Le Li-Fi ULB – Faculté des Sciences – Département de PhysiqueCordier Alix, Vandepopeliere Romain

Principe de fonctionnement du Li-Fi Le Li-Fi est une technologie de communication sans fil qui utilise la partie visible du spectre électromagnétique. Tout comme le Wi-Fi, le Li-fi permet par exemple à un appareil de se connecter à internet et implique donc un transfert de données. La différence entre ces 2 technologies réside dans la façon de transmettre ces données. En effet, le Wi-Fi relie des appareils informatiques au sein d’un réseau par le biais d’ondes radios, contrairement au Li-Fi, qui, comme dit précédemment, remplit la même fonction à l’aide de la lumière visible : les données à transmettre sont codées sous forme de signal électrique et ensuite transmises en signal lumineux grâce à un circuit constitué d’une ou de plusieurs sources de lumières (par signal lumineux, on entend des variations de l’intensité lumineuse des sources ; dans le cas du Li-fi, ces variations sont si rapides qu’elles en deviennent imperceptibles). Différentes intensités de lumière des sources sont possibles en fonction des données à transmettre. Les variations de luminosité pourront alors être captées par les appareils concernés, seront retransformées en signal électrique et décodées pour récupérer les données, pour autant que ces appareils receveurs soient munis d’un récepteur de lumière. Le système de Li-Fi pourrait donc être assuré par nos éclairages (LED) ! Description et but de l’expérience Notre expérience a pour but d’illustrer le codage et la transmission de données entre appareils par l’intermédiaire de la lumière. Au cours de cette expérience, on pourra taper un message (texte) au clavier d’un ordinateur, ce message sera alors codé et transmis à un autre ordinateur à l’aide d’un laser. Pour coder les messages en terme d’impulsions lumineuses, nous nous sommes restreints à l’exemple le plus simple : le laser peut prendre 2 états distincts pour transmettre le message, l’état allumé et l’état éteint. Pour effectuer le codage du texte tapé en une succession de clignotements du laser, nous avons utilisé la table ASCII. Les ordinateurs ne pouvant manipuler que des nombres (pas de lettres ni de caractères), lorsqu’ils affichent un caractère, ils considèrent ce caractère comme un nombre qui lui est propre. La table ASCII contient tous les caractères ainsi que leur « équivalent en nombre », ce nombre pouvant être exprimé dans les bases décimale, binaire,… C’est l’équivalent en base binaire que nous utiliserons pour coder nos caractères : en effet, un nombre en binaire n’est constitué que de 0 et de 1, on pourra donc traduire les 1 du nombre en binaire par l’état allumé du laser et les 0 par l’état éteint. Pour effectuer cette expérience, nous avons réalisé le dispositif suivant : l’ordinateur « émetteur » est relié à un Arduino, lui-même relié à un module laser (un Arduino est une carte qui se programme sur un ordinateur et qui permet ensuite de diriger un appareil auquel il est relié, sur base du code qu’on lui a transmis via l’ordinateur). A l’aide d’un code informatique, chaque caractère de la phrase tapée à l’ordinateur est transformé en son équivalent en nombre binaire et l’Arduino se charge de traduire ces nombres binaires en impulsions électriques et donc en « clignotements » du laser. La deuxième partie du dispositif est constituée d’un autre ordinateur (récepteur), également relié à un Arduino, lui-même relié à une LDR (photorésistance). La photorésistance capte alors de façon régulière l’intensité de lumière qui l’atteint. A l’aide d’un diviseur de tension, le second Arduino pourra récupérer les valeurs des luminosités captées par la LDR et les transformer soit en 0 soit en 1 (1 correspondant à une exposition à la lumière du laser et 0 correspondant à la luminosité ambiante). A partir de ces 0 et de ces 1, les nombres binaires seront reconstitués et l’ordinateur pourra les retranscrire sous forme du caractère correspondant. Améliorations et mesures Lors de cette expérience, des erreurs au niveau du texte transmis peuvent parfois se produire… Ces erreurs sont la plupart du temps causées par un problème de synchronisation entre l’émission et la réception. En effet, il faut que la photorésistance « sache » à quel moment elle doit retenir les intensités de lumière qu’elle capte et les transformer en 0 ou en 1, et à quel moment il n’est pas nécessaire de les retenir parce qu’aucun message n’est en cours de transmission, ce qui peut parfois constituer un problème. De plus, en supposant que la photorésistance retienne bien les valeurs de luminosité au bon moment, il faut également s’assurer que chaque 0 ou 1 envoyé par le laser corresponde à une unique mesure d’intensité lumineuse. En effet, si le laser s’allume pour traduire un 1 et que la photorésistance prend 2 mesures durant cet intervalle de temps, le nombre binaire obtenu contiendra un 1 en trop

