Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Translator: Paula Oriani Reviewer: Hugo Marcotte

Do you know

Saviez-vous que

that we have 1.4 million cellular radio masts

nous avons 1,4 million de mâts d'antennes cellulaires

deployed worldwide?

deployés dans le monde entier ?

And these are base stations.

Et celles-ci ne sont que des stations de base.

And we also have

Nous avons aussi

more than five billion

plus de 5 milliards

of these devices here.

de ces dispositifs ici.

These are cellular mobile phones.

Je parle des téléphones cellulaires.

And with these mobile phones,

Avec ces téléphones cellulaires

we transmit more than 600 terabytes of data

nous transmettons plus de 600 téraoctets de données

every month.

par mois.

This is a 6 with 14 zeroes --

On parle d'un 6 suivi de 14 zéros --

a very large number.

un nombre très élevé.

And wireless communications

La communication sans fil

has become a utility

est devenue une commodité

like electricity and water.

comme l'électricité et l'eau

We use it everyday. We use it in our everyday lives now --

Elle fait partie maintenant de notre quotidien.

in our private lives, in our business lives.

Nous l’utilisons dans notre vie privée et dans nos activités d'affaires.

And we even have to be asked sometimes, very kindly,

Au point que parfois l'on nous demande, gentiment,

to switch off the mobile phone at events like this

d’éteindre notre téléphone cellulaire durant des événements comme celui-ci

for good reasons.

pour de bonnes raisons.

And it's this importance

Ces faits si importants

why I decided to look into the issues

m'ont amené à examiner les problèmes

that this technology has,

de cette technologie,

because it's so fundamental to our lives.

car elle est très importante dans notre vie.

And one of the issues is capacity.

Et l'un des problèmes est la capacité.

The way we transmit wireless data is by using electromagnetic waves --

Nous transmettons les données sans fil au moyen d'ondes électromagnétiques

in particular, radio waves.

particulièrement des ondes radioélectriques.

And radio waves are limited.

Mais les ondes radioélectriques sont limitées.

They are scarce; they are expensive;

Elles sont peu abondantes, elles coûtent cher,

and we only have a certain range of it.

et leur portée est limitée.

And it's this limitation

Cette limitation

that doesn't cope

ne permet pas de faire face

with the demand of wireless data transmissions

à la demande en termes de transmission de données sans fil

and the number of bytes and data which are transmitted every month.

et au nombre d'octets et de données à transmettre par mois.

And we are simply running out of spectrum.

De plus, il y a de moins en moins de spectre.

There's another problem.

Il y a un autre problème.

That is efficiency.

Le rendement.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Ce 1.4 million de mâts d'antennes cellulaires, ou stations de base,

consume a lot of energy.

consomme énormément d’énergie.

And mind you, most of the energy

Sachez que la plus grosse partie de cette énergie

is not used to transmit the radio waves,

n'est pas investie dans la production d'ondes radioélectriques

it is used to cool the base stations.

mais plutôt dans le refroidissement des stations de base.

Then the efficiency of such a base station

L’efficacité d'une station de base

is only at about five percent.

n'est alors que de cinq pour cent.

And that creates a big problem.

Cela pose un problème d'envergure.

Then there's another issue that you're all aware of.

Il y a ensuite un autre problème dont vous êtes surement au courant.

You have to switch off your mobile phone

Vous devez éteindre votre téléphone cellulaire

during flights.

durant les vols.

In hospitals, they are security issues.

Et aussi dans les hôpitaux, pour des raisons de sécurité.

And security is another issue.

La sécurité est l'autre problème.

These radio waves penetrate through walls.

Ces ondes radioélectriques passent à travers les murs.

They can be intercepted,

Elles peuvent être interceptées,

and somebody can make use of your network

et quelqu'un peut se servir de votre réseau

if he has bad intentions.

s'il a l'intention de le faire.

So these are the main four issues.

Donc, voilà les quatre problèmes principaux.

But on the other hand,

D'un autre coté,

we have 14 billion of these:

nous avons 14 milliards de

light bulbs, light.

ces ampoules, de lumière

And light is part of the electromagnetic spectrum.

et la lumière fait partie du spectre électromagnétique.

