OA19933A - Procédé technologique d'accès d'un périphérique à un réseau LIFI. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé technologique qui permet l'accès direct d'un périphérique (2) à un réseau Li-Fi sans utilisation de clé lifi ou dongle et encore moins de boitier. La mise en œuvre de cette technologie se fait par l'intermédiaire des équipements internes du périphérique (2) (appareil photo, caméra, infrarouge, bluetooth), via une application « LIFIConnect ». L'ensemble de ce dispositif électronique permet une application bidirectionnelle du signal LI-FI et confère au périphérique (2) connecté, diverses fonctionnalités telle que l'application tv, l'affichage de contenu avec ou sans internet, la gestion des données et forfait internet ainsi que la publicité.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Procédé technologique d’accès d’un périphérique à un réseau LIFI

L’invention concerne un procédé technologique développé pour permettre à un périphérique de se connecter directement à un réseau LI-FI sans utilisation de clé lifi ou dongle ou de boîtier.

Le procédé conforme à l’invention est une technologie d’implémentation du LI-FI qui permet à un téléphone portable, à un ordinateur, à une smart-TV ou encore à tout autre terminal de se connecter directement à un réseau LI-FI.

Le Li-Fi par définition Light Fidelity (en anglais), est une technologie de communication sans fil reposant sur l'utilisation de la lumière visible ou optique du spectre électromagnétique, de longueur d'onde comprise entre 480 nm (soit 670 THz, bleu-vert) et 650 nm (soit 460 THz, orangerouge) comme vecteur ou canal pour transporter l’information. Le Li-Fi est un standard international adopté mondialement depuis 2011, il n’émet aucune onde radio, et respecte ainsi les normes de protection environnementale.

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. C’est une forme de communication lumineuse visuelle qui utilise les ondes lumineuses des ampoules DEL ou LED pour la communication sans fil à haute vitesse. II est utilisé pour échanger des données rapidement et en toute sécurité à un niveau de puissance beaucoup plus faible par rapport au Wi-Fi.

Concrètement, le Li-Fi fonctionne grâce à l’éclairage des ampoules LED qui disposent d’une intensité lumineuse modulable. II permet, sous réserve de se situer à proximité de cette source lumineuse, de connecter entre eux des appareils mobiles et des objets connectés, pour notamment transmettre des données (photos, fichiers, etc.) vers un appareil électronique. II fonctionne selon un type de système VLC (Visible Light Communication ou transmission par la lumière visible). Le Li-Fi se différencie de la communication par laser, par fibre optique et de l'IrDa par ses couches protocolaires qui sont adaptées à des communications sans fil jusqu'à une dizaine de mètres.

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C’est 1880 que Alexander Graham Bell, connu pour l'invention du téléphone réalise la première démonstration de communication optique en exposant son photophone capable de transmettre sur plusieurs centaines de mètres le son grâce à 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 pouvant aller jusqu'à un milliard de fois par seconde.

Les essais pour domestiquer le LI-FI débutent réellement dès 2005, au Japon et en France, avec les premières expériences de communications Li-Fi utilisant des luminaires. Les précurseurs dans ce domaine étant les chercheurs de l'Université Keiô à Tokyo, de l'Université d'Édimbourg et ceux de l'Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines.

Globalement, le mécanisme lié au principe de fonctionnement actuel d’un réseau domestique LI-FI peut se résumer en trois étapes qui sont les suivantes :

Envoi des informations numériques dans le réseau électrique : un ordinateur est branché au réseau électrique par un adaptateur « courant porteur en ligne » ou CPL. Ce dernier permet à l’ordinateur, tout en étant alimenté, d’envoyer ses données directement via le réseau électrique. Les informations sont superposées au courant électrique à 50 Hz par l’ajout d'un signal à plus haute fréquence. Selon la nature et le volume des données, évalué en octets, l’envoi se fait en bas débit par l’utilisation d’une faible bande passante (textes, images, sons) ou en haut débit par une bande passante plus large découpée en plusieurs sous-canaux (connexion Internet, vidéos à la demande).

L’envoi des données peut également se faire par un modem ou routeur lifi via un câble PoE (Power over Ethernet, ou alimentation par Ethernet), câble réseau transmettant le signal électrique vers n'importe quel appareil sur le réseau. En effet, le Power over Ethernet (PoE), ou l’alimentation électrique par câble Ethernet, est la technologie qui utilise les câbles Ethernet RJ45 pour alimenter en électricité les équipements PoE tels que les téléphones et les caméras IP en même temps que la transmission des données. En assurant l’alimentation électrique et l’échange de paquets de données IP sur un même câble, il évite l’installation d’un double réseau (IP et

[3] électrique) et élimine ainsi l’ensemble des coûts sous-jacents. Il simplifie ensuite le travail d’administration.

- Conversion du signal électrique en signaux lumineux : le signal électrique parvient jusqu’à une LED qui est également connectée au réseau via un adaptateur CPL. Equipée d’un système de traitement à la fois analogique et numérique, elle le convertit en signaux lumineux qu’elle émet quand elle est allumée. Dans le cas d’un envoi bas débit, ces signaux lumineux, tels du morse, sont basés sur un système binaire: 0 - éteint; 1 = allumé. Pour du haut débit (jusqu’à 100 Mbit/s, soit autant que le wi-fi), il s’agit d’une variation subtile de l’intensité du courant traversant la LED (+/- 30 %). Dans les deux cas, ces changements sont tellement rapides (plusieurs millions de fois/s pour le haut débit) qu’ils sont imperceptibles à l’œil nu et n’impactent pas l’éclairage.

Réception et traitement des signaux lumineux : les appareils (ordinateur, tablette, téléphone) situés dans la zone d’éclairage (quelques mètres) reçoivent les données transmises grâce à leur récepteur Li-Fi. Ce dernier se compose d’un détecteur des signaux lumineux (photodiode), d’un amplificateur « trans-impédance » pour la conversion en signal électrique et d’un système de traitement du signal pour démoduler les données numériques.

Les appareils ne peuvent envoyer des informations vers le dispositif d’éclairage que s’ils possèdent des petites LED ou des dispositifs de lumière infrarouge qui émettent des signaux lumineux et si la LED du plafond possède également un émetteur Li-Fi.

Cette fonctionnalité est actuellement assurée par un :e clé Lifi ou dongle, qui capte les rayons lumineux de l'émetteur, décode le signal lumineux en signal électrique et le transmet à l’ordinateur qui décode le signal en une information compréhensible par l’homme, accordant ainsi l'accès au réseau à la personne qui l'utilise.

Cependant, bien avant, cette technologie de communication par la lumière qui existait depuis plusieurs années ne marchait uniquement qu’en version bas débit et unidirectionnelle, c’est-à-dire descente d’informations du luminaire vers un device mobile sans remontée possible vers le luminaire : le Li-Fi va en continu, émettre une information qui sera reçue par un device qui ne peut émettre de signal à son tour. Dans cette configuration, la technologie Visible Light Communication ou VLC a permis le déploiement d’applications de géolocalisation intérieure, notamment dans le secteur des commerces et dans les musées et la mise à disposition

[4] d’informations (médiation culturelle, fiche technique d’un équipement etc...). Cette solution se substitue au code QR et est peu onéreuse.

C’est donc la mise au point du dongle-LI-FI, clé de voûte du mécanisme de connexion qui a permis l’utilisation du réseau LI-FI dans les foyers au point d’en faire une application domestique, car le routeur, l’émetteur et les lampes LED sont d’usage ordinaire et vulgarisé depuis lors. Dans son fonctionnement, la clé d’accès USB connectée à l’ordinateur portable ou à la tablette reçoit les données. Et un émetteur infrarouge intégré utilise l’infrarouge pour transmettre les données vers le luminaire selon une configuration bidirectionnelle, qui permet à la LED de communiquer avec un device qui, lui émet des informations/requêtes sous forme de signal infrarouge (spectre lumineux non visible). De la sorte, le Li-Fi devient une vraie technologie de communication par la lumière LED modulée qui permet un échange de données entre un luminaire LED spécifique et un ordinateur, rendant ainsi possible l’accès à internet.

Par exemple, les performances de cette connexion bidirectionnelle et à haut débit ont été multipliées par 4 depuis l'installation par la Startup Lucibel d'un premier prototype de dongle en juin 2015, pour atteindre désormais 42 Mbps symétrique. La réception des données émises par le luminaire se fait ainsi par une clé USB Li-Fi dont la taille a, quant à elle, été divisée par cinq.

En dépit des améliorations et des performances qu’elle apporte au déploiement du réseau LI-FI, il faut noter que le dongle ou clé USB LIFI est un accessoire qui demeure encore onéreux au point de freiner ou de ralentir l’expansion ou la diffusion du LIFI dans les pays pauvres, notamment en Afrique et surtout dans les zones rurales.

De plus, cet accessoire peut paraître encombrant avec des risques de le perdre, de l’égarer, d’oublier de l’emporter avec soi, ou de l’endommager.

