Les ampoules LED alimentées par Linux de Disney apportent la connectivité Li-Fi à vos maisons

Table des matières

• Disney lance l’ampoule “Linux Light Bulb” basée sur Linux pour un réseau domestique interconnecté - - Disney Research démontre une méthode de mise en réseau LED à LED pour établir un réseau domestique interconnectant des jouets, des gadgets portables, des smartphones, etc.
• OpenWRT sur Atheros contrôle les lumières contrôlées par Arduino
• Références supplémentaires

Disney lance l’ampoule “Linux Light Bulb” basée sur Linux pour un réseau domestique interconnecté

Disney Research démontre une méthode de mise en réseau LED à LED pour établir un réseau domestique interconnectant des jouets, des gadgets portables, des smartphones, etc.

Disney Research a démontré une technologie de mise en réseau “Linux Light Bulb” LED à LED qui permettrait aux ampoules et aux jouets de communiquer entre eux, nous rapprochant ainsi un peu plus de la réalité de Toy Story de Disney/Pixar.

L’idée de base derrière cette innovation a été développée par Disney en collaboration avec une université suisse, l’ETH (située à Zurich). Le système utilise une puce codée en Linux intégrée dans les LED pour le rendre adapté à la communication avec des dispositifs ayant des capacités similaires. Les candidats appropriés peuvent être des jouets, des appareils portables, des téléphones, des ordinateurs, des voitures et d’autres gadgets de l’Internet des objets.

Ce système utilise la technologie VLC (Visible Light Communication), qui est en forte émergence aujourd’hui et a été en phase d’évolution ces dernières années. La technologie utilise la capacité des LED modernes à interagir avec des systèmes numériques pour changer rapidement la luminosité et la fréquence de la lumière. Les LED peuvent également agir comme des photodiodes (une photodiode est une diode à jonction p-n qui s’active lorsque la lumière de la plage visible tombe dessus). Bien que la modulation causée par ces processus dans les LED soit ce que la sensibilité de l’œil humain peut détecter, l’utilisateur ne ressentira aucun scintillement des lumières ou d’autres préoccupations de sécurité, selon Disney.

La principale contribution du projet au domaine de la VLC est l’ajout de la technologie de mise en réseau. Disney Research a développé un prototype d’ampoule intelligente et a défini un cadre de mise en réseau VLC pour celui-ci basé sur les communications par protocole Internet (IP).

La technologie VLC mise en réseau serait beaucoup moins chère que d’intégrer des jouets et d’autres gadgets à bas coût avec WiFi, Bluetooth, ZigBee ou d’autres technologies sans fil à courte portée. En mettant en œuvre la puce Linux Light Bulb, les LED intégrées dans de nombreux jouets modernes deviendraient des lumières intelligentes contrôlées avec précision. Les lumières pourraient être liées dans un réseau maillé afin de coordonner les activités des dispositifs et d’établir des communications même sans ligne de vue directe.

Disney Research et l’ETH Zurich ont conjointement publié un article académique [PDF] décrivant à la fois le système de mise en réseau et une plateforme matérielle de preuve de concept.

L’article décrit une couche de liaison VLC pour Linux qui utilise un nouveau module de pilote de réseau VLC. Le module se situe au-dessus des couches de contrôle d’accès au support (MAC) et physique (PHY) de la VLC, qui ont été précédemment développées par Disney Research. Le pilote de réseau fait interface entre les protocoles IP et les couches VLC.

OpenWRT sur Atheros contrôle les lumières contrôlées par Arduino

Le banc d’essai matériel de Disney est construit autour d’un module qui exécute le léger OpenWRT Linux, avisé en matière de mise en réseau, sur un SoC Qualcomm Atheros AR9331 basé sur MIPS. Cette même combinaison a trouvé son chemin dans de nombreux dispositifs IoT bas de gamme, des modules informatiques sans fil et des SBC simples pour hackers, tels que l’Arduino Yún.

Du côté de Linux, le contrôleur VLC est abstrait en tant qu’interface Ethernet standard, mise en œuvre en tant que module de pilote de noyau. Cela permettrait d’activer des communications utilisant le protocole de messagerie de contrôle Internet (ICMP), le protocole de datagramme utilisateur (UDP) et le protocole de contrôle de transmission (TCP).

Le module de contrôleur activé par Atheros communique avec un module de firmware VLC séparé, qui dans le banc d’essai est mis en œuvre sur des cartes Arduino Uno avec des MCU ATmega328p. Le module de contrôleur Linux communique avec le module de firmware basé sur Arduino en utilisant une interface série. Le module Arduino pilote ensuite directement la LED et les capteurs. L’ampoule LED connectée est modifiée avec l’ajout de quatre capteurs photodiodes, ainsi qu’un dissipateur thermique et une alimentation pour soutenir les communications lumineuses intensives.

Les images ci-dessus montrent les aperçus de l’ampoule Linux Light Bulb.

Disney Research a déclaré qu’il avait envisagé de sauter le module basé sur Arduino séparé en contrôlant les ampoules directement à partir du module Linux en utilisant des connexions GPIO. Cependant, cela empêcherait essentiellement le module Linux de faire tout autre travail, une valeur ajoutée “qui a motivé l’ajout d’un système d’exploitation à la VLC”, indique l’article. La conception de firmware VLC séparée est censée garantir des performances critiques en temps réel tout en libérant le module Atheros pour d’autres tâches.

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

Les puces Atheros dans les ampoules LED Linux ont un WiFi intégré, que Disney Research a utilisé à des fins de test. Pourtant, les lumières sont destinées à communiquer entre elles uniquement en utilisant la VLC, note le document de Disney. On peut supposer que la capacité de mise en réseau maillée soutiendrait une conception dans laquelle un seul point de terminaison dans un réseau nécessiterait une connexion sans fil, qui pourrait bien être un smartphone déjà équipé.

Avec une charge utile maximale de seulement 200 octets par transmission, résultant en une bande passante maximale de 1 Kbps, la technologie VLC de Disney ne sera pas utilisée pour le streaming multimédia, mais uniquement pour l’envoi et la réception de commandes simples. Pourtant, des systèmes VLC beaucoup plus sophistiqués ont démontré des communications point à point à des vitesses allant jusqu’à 800 Mbps, bien que sans aucune intelligence de mise en réseau. La plateforme proposée par Disney, à bas coût, sera probablement capable d’atteindre des niveaux de bande passante Kbps plus utiles, bien qu’il ne soit pas clair si elle pourrait atteindre des vitesses de plusieurs Mbps de sitôt.

En ajoutant la mise en réseau à la VLC, Disney a apparemment surmonté les principales limitations de la technologie en matière de portée et d’interférences de signal. Les avantages par rapport aux communications sans fil incluent non seulement un coût et une consommation d’énergie inférieurs, mais également une meilleure sécurité.

Disney Research envisage la technologie comme s’étendant au-delà de la prochaine génération de jouets Disney à d’autres applications IoT à faible bande passante. Le document note des services de localisation basés sur la VLC utilisant l’infrastructure d’éclairage existante, ainsi que l’éclairage LED contrôlable, l’identification et le suivi intérieