Les communications à travers les ondes

 

 

Communication à travers les ondes

 

 

Introduction :

Après de nombreux moyens de transmettre des ondes, le Li-Fi fut créé.
C’est un moyen de transmettre Internet par les ondes lumineuses contrairement à la Wi-Fi qui est transmise via les ondes radios.

Les mots Li-Fi et Hi-Fi viennent directement du mot Hi-Fi. Ce sont des jeux de mots en rapport avec ce dernier.

 

On va d’abord voir ce que signifie le Hi-Fi, puis le Wi-Fi, puis finir par voir le Li-Fi

 

  1. L’Hi-Fi

 

Le Hi-Fi est la contraction de « High Fidélité » qui signifie « haute-fidélité ».

Ce terme est censé indiquer que le matériel paré de cette qualification offre une qualité supérieure aux équipements courants.

Contrairement à une opinion largement répandue, les appareils « hi-fi » ne doivent pas répondre impérativement à des « normes hi-fi ».

L'idée majeure de l’haute-fidélité, contenue dans son nom même, est de reproduire un enregistrement de façon à obtenir une diffusion sonore aussi parfaitement conforme que possible à l'original. L'original étant la prestation d'artistes (musiciens, chanteurs.) et l'enregistrement ou la retransmission qui en sont faits.

 

En 1906, Lee De Forest un ingénieur de Bell Labs invente l'audion qui permet de réaliser les premiers amplificateurs électroniques. Cette invention améliore la qualité et la fidélité sonore des enregistrements radio.

Au début des années 1920, Major Armstrong, un autre ingénieur de Bell Labs, apporte une meilleure compréhension de cette nouvelle technologie. Ce développement va améliorer la qualité des appareils d’enregistrement et va permettre aux radios publiques de diffuser un son de bien meilleure qualité. Ces avancées vont aussi améliorer les appels téléphoniques à plus longue distance.

 

Dans les années 1930, l’industrie du cinéma américain remarque que la fidélité de la bande audio de leurs films apporte à ceux-ci une nouvelle dimension émotionnelle aux spectateurs et que cela devient alors un argument commercial important. La fidélité sonore permet une meilleure et nouvelle sensation d'immersion dans les films. Cette nouvelle demande du public va placer la qualité des bandes-son cinématographiques comme le principal défi de l’électronique à cette époque.

 

 

Au début des années 1950, l’arrivée de nouveaux formats de LP par Columbia Recordset RCA ainsi que la création de nouvelles stations FM de haute qualité va faire naître une industrie de la Hi-fi. Cette période, nommée l’« âge d’or de l’audio » par certains, va durer jusqu’au milieu des années 1960, et va voir l’arrivée de nombreux nouveaux acteurs dans le domaine.

Dans le sillage du succès des DVD (début des années 2000), la généralisation actuelle des liaisons sans fil (wifi, Bluetooth) et des appareils connectés à Internet imposent une nouvelle forme de domotique sonore dans les foyers. On constate ainsi une évolution inéluctable de la Hi-fi vers une forme de plus en plus intégrée et qui tend vers le tout numérique.

 

Encore plus récemment, la dématérialisation des sources musicales liée aux gains en puissance permanents de l’informatique domestique séduit de plus en plus d’adeptes, y compris parmi les puristes audiophiles.

 

 

  1. Le Wi-Fi

 

Le Wifi  est un ensemble de protocoles de communication sans fil et permet de relier par ondes radio plusieurs appareils informatiques (ordinateur, routeur, smartphone, modem Internet, etc.) au sein d'un réseau informatique afin de permettre la transmission de données entre eux.

 

La marque déposée « Wi-Fi » correspond initialement au nom donné à la certification délivrée par la Wi-Fi Alliance (« Wireless Ethernet Compatibility Alliance », WECA), organisme ayant pour mission de spécifier l’interopérabilité entre les matériels conformes à la norme 802.11 et de vendre le label « Wi-Fi » aux matériels répondant à ses spécifications.

