Disneys Linux-betriebene LED-Glühbirnen bringen Li-Fi-Konnektivität in Ihre Häuser

Table Of Contents

• Disney startet Linux-basierte “Linux-Glühbirne” für ein vernetztes Zuhause - - Disney Research demonstriert eine LED-zu-LED-Netzwerktechnologie zur Einrichtung eines Heimnetzwerks, das Spielzeuge, tragbare Geräte, Smartphones usw. miteinander verbindet.
• OpenWRT-on-Atheros steuert Arduino-gesteuerte Lichter
• Zusätzliche Referenzen

Disney startet Linux-basierte “Linux-Glühbirne” für ein vernetztes Zuhause

Disney Research demonstriert eine LED-zu-LED-Netzwerktechnologie zur Einrichtung eines Heimnetzwerks, das Spielzeuge, tragbare Geräte, Smartphones usw. miteinander verbindet.

Disney Research hat eine LED-zu-LED-Netzwerktechnologie “Linux-Glühbirne” demonstriert, die es Glühbirnen und Spielzeugen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, und uns damit einen Schritt näher an die Realität von Disneys/Pixars Toy Story bringt.

Die zugrunde liegende Idee hinter dieser Innovation wurde von Disney in Zusammenarbeit mit einer Schweizer Universität, ETH (in Zürich), entwickelt. Das System verwendet einen mit Linux codierten Chip, der in die LED eingebettet ist, um die Kommunikation mit Geräten zu ermöglichen, die ähnliche Fähigkeiten besitzen. Geeignete Kandidaten könnten Spielzeuge, tragbare Geräte, Telefone, Computer, Autos und andere Internet der Dinge-Gadgets sein.

Dieses System nutzt die VLC (Visible Light Communication)-Technologie, die heute stark im Kommen ist und sich in den letzten Jahren weiterentwickelt hat. Die Technologie nutzt die Fähigkeit moderner LEDs, mit digitalen Systemen zu interagieren, um die Helligkeit und Frequenz des Lichts schnell zu ändern. LEDs können auch wie Fotodioden wirken (Eine Fotodiode ist eine p-n-Übergangsdioden, die aktiviert wird, wenn Licht im sichtbaren Bereich auf sie fällt). Während die Modulation, die durch diesen Prozess in der LED verursacht wird, von der Empfindlichkeit des menschlichen Auges erkannt werden kann, wird der Benutzer laut Disney kein Flimmern der Lichter oder andere Sicherheitsbedenken wahrnehmen.

Der Hauptbeitrag des Projekts im Bereich VLC ist die Ergänzung der Netzwerktechnologie. Disney Research hat einen Prototyp einer intelligenten Glühbirne entwickelt und ein VLC-Netzwerkprotokoll dafür definiert, das auf Internetprotokoll (IP)-Kommunikation basiert. Netzwerkbasierte VLC-Technologie wäre viel kostengünstiger als die Ausstattung von Spielzeugen und anderen kostengünstigen Gadgets mit WiFi, Bluetooth, ZigBee oder anderen drahtlosen Technologien mit kurzer Reichweite. Durch die Implementierung des Linux-Glühbirnen-Chips würden die in vielen modernen Spielzeugen eingebetteten LEDs zu präzise gesteuerten intelligenten Lichtern. Die Lichter könnten in einem Mesh-Netzwerk verbunden werden, um die Aktivitäten der Geräte zu koordinieren und die Kommunikation auch ohne direkte Sichtlinie herzustellen.

Disney Research und die ETH Zürich haben gemeinsam ein akademisches Papier [PDF] veröffentlicht, das sowohl das Netzwerksystem als auch eine Proof-of-Concept-Hardwareplattform beschreibt. Das Papier beschreibt eine VLC-Linkschicht für Linux, die ein neues VLC-Netzwerktreiber-Modul verwendet. Das Modul sitzt über den VLC-Medium Access Control (MAC) und Physical (PHY) Schichten, die zuvor von Disney Research entwickelt wurden. Der Netzwerktreiber vermittelt zwischen IP-Protokollen und den VLC-Schichten.

OpenWRT-on-Atheros steuert Arduino-gesteuerte Lichter

Disneys Hardware-Testumgebung basiert auf einem Modul, das das leichte, netzwerkfähige OpenWRT-Linux auf einem MIPS-basierten Qualcomm Atheros AR9331 SoC ausführt. Diese Kombination hat ihren Weg in viele kostengünstige IoT-Geräte, drahtlosfähige Computer-Module und einfache Hacker-SBCs, wie das Arduino Yún, gefunden.

