webcam en direction d'un ordinateur.


Economique en ceci qu'elle fait appel à des ampoules qui servent déjà à l'éclairage, la communication par lumière visible a selon toute attente vocation à se développer, à tel point que certains la surnomment déjà Li-Fi, en référence à l'incontournable Wi-Fi. Contrairement à ce dernier, elle présente toutefois l'intérêt d'opérer sur des bandes de fréquence à la fois très larges et vierges de toute régulation, ce qui à l'heure de la saturation des réseaux hertziens traditionnels, aiguisera sans doute les appétits. L'autre avantage, souligné par tous les acteurs rencontrés, tient à la simplicité de mise en oeuvre : il suffit en effet d'un simple boîtier de conversion et d'une liaison réseau pour qu'une ampoule LED puisse devenir un émetteur. Si la lumière visible n'a absolument pas vocation à remplacer les communications sans fil en vigueur aujourd'hui, tous sont persuadés qu'elle trouvera une place complémentaire de la leur.

Reste à savoir à quelle échéance, et dans quels scénarios d'usage. Les pistes à explorer semblent toutefois nombreuses. Chez Casio, on exploite par exemple la VLC pour transférer des informations d'un téléphone à l'autre avec une application, déjà disponible, baptisée Picapicamera.