 

Pour des raisons de facilité d’usage (et de marketing) le nom de la norme se confond aujourd’hui avec le nom de la certification (c’est le cas en France, en Espagne, au Canada, en Suisse, en Tunisie…). Ainsi, un réseau Wi-Fi est en réalité un réseau répondant à une des normes IEEE 802.11. Dans d’autres pays (Allemagne et États-Unis par exemple) de tels réseaux sont aussi nommés par le terme générique WLAN : Wireless LAN (réseau local sans fil).

 

 

Grâce aux normes Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. En pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit : de 11 Mbit/s théoriques ou 6 Mbit/s réels en 802.11b, à 54 Mbit/s théoriques ou environ 25 Mbit/s réels en 802.11a ou 802.11g, 600 Mbit/s théoriques pour le 802.11n et 1,3 Gbit/s théoriques pour le 802.11ac normalisé depuis décembre 2013.

 

 

 

La portée peut atteindre plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres) s'il n'y a aucun obstacle gênant (mur en béton par exemple) entre l’émetteur et l’utilisateur. Ainsi, des fournisseurs d’accès à Internet peuvent établir un réseau Wi-Fi connecté à Internet dans une zone à forte concentration d’utilisateurs (gare, aéroport, hôtel, train, etc.). Ces zones ou points d’accès sont appelés bornes ou points d’accès Wi-Fi ou « hot spots ».

 

 

Le Wi-fi présente des inconvénients de sécurité.
Le risque le plus évoqué est un accès indu par un tiers à des données relevant de la vie privée ou du secret industriel ou commercial.

 

Un autre risque pour le détenteur d'un point d'accès est de voir engager sa responsabilité si ce point est utilisé pour réaliser des actions illégales comme le partage illégal de copies protégées par le droit d'auteur; problème qui se pose principalement lorsque le point d'accès n'est pas sécurisé. L’accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessaire l’élaboration d’une politique de sécurité, dans les entreprises et chez les particuliers notamment.

 

 

Enfin il semble possible de voir à travers les murs en utilisant le Wi-fi, En 2017, deux universitaires allemands ont montrés qu'une analyse des ondes relictuelles ]de l'émetteur radio d'un routeur sans fil faite à l’extérieur d'une pièce ou d'un bâtiment pourrait théoriquement permettre de coder une image 3D (de type hologramme) de l'intérieur d'une pièce en utilisant uniquement les signaux Wi-Fi qui « fuient » au travers des murs, portes, fenêtres, toitures. Mais avec des résultats grossiers en utilisant les moyens techniques disponibles, et à condition que la pièce ne soit pas encombrée. Cette idée est née d'une conversation où les interlocuteurs cherchaient à imaginer ce qu'on verrait du monde si on le regardait en voyant les ondes Wi-Fi, ce qui les a conduits à imaginer une vision holographique induite par le Wi-Fi. Une expérience a ainsi permis de représenter grossièrement l'image (à très basse résolution) d'une croix en aluminium de 1 m de haut placée dans une pièce.

 

Il existe plusieurs moyens de protection :

  • Il est possible de choisir la méthode de codage de la communication sur l’interface radio. La plus ancienne était l’utilisation d’une clé dite Wired Equivalent Privacy(WEP), communiquée uniquement aux utilisateurs autorisés du réseau. Toutefois, il a été démontré que cette clé était facile à violer, avec l’aide de programmes tels que Aircrack.
  • Pour améliorer la confidentialité, de nouvelles méthodes ont été proposées, comme Wi-Fi Protected Access(WPA) ou plus récemment WPA2.
  • Depuis l’adoption du standard 11i, on peut raisonnablement parler d’accès réseau sans fil sécurisé. En l’absence de 802.11i, on peut utiliser un tunnel chiffré (VPN) pour se raccorder au réseau de son entreprise sans risque d’écoute ou de modification.