La présente invention a pour objectif de contribuer au déploiement du LI-FI en facilitant autrement la connectivité des périphériques au réseau LI-FI, par la mise au point d’une technologie leur permettant de se connecter directement, faisant ainsi fi de tout accessoire intermédiaire et de tout autre risque d’oubli, de perte ou d’égarement lié à ce dernier.

Cet objectif est atteint grâce à la mise au point d’une technologie qui fait des ampoules LED, un émetteur de signal et dont le fonctionnement repose sur l'envoi de données par la modulation d'amplitude des sources de lumière selon un protocole de communication sans fil afin

[5] de permettre la transmission des données entre internet, ordinateurs, Smartphones, décodeurs et autres.

La mise en œuvre de cette technologie se fait par le truchement des équipements et ressources du périphérique que sont l’appareil photo, la caméra, le beacon, le wifi, lïnfra-rouge et le Bluetooth. D’abord, ces devices servent de capteur ou de récepteur analogique de photons à partir du réseau LIFI environnant. Par la suite, une application intégrée au périphérique, opère une modulation de la caméra qui transforme les photons en données et enfin utilise les ressources disponibles de l’appareil : infra-rouge, beacon, wifi, et Bluetooth pour remonter l’information, assurant de la sorte une application bidirectionnelle du LI-FI.

Cette connexion confère au périphérique diverses fonctionnalités telle que l’application TV, l’affichage de contenu avec ou sans internet, la gestion des données numériques et forfait internet ainsi que la publicité.

L’invention conforme à cette technologie de connectivité LI-FI présente de nombreux avantages liés à son coût et à son déploiement :

- elle réduit considérablement le coût du déploiement du réseau LI-FI ;

- elle facilite l’utilisation domestique du réseau LI-FI en permettant une liaison directe sans dongle et dans boîtier ;

- elle permet de développer simplement la version bidirectionnelle du LIFI ;

- elle est applicable aussi bien en zone urbaine qu’en zone rurale.

Les caractéristiques apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante qui se rapporte à un exemple de réalisation non limitatif, défini par la planche 1 comportant la figure 1.

Les ampoules LED (1) servent d’émetteur de signal et transporte l’information par la modulation d'amplitude des sources de lumière (3) selon un protocole de communication sans fil pour permettre la transmission des données entre internet, ordinateurs (2), smartphones (2), décodeurs et autres (2).

L’appareil photo et la caméra du périphérique (2) servent de capteur ou de récepteur analogique de photons à partir du réseau LIFI environnant représenté par le cône de lumière (3). Ensuite, l’application intégrée au périphérique (2), opère une modulation de la caméra. Cette modulation transforme les photons en données et enfin utilise à nouveau les ressources disponibles de l’appareil (2) qui sont l’infra-rouge, le beacon, le wifi et le Bluetooth pour remonter ou renvoyer l’information donnée par le périphérique (2) vers sa source.

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L’ensemble du dispositif intégré au périphérique (2) assure une application bidirectionnelle du réseau LI-FI et permet ainsi une connexion du périphérique (2) qui lui confère diverses fonctionnalités que sont l’application TV, l’affichage de contenu avec ou sans internet, la gestion des données et forfait internet ainsi que la publicité.

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REVENDICATIONS

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   1- Procédé technologique permettant à un périphérique (2) de se connecter à un réseau LI-FI caractérisé en ce qu’il donne directement l’accès du réseau LI-FI au périphérique (2) sans utilisation de clé LI-FI ou dongle ni de boîtier, mais grâce à l’appareil photo, la caméra, les équipements infra-rouge et Bluetooth du périphérique (2) via une application « LIFI-Connect.
2. 2- Procédé technologique permettant à un périphérique (2) de se connecter directement à un réseau LI-FI selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’appareil photo et la caméra du périphérique (2) servent de capteur ou de récepteur analogique de photons du réseau LIFI.
3. 3- Procédé technologique permettant à un périphérique (2) de se connecter directement à un réseau LI-FI selon la revendication 1, caractérisé en ce que les équipements infrarouges, et Bluetooth du périphérique (2) sont utilisés pour remonter ou renvoyer l’information donnée par le périphérique (2) vers le réseau.
4. 4- Procédé technologique permettant à un périphérique (2) de se connecter directement à un réseau LI-FI selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu’une application, «LIFI-Connect », intégrée au périphérique (2), opère une modulation de la caméra qui transforme les photons en données.
5. 5- Procédé technologique permettant à un périphérique (2) de se connecter directement à un réseau LI-FI selon toutes les revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il assure une application bidirectionnelle du signal LI-FI et permet ainsi la transmission des données entre internet, ordinateurs (2), smartphones (2), décodeurs (2) et autres.