Auf der Linux-Seite wird der VLC-Controller als Standard-Ethernet-Schnittstelle abstrahiert, die als Kernel-Treiber-Modul implementiert ist. Dies soll die Kommunikation über das Internet Control Messaging Protocol (ICMP), das User Datagram Protocol (UDP) und das Transmission Control Protocol (TCP) ermöglichen. Das Atheros-fähige Steuerungsmodul kommuniziert mit einem separaten VLC-Firmwaremodul, das in der Testumgebung auf Arduino Uno-Boards mit ATmega328p MCUs implementiert ist. Das Linux-Controller-Modul kommuniziert mit dem Arduino-basierten Firmwaremodul über eine serielle Schnittstelle. Das Arduino-Modul steuert dann direkt die LED und die Sensoren. Die angeschlossene LED-Glühbirne wurde mit vier Fotodiodensensoren sowie einem Kühlkörper und einer Stromversorgung modifiziert, um die intensiven Lichtkommunikationen zu unterstützen. Die obigen Bilder zeigen die Einblicke in die Linux-Glühbirne.

Disney Research sagte, dass es in Betracht zog, das separate Arduino-basierte Modul zu überspringen, indem die Glühbirnen direkt vom Linux-Modul über GPIO-Verbindungen gesteuert werden. Dies würde jedoch im Wesentlichen das Linux-Modul daran hindern, andere Arbeiten zu erledigen, ein zusätzlicher Wert, „der die Hinzufügung eines Betriebssystems zu VLC motivierte“, sagt das Papier. Das separate VLC-Firmwaredesign soll eine zeitkritische Leistung sicherstellen und gleichzeitig das Atheros-Modul für andere Aufgaben freigeben.

https://www.disneyresearch.com/wp-content/uploads/Pub_InvisibleLightCommunication_Siggraph14_video.mp4

Die Atheros-Chips in den Linux-Glühbirnen verfügen über integriertes WiFi, das Disney Research zu Testzwecken verwendete. Dennoch sind die Lichter dazu gedacht, nur über VLC miteinander zu kommunizieren, merkt das Disney-Papier an. Vermutlich würde die Mesh-Netzwerkfähigkeit ein Design unterstützen, bei dem nur ein Endpunkt in einem Netzwerk drahtlos sein müsste, was möglicherweise ein bereits damit ausgestattetes Smartphone sein könnte.

Mit einer maximalen Nutzlast von nur 200 Bytes pro Übertragung, was zu einer maximalen Bandbreite von 1 Kbps führt, wird Disneys VLC-Technologie nicht für das Streaming von Medien verwendet, sondern nur zum Senden und Empfangen einfacher Befehle. Dennoch haben viel ausgeklügeltere VLC-Systeme Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen mit Geschwindigkeiten von bis zu 800 Mbps demonstriert, wenn auch ohne jegliche Netzwerkintelligenz. Disneys vorgeschlagene, kostengünstige Plattform wird wahrscheinlich in der Lage sein, auf nützlichere Dial-up-Level-Kbps-Bandbreiten zu skalieren, obwohl unklar ist, ob sie in naher Zukunft sogar einstellige Mbps-Geschwindigkeiten erreichen könnte.

Durch die Hinzufügung von Netzwerken zu VLC hat Disney anscheinend die großen Einschränkungen der Technologie hinsichtlich Reichweite und Signalinterferenz überwunden. Vorteile gegenüber drahtlosen Kommunikationssystemen umfassen nicht nur geringere Kosten und Stromverbrauch, sondern auch eine bessere Sicherheit.

Disney Research sieht die Technologie als Erweiterung über die nächste Generation von Disney-Spielzeugen hinaus zu anderen IoT-Anwendungen mit niedrigem Bandbreitenbedarf. Das Papier weist auf potenzielle VLC-basierte Lokalisierungsdienste hin, die bestehende Lichtinfrastruktur nutzen, sowie auf steuerbare LED-Beleuchtung, Identifikation und Indoor-Tracking.

Eine breitere Rolle für Lichtkommunikation könnte zukünftige Prozessoren erwarten, die sogenannte III-V-Materialien integrieren. Solche optikfreundlichen Chips sollten in der Lage sein, Hochgeschwindigkeits-Optikkommunikation nicht nur innerhalb von Computern, sondern auch zwischen Geräten zu ermöglichen.

Zusätzliche Referenzen

Zusätzliche Informationen finden Sie unter diesem Link und diesem Link (PDF)