So let's look at this in the context

Regardons ça dans le contexte

of the entire electromagnetic spectrum, where we have gamma rays.

du spectre électromagnétique au complèt, lequel inclut les rayons gamma.

You don't want to get close to gamma rays, it could be dangerous.

Vous ne voulez pas vous approcher des rayons gamma, ils sont trop dangereux.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Les rayons X sont utiles dans les hôpitaux.

Then there's ultraviolet light.

Il y a ensuite les rayons UV;

it's good for a nice suntan,

ils sont bons pour bronzer,

but otherwise dangerous for the human body.

mais ils sont quand même dangereux pour le corps humain.

Infrared --

Quant aux infrarouges,

due to eye safety regulations,

ils ne peuvent être utilissés qu'à faible puissance

can be only used with low power.

à cause des réglementations concernant la sécurité oculaire.

And then we have the radio waves, they have the issues I've just mentioned.

Il y a ensuite les ondes radioélectriques, avec tous les problèmes que je viens de mentionner.

And in the middle there, we have this visible light spectrum.

Puis, en milieu de tout ça, nous avons la partie visible du spectre,

It's light,

la lumière.

and light has been around for many millions of years.

La lumière existe depuis des millions d'années;

And in fact, it has created us,

elle nous a créés et

has created life,

a créé la vie

has created all the stuff of life.

tout ce qui est en vie.

So it's inherently safe to use.

Elle peut donc être utilisée en toute sécurité.

And wouldn't it be great to use that for wireless communications?

N'est-ce pas qu'il serait génial de pouvoir l'utiliser pour les communications sans fil ?

Not only that, I compared [it to] the entire spectrum.

Et pas seulement ça. Je l'ai comparé avec le spectre au complet.

I compared the radio waves spectrum --

J'ai comparé le spectre des ondes radioélectriques

the size of it --

sa taille --

with the size of the visible light spectrum.

avec la taille du spectre visible de la lumière.

And guess what?

Et devinez quoi ...?

We have 10,000 times more of that spectrum,

Nous avons l'équivalent de ce spectre multiplié par 10.000

which is there for us to use.

Et il est là, pour nous.

So not only do we have this huge amount of spectrum,

Mais il y a plus que cet immense spectre;

let's compare that with a number I've just mentioned.

comparons-le avec le chiffre que je viens de mentionner

We have 1.4 million

Il y a 1.4 million

expensively deployed,

de stations de base

inefficient radio cellular base stations.

d'antennes cellulaires inefficaces.

And multiply that by 10,000,

Multiplions ce chiffre par 10.000,

then you end up at 14 billion.

ça nous done 14 milliards.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

Et il y a 14 milliards d'ampoules en utilisation.

So we have the infrastructure there.

Donc, nous avons déjà l'infrastructure.

Look at the ceiling, you see all these light bulbs.

Regardez le plafond, vous voyez une quantité d'ampoules;

Go to the main floor, you see these light bulbs.

Allez au rez-de-chaussée, vous verrez une quantité d'ampoules.

Can we use them for communications?

Pouvons nous les utiliser pour les communications?

Yes.

Oui.

What do we need to do?

Que devons-nous faire?

The one thing we need to do

Ce que nous devons faire

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

est remplacer ces ampoules à incandescence,

florescent lights,

ces éclairages fluorescents,

with this new technology of LED,

par la nouvelle technologie DEL,

LED light bulbs.

par des ampoules à diode électroluminescente (DEL).

An LED is a semiconductor. It's an electronic device.

Le DEL est un semiconducteur, un dispositif électrique

And it has a very nice acute property.

qui a une propriété très intéressante.

Its intensity can be modulated

Son intensité peut être modulée

at very high speeds,

à très haute vitesse,

and it can be switched off at very high speeds.

et peut déconnectée à très haute vitesse.

And this is a fundamental basic property

C'est une propriété de base fondamentale

that we exploit

que nous exploitons

with our technology.

avec notre technologie.

So let's show how we do that.

Je vais vous montrer comment nous faisons ça.

Let's go to the closest neighbor to the visible light spectrum --

Prenons le voisin le plus proche du spectre visible de la lumière --

go to remote controls.

la télécommande.

You all know remote controls have an infrared LED --

Comme vous le savez, les télécommandes ont un DEL infrarouge --

basically you switch on the LED, and if it's off, you switch it off.

Vous mettez en marche le DEL, et s'il est allumé vous l'éteignez

And it creates a simple, low-speed data stream

Le DEL crée un flux de données simple, de basse vitesse,

in 10,000 bits per second,

équivalent à 10.000 bits par seconde,

20,000 bits per second.

20.000 bits par seconde.

Not usable for a YouTube video.

Il ne peut pas être utilisé pour visualiser un vidéo sur YouTube.

What we have done

Ce que nous avons fait

is we have developed a technology

est développer une technologie

with which we can furthermore

qui nous permette de

replace the remote control of our light bulb.

faire plus que le contrôle à distance.

We transmit with our technology,

Avec notre technologie, nous transmettons

not only a single data stream,

non seulement un flux de données unique,

we transmit thousands of data streams

mais des milliers de flux de données

in parallel,

en parallèle

at even higher speeds.

et à des vitesses encore plus hautes.

And the technology we have developed --

Cette technologie que nous avons développée

it's called SIM OFDM.

s'appelle SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

Et sa modulation spatiale --

these are the only technical terms, I'm not going into details --

c'étaient les seuls termes techniques, je ne rentrerai pas dans les détails --

but this is how we enabled

Voici comment nous avons réussi

that light source

à faire en sorte qu'une source de lumière

to transmit data.

transmette des données.

You will say, "Okay, this is nice --

Vous pensez sans doute " Ok, c'est un joli

a slide created in 10 minutes."

diaporama créé en 10 minutes".

But not only that.

Mais ce n'est pas juste ça.

What we've done

Nous avons aussi

is we have also developed a demonstrator.

créé un démonstrateur.

And I'm showing for the first time in public

C'est la première fois que je montre en publique

this visible light demonstrator.

ce démonstrateur de lumière.

And what we have here

Ce que nous avons ici

is no ordinary desk lamp.

est une lampe de bureau de tous les jours.

We fit in an LED light bulb,

Nous y insérons une Ampoule DEL

worth three U.S. dollars,

qui vaut trois dollars US$,

put in our signal processing technology.

et nous démarrons notre technologie de traitement des signaux.

And then what we have here is a little hole.

Ici, il y a un petit trou.

And the light goes through that hole.

La lumière passe par ce trou.

There's a receiver.

Il y a un récepteur.

The receiver will convert these little, subtle changes in the amplitude

Le récepteur convertit ces petits et subtils changements

that we create there

dans l'amplitude que nous créons là

into an electrical signal.

en signal électrique

And that signal is then converted back

El le signal électrique est ensuite reconverti

to a high-speed data stream.

en flux de données à haute vitesse.

In the future we hope

Nous espérons, dans le futur,

that we can integrate this little hole

pouvoir intégrer ce petit trou

into these smart phones.

dans ces téléphones intelligentes.

And not only integrate a photo detector here,

Et non seulement intégrer un détecteur photo

but maybe use the camera inside.

mais aussi utiliser l'appareil photo qui y est integré.

So what happens

Alors, que se passe-t'il

when I switch on that light?

quand j'allume la lampe?

As you would expect,

Comme l'on pouvait s'y attendre,

it's a light, a desk lamp.

c'est une lampe, une lampe de bureau.

Put your book beneath it and you can read.

Placez votre livre au dessous et vous pourrez lire.

It's illuminating the space.

Ça éclaire.

But at the same time, you see this video coming up here.

Mais en même temps, vous voyez un vidéo là.

And that's a video, a high-definition video

Il s'agit d'un vidéo haute définition

that is transmitted through that light beam.

qui est transmis par ce rayon de lumière.

You're critical.

Vous n'êtes pas convaincus.

You think, "Ha, ha, ha.

Vous penses " Ouais,

This is a smart academic doing a little bit of tricks here."

voici un malin un qui nous joue quelque tours".

But let me do this.

Mais laissez-moi faire ceci.

(Applause)

(Applaudissements)

Once again.

Encore une fois.

Still don't believe?

Vous n'y croyez pas encore?

It is this light

C'est cette lumière

that transmits this high-definition video in a split stream.

qui transmet ce vidéo haute définition sur un flux séparé

And if you look at the light,

Et si vous regardez la lumière,

it is illuminating as you would expect.

elle éclaire, comme on s'y attendait.

You don't notice with your human eye.

Vous n'apercevez pas,

You don't notice the subtle changes in the amplitude

vous ne détectez pas ces subtils changements d'amplitude

that we impress onto this light bulb.

que nous imprimons sur cette ampoule.

It's serving the purpose of illumination,

Elle remplit le besoin d'éclairage,

but at the same time, we are able to transmit this data.

puis en même temps, nous sommes en mesure de transmettre des données.

And you see,

Comme vous le voyez

even light from the ceiling comes down here to the receiver.

il y aussi de la lumière du plafond qui éclaire le récepteur;

It can ignore that constant light,

mais il peut ignorer cette lumière constante,

because all the receiver's interested in

parce que le récepteur n'est intéressé

are subtle changes.

qu'aux changements subtils.

You also have a critical question now, and

Vous vous posez quelques questions quand même.

you say, "Okay,

Vous pensez, "Faut-il que

do I have to have the light on all the time

la lampe soit allumée tout le temps

to have this working?"

pour que ce truc fonctionne ?"

And the answer is yes.

La réponse est Oui.

But, you can dim down the light

Mais, vous pouvez atténuer la lumière

to a level that it appears to be off.

jusqu'à au point ou elle semblerait être etteinte.

And you are still able to transmit data -- that's possible.

Puis vous êtes encore capable de transmettre des données. C'est possible.

So I've mentioned to you the four challenges.

Je vous ai mentionné les quatre défis.

Capacity:

Capacité:

We have 10,000 times more spectrum,

Nous avons un spectre 10.000 fois plus large,

10,000 times more LEDs

10.000 fois plus DELs

installed already in the infrastructure there.

déjà installés en termes d'infrastructure.

You would agree with me, hopefully,

J'espère que vous serez d'accord avec moi,

there's no issue of capacity anymore.

il n'y a plus de problème de capacité.

Efficiency:

Efficacité:

This is data through illumination --

La transmission de données se fait par l'éclairage --

it's first of all an illumination device.

il s'agit d'abord et avant tout d'un dispositif d'éclairage.

And if you do the energy budget,

Et si vous faites les comptes,

the data transmission comes for free --

la transmission de données est sans frais,

highly energy efficient.

et hautement efficace du point de vue énergétique

I don't mention the high energy efficiency

Et je ne parle pas de la haute efficacité énergétique

of these LED light bulbs.

de ces ampoules DEL.

If the whole world would deploy them,

Si tout le monde les utilisait,

you would save hundreds of power plants.

on épargnerait des centaines de centrales électrique.

That's aside.

Laissons ça de coté.

And then I've mentioned the availability.

J'ai aussi mentionné la disponibilité.

You will agree with me that we have lights in the hospital.

Vous êtes d'accord avec moi qu'il y a des lampes dans les hôpitaux.

You need to see what to do.

Vous devez savoir ce que vous faites.

You have lights in an aircraft.

Il y a des lampes dans les avions.

So it's everywhere in a day there is light.

Il y a de l'éclairage partout.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Regardez autour de vous. Partout. Regardez votre téléphone intelligent.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Il a une lampe de poche DEL.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Ce sont toutes des sources potentielles de transmission de données à haute vitesse.

And then there's security.

Ensuite il y a la sécurité.

You would agree with me

Vous serez d'accord avec moi,

that light doesn't penetrate through walls.

que la lumière ne passe pas à travers les murs.

So no one, if I have a light here,

Alors, si j'ai une lumière ici

if I have secure data,

et que j'ai des données protégées,

no one on the other side of this room through that wall

personne de l'autre coté de cette pièce ne pourra

would be able to read that data.

lire ces données à travers le mur.

And there's only data where there is light.

Puis il n'y a pas de données sans lumière.

So if I don't want that receiver to receive the data,

Donc, si vous ne voulez pas que le récepteur reçoive des données,

then what I could do,

vous n'avez qu'à

turn it away.

le détourner.

So the data goes in that direction, not there anymore.

Est-ce que le données sont encore transmisses ? Non.

Now we can in fact see where the data is going to.

Nous pouvons maintenant voir où vont les données.

So for me,

Je suis de l'avis

the applications of it,

que les applications de cette technologie,

to me, are beyond imagination at the moment.

dépassent encore notre imagination.

We have had a century of very nice, smart application developers.

Pendant un siècle, des applications intéressantes et intelligentes ont été developpées

And you only have to notice, where we have light,

Et maintenant, vous voyez que là où il y a de la lumière,

there is a potential way to transmit data.

il existe un potentiel de transmission de données.

But I can give you a few examples.

Je vais vous fournir quelques exemples.

Well you may see the impact already now.

Bon, vous êtes surement en mesure d'en évaluer l'impact aujourd'hui.

This is a remote operated vehicle

Voici un véhicule contrôlé à distance

beneath the ocean.

sous les océans.

And they use light to illuminate space down there.

Il utilisse de la lumière pour éclairer l'environnement la-dessous.

And this light can be used to transmit wireless data

Cette lumière pourrait être utilissée pour transmettre des données sans fil.

that these things [use] to communicate with each other.

Et ces choses communiquent entre elles.

Intrinsically safe environments

Des environnements hautement protégés

like this petrochemical plant --

comme cette usine pétrochimique --

you can't use RF, it may generate antenna sparks,

ne peuvent pas utiliser la fréquence radioélectrique, cela pourrait produire des étincelles

but you can use light -- you see plenty of light there.

mais il y a moyen d'utiliser la lumière -- il y a plein de lumière dans ces endroits.

In hospitals,

Dans les hôpitaux,

for new medical instruments;

pour les nouveaux instruments médicaux;

in streets for traffic control.

dans les rues, pour la contrôle de la circulation.

Cars have LED-based headlights, LED-based back lights,

Les voitures ont des phares et aussi des feux arrières DEL,

and cars can communicate with each other

et les voitures pourraient communiquer entre elles

and prevent accidents

et éviter les accidents

in the way that they exchange information.

par l'échange d'information.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Les feux de circulation pourraient communiquer avec la voiture, et ainsi de suite.

And then you have these millions of street lamps

Puis il y a aussi des millions de lampadaires

deployed around the world.

installés dans le monde entier.

And every street lamp could be a free access point.

Chaque lampadaire deviendrait un point d'accès gratuit.

We call it, in fact, a Li-Fi,

En fait, nous l'appelons un Li-Fi

light-fidelity.

lumière-fidélité

And then we have these aircraft cabins.

Il y a aussi les cabines des avions,

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

qui ont des centaines de lampes;

and each of these lights

et chaque lampe

could be a potential transmitter of wireless data.

pourrait être un transmetteur de données sans fil.

So you could enjoy your most favorite TED video

Alors vous pourriez y jouir de votre vidéo TED préféré

on your long flight back home.

durant votre long vol en direction de chez vous.

Online life. So that is a vision, I think, that is possible.

Vie en ligne. Oui, je crois que cette vision est possible.

So, all we would need to do

Donc, tout ce que nous avons besoin de faire

is to fit a small microchip

est insérer une petite micropuce

to every potential illumination device.

dans chaque dispositif d'éclairage potentiel,

And this would then combine

de manière a associer

two basic functionalities:

deux fonctionnalitées fondamenentales :

illumination and wireless data transmission.

l'éclairage et la transmission de données sans fil.

And it's this symbiosis that I personally believe

Je suis de l'avis que cette symbiose

could solve the four essential problems

règlerait les quatre problèmes essentiels

that face us in wireless communication these days.

auxquels nous faisons face, de nos jours, par rapport aux communications sans fils.

And in the future,

Dans le future

you would not only have 14 billion light bulbs,

il y aurait non seulement 14 milliards d'ampoules,

you may have 14 billion Li-Fis

mais aussi 14 milliards de Li-Fis

deployed worldwide --

installés dans le monde entier --

for a cleaner, a greener,

pour un future plus propre, plus vert

and even a brighter future.

pour un avenir brillant.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)