 

  1. Li-Fi

 

Le Li-Fi est une technologie de communication sans fil basée sur l'utilisation de la lumière visible, de longueur d'ondecomprise entre 480 nm (670 THz, bleu-vert) et 650 nm (460 THz, orange-rouge). Alors que le Wi-Fi utilise une partie radio du spectre électromagnétique hors du spectre visible, le Li-Fi utilise la partie visible (optique) du spectre électromagnétique.

 

Alors que le Wi-Fi utilise une partie radio du spectre électromagnétique hors du spectre visible, le Li-Fi utilise la partie visible (optique) du spectre électromagnétique. Le principe du Li-Fi repose sur le codage et l'envoi de données via la modulation d'amplitude des sources de lumière (scintillation imperceptible à l'œil), selon un protocole bien défini et standardisé.

Le Li-Fi est un type de système VLC (Visible Light Communication, transmission par la lumière visible). Il se différencie de la communication par laser, par fibre optique et de l'IrDa par ses couches protocolaires. Les couches protocolaires du Li-Fi sont adaptées à des communications sans fil jusqu'à une dizaine de mètres.

 

La première démonstration de communication optique date de 1880 quand Alexander Graham Bell, connu pour l'invention du téléphone, montra son photophone capable de transmettre sur plusieurs centaines de mètres le son de sa voix en utilisant la lumière du soleil. Ce fut la première technique de communication sans fil mise au point, bien avant l'apparition des communications radio qui feront passer aux oubliettes le photophone.

 

Le développement du Li-Fi est fortement corrélé au développement des diodes électroluminescentes ou LED puisqu'elles sont les seules sources de lumière (avec les lasers) à avoir des capacités de commutations très rapides (jusqu'à un milliard de fois par seconde). Dès 2005, c'est au Japon et en France, que les premières expériences de communications Li-Fi avec des luminaires LED se feront connaître.

 

Depuis 2010, avec la généralisation des LED, dont dans le bâtiment, plusieurs acteurs académiques et industriels se lancent dans l'étude et le développement de solutions Li-Fi. Les pistes explorées sont notamment : Smart Lighting Engineering Centre, COWA, UC-Light Centre, université d'Oxford et Fraunhofer Institute.

 

 

À Paris, à l'occasion d'une conférence, France Télévisions et une start-up ont fait une présentation publique de cette technologie avec des démonstrations de streaming audio et vidéo de programmes du groupe public.

En avril 2016, EdF lance un projet expérimental d'éclairage extérieur Li-Fi dans le quartier Camille Claudel de Palaiseau.

En février 2018 se tient au Palais Brongniart la première édition du Global LiFi Congress, congrès international dédié au LiFi et visant à permettre aux chercheurs et industriels créer des synergies pour développer le LiFi.

 

  • Les données numériques à transmettre sont d’abord encodées pour rendre la transmission plus robuste aux dégradations causées par le canal optique.
  • Ces données codées, alors sous forme de signal électrique sont converties en signal lumineux grâce à un circuit électronique pilotant une ou plusieurs LED. Plus précisément, ce circuit électronique permet de faire varier l’intensité lumineuse des LED en fonction des données à transmettre. La modulation utilisée est donc une modulation d'intensité, dont l'exemple le plus simple est la modulation On-Off Keying (OOK) où des 0 et des 1 logiques sont transmis selon le codage Manchester.
  • La lumière émise se propage ensuite dans l’environnement et subit des déformations dues par exemple aux obstacles, aux conditions météorologiques... Cet environnement et les déformations associées sont regroupés sous le terme de canal optique.
  • Le signal lumineux déformé est enfin reçu par un photorécepteur (photodiode, caméra…) qui le convertit en courant électrique. Le signal électrique résultant est traité puis démodulé et décodé pour récupérer les données transmises.

Sources :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Li-Fi

https://fr.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hi-fi

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