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Communication par lumière visible et éclairage intelligent et leur industrialisation

Source : 中国之光网 Lectures : 2717

01 | Avantages de la communication par lumière visible et état actuel de la technologie Li-Fi


1. Points critiques du marché et de la technologie

Les communications sans fil modernes, après des centaines d’années de recherche, ont apporté une grande commodité à la vie moderne, mais restent confrontées à certains défis non résolus, tels que : les zones interdites aux communications sans fil sous-marines, les interférences électromagnétiques sévères sur la même fréquence dans des environnements industriels complexes, et la vulnérabilité des communications sans fil à l’écoute clandestine et à la localisation.

2. Perspectives d'application de la technologie de communication par lumière visible

La technologie de communication par lumière visible (Li-Fi) offre des avantages irremplaçables par rapport aux communications sans fil radiofréquence traditionnelles dans les domaines militaire et industriel ; elle permet des communications à haut débit sous l'eau et assure une transmission de données fiable et rapide dans des environnements électromagnétiques industriels complexes, en résistant aux fortes interférences électromagnétiques. La communication par lumière visible facilite également la communication fiable entre objets mobiles et statiques. Les systèmes de communication par lumière visible sous-marine peuvent établir des liaisons de données sous-marines à longue distance et à haut débit entre sous-marins, plates-formes de combat et réseaux de capteurs à fibre optique, ce qui pourrait transformer les tactiques et pratiques de la guerre sous-marine. De plus, en tant que technologie d'accès intérieur, la communication par lumière visible compense parfaitement la couverture intérieure limitée de la 5G.

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3. Aperçu du domaine technique

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Actuellement, le marché chinois de l'éclairage à communication par lumière visible intelligente est à ses débuts, avec une demande du marché en constante augmentation. Dans le secteur militaire, il n'existe pas de produits commerciaux matures, développés localement et contrôlables, disponibles pour approvisionner l'armée ; les États-Unis et le Royaume-Uni disposent tous deux d'entreprises spécialisées opérant dans ce domaine. Le secteur industriel est monopolisé par Hokuyo du Japon et Pepperl+Fuchs d'Allemagne. Dans le secteur civil, des entreprises telles que Philips et Cree dirigent le développement de l'industrie. Dans le domaine de l'éclairage intelligent, le marché des nouvelles infrastructures en Chine est énorme.

4. Avantages de la technologie Li-Fi

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5. Principes de la technologie LiFi
La vitesse Internet du Li-Fi est cent fois plus rapide que celle du Wi-Fi. Le Li-Fi, ou Communication par Lumière Visible (VLC), également appelé « Fidélité Lumineuse », est une nouvelle technologie de communication sans fil inventée par Harald Haas d'Allemagne. Elle utilise essentiellement les lampes LED omniprésentes ; en intégrant une minuscule puce à l'intérieur de ces ampoules LED pour former un terminal de transmission, elle offre aux utilisateurs un système de communication par lumière visible intérieur stable et efficace.
6. Limites du développement de la technologie LiFi
  • Par rapport au Wi-Fi, le LiFi présente des capacités d'anti-interférence et de pénétration considérablement réduites. Si le trajet lumineux entre l'émetteur et le récepteur est bloqué, la transmission des données s'arrête immédiatement, sans parler de traverser les murs.

  • La lumière visible n'est pas adaptée à la transmission bidirectionnelle d'informations, car il est difficile de transmettre des signaux de retour. Si les signaux inverses doivent être transmis sur le réseau, chaque ampoule doit être connectée à un câble réseau. Pour le retour du signal, le dispositif récepteur doit également être équipé d'une ampoule et nécessite un alignement précis ; sinon, la vitesse n'augmentera pas. Par conséquent, la transmission unidirectionnelle est plus adaptée à la communication par lumière visible (Li-Fi), en appliquant la technologie de la lumière visible dans des scénarios où le retour d'information n'est pas requis.

  • En raison du manque de puces relativement matures, l'équipement utilisé par les chercheurs au laboratoire de Fudan est aussi grand que deux ordinateurs portables. Pour miniaturiser l'équipement, les puces doivent être réduites, ce qui nécessite un soutien financier pour la R&D des technologies de puces.




02 | Application du Li-Fi dans les mâts d'éclairage intelligents

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1. La communication par lumière visible résout les points sensibles de l'industrie des mâts d'éclairage intelligents

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2. Solution de transmission de données pour réseau d'éclairage dense Li-Fi

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Avantages de la transmission de lumière infrarouge:

  • Forte directivité, permettant d'éviter les interférences en contrôlant la direction ;
  • Une courte distance de transmission évite un routage complexe et les conflits ;
  • Transmission tous temps, résistante à la pluie, la neige, le brouillard, etc.


3. Interconnexion des données de plusieurs terminaux au sein des mâts d’éclairage Li-Fi

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03 | Terminal et technologie de communication par lumière visible sous-marine (Li-Fi)

1. Terminal de communication par lumière visible sous-marin
Terminal Li-Fi amphibie (prototype)

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Distance de transmission : Plus de 100 mètres sous l'eau, 200 mètres dans l'air ;

Communication d'informations vidéo, audio et de capteurs multicanaux.


Terminal portable de communication par lumière visible (prototype)

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Distance de transmission : 50 mètres sous l'eau, 100 mètres dans l'air ;

Fournit une communication vocale en full-duplex.


2. Station de base de communication optique sous-marine

Station de base de communication optique sous-marine militaire (en développement)

Couverture de la station de base de communication optique sous-marine : 200 mètres ;

Communication d'informations audio-vidéo et de capteurs multicanaux ;

Déploiement synchronisé des capacités de frappe sous-marine et des stations de base ;

Acquisition de données du réseau de capteurs sous-marins.


Station de base de communication optique sous-marine civile (En cours de développement)

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  • assure une couverture de communication pour les travaux sous-marins ;

  • Les activités de plongée offrent une garantie de sécurité ;

  • Station de base de recherche scientifique sous-marine, réseau de capteurs sous-marins.


3. Innovation technologique

Haute intégration et haute puissance

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LED idéal sub-longueur d'onde
  • propose un modèle idéal de LED sub-longueur d'onde ;

  • a développé avec succès une LED à structure verticale sub-longueur d'onde d'une épaisseur de 225nm et d'une longueur d'onde d'émission de 411nm;

  • La nouvelle structure LED améliore l'efficacité lumineuse, réduit la capacité de jonction, diminue la génération de chaleur des LED et élargit la bande passante à 3 dB des LED ;

  • Système de communication par lumière visible sous-marine, équipé pour la première fois de cette LED pour vérifier la communication haut débit à 60 Mbps dans un réservoir d'eau de 10 mètres.

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Éclairage Intelligent Adaptatif
Ajuste activement l'intensité d'éclairage en fonction de l'environnement lumineux extérieur

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Phénomène de coexistence de l'émission et de la détection de lumière dans les diodes à puits quantiques
Le premier système de vérification de communication optique spatiale à réaliser simultanément l'émission et la détection de lumière

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Technologie de modulation et démodulation multidimensionnelle pour canaux de lumière visible

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04 | Solution d'éclairage intelligent Aowei Technology

Aowei Technology a été fondée au début de l'année 2015. L'entreprise est située dans le parc d'innovation scientifique et technologique Jingang, n° 1 rue Kechuang, sous-district de Yaohua, district de Qixia, ville de Nanjing, province du Jiangsu. L'équipe technique principale est issue d'un groupe de spécialistes techniques éminents provenant d'entreprises telles que ZTE Corporation, Huawei Technologies, China Telecom et HP. Actuellement, elle a formé trois axes de R&D : R&D et production de matériel, R&D de logiciels embarqués et R&D de logiciels de plateforme cloud pour l'IoT. Dans le domaine de l'IoT, elle a obtenu 18 droits d'auteur sur des logiciels et 1 Brevet.

1. Qualifications de l'entreprise :
  • Entreprise de haute technologie

  • Système de management de la qualité ISO9001

  • PME technologiques de la province du Jiangsu

  • Membre de l'Alliance chinoise des applications LoRa

  • Membre de l'Alliance d'innovation des applications 5G de China Unicom


2. Historique du développement

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3. Points de douleur du secteur

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4. Aowei Technology Gamme de produits phares
Plateforme cloud IoT :

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Service de résolution d'identifiants :

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Équipement de transmission de données intérieur/extérieur de la couche réseau :
  • Mini IWG M20
  • IWG B30 pour extérieur

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Passerelle de calcul en périphérie de la couche de perception : AW-DTU-F901

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Met en œuvre l'optimisation des données, la réponse en temps réel, la connectivité agile et l'analyse de modèles aux nœuds périphériques de l'IoT, faisant progresser l'IoT numérique à l'ère de la 5G. Largement applicable dans divers domaines de l'IoT, tels que les réseaux électriques intelligents, les villes intelligentes et les bâtiments intelligents.

Contrôleur intelligent de couche d'exécution : AW-ACU-M002

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Auteur


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Dr Yang Bo


Fondateur et Directeur Général d'Aowei Technology (Nanjing) Co., Ltd.

Chef de projet senior en systèmes d'information

Ingénieur senior. Diplômé d'un master de l'Université Xidian en 2005 ; depuis 2016, il a étudié la théorie du laser à phonons sous la direction du célèbre lauréat du prix Nobel, M. Peter Grunberg, et a mené des apprentissages et des recherches sur la technologie de communication par lumière visible (Li-Fi) sous-marine sous la direction du professeur Wang Yongjin de l'Université des postes et télécommunications de Nankin. Il a obtenu un doctorat en communication et systèmes d'information à l'Université des postes et télécommunications de Nankin en décembre 2019. Il a fondé Aowei Technology (Nanjing) Co., Ltd. en 2019 et a organisé la R&D et la livraison de plusieurs produits, notamment Kangli Elevator Cloud, le projet de relevé de compteurs IoT de China Resources Gas, le système de fabrication intelligente agile de Huaxing Yuanchuang, le système Kanban de Luxshare Precision, des contrôleurs industriels intelligents, des thermomètres frontaux et des appareils de physiothérapie EMS. Il a auparavant travaillé au centre de R&D de ZTE à Nankin.


A publié 15 articles dans des revues nationales et indexées SCI/EI, et a été invité à présenter 2 rapports académiques internationaux. Un total de 12 Brevets ont été demandés et accordés, dont 2 Brevets internationaux, avec 1 Brevet intégré dans la norme internationale 3GPP.




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