et sera incorrect, cela se répercutera sur les autres nombres binaires et il sera impossible de retranscrire correctement le message envoyé. Si on travaille avec de longues durées entre chaque clignotement du laser, il est facile de synchroniser émetteur et récepteur, mais dès qu’on essaie de transmettre les données beaucoup plus rapidement en augmentant la fréquence de clignotement, le problème de la synchronisation devient assez difficile à régler. Une partie de notre travail consiste donc également à diminuer autant que possible la durée de transmission du message (donc à augmenter la fréquence de clignotement du laser) et à corriger le code informatique quand des problèmes surviennent. Nos mesures consistent donc principalement en des taux d’erreurs du message transmis en fonction de la fréquence de clignotement choisie.

ce que le Li-Fi?

Le Li-fi est une technologie de communication sans fil qui utilise la lumière visible pour transférer des données.Alors que le Wi-fi utilise des ondes 10 centimètres, le Li-fi utilise quant à lui des ondes caractériséespar une longueur de quelques centaines de nanomètres (soit un million de fois plus courtes).

© Toute reproduction, même partielle, doit indiquer clairement le nom de tous les auteurs, le nom du Département, ainsi que la mention « Printemps des Sciences 2017 Exposition des Sciences Bruxelles »

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Le Li-FiDÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

Alix CORDIER et Romain VANDEPOPELIERE

Comment fonctionne le Li-Fi?

Crédit : physiquereussite.fr

Quels sont ses avantages?

En opposition avec le Wi-fi, le Li-fi possède 3 avantages majeurs :Vitesse de transfert des données 100 fois plus élevée.La lumière visible ne traverse pas les corps pas néfaste pour .Cette lumière ne traverse pas les murs sécurité améliorée.

© Toute reproduction, même partielle, doit indiquer clairement le nom de tous les auteurs, le nom du Département, ainsi que la mention « Printemps des Sciences 2017 Exposition des Sciences Bruxelles »

Le Li-FiDÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

Alix CORDIER et Romain VANDEPOPELIERE

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Laser allumé Raccord entre Arduino et photorésistanceCrédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Raccord entre Arduino et laserCrédit : http://docs.blynk.cc/

Comment transformer un mot, ou plussimplement un caractère en signal lumineux ?

Lorsque ordinateur affiche un caractère (unelettre par exemple), il le considère comme un nombre.Chaque caractère est associé à un nombre particulier.

De plus, chaque nombre peut dans la basebinaire.

le nombre en binaire associé à un caractère quenous allons utiliser pour transformer ce caractère ensignal lumineux!

-ce qui capte le clignotement du laser?

Une photorésistance : il composant queplace dans un circuit et qui oppose une certaine

résistance au courant. Cette résistance a la capacitéde changer en fonction de la lumière dans laquelleelle est plongée.

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0 1 0 0 0 0 0 1

0 1 1 0 0 0 0 1

Laser éteint

Comment fait-on pour faire clignoter le laser ?

Grâce à un Arduino relié au laser et à . UnArduino est une carte qui se programme sur unordinateur et qui, sur base du code lui atransmis, permet de contrôler un appareil auquel il estrelié.

Quelques chiffresA notre meilleure vitesse de transfert (4 o/s), il faut :

50 min pour transférer un fichier texte de type.

4 jours pour transférer une musique de type .mp330 années pour transférer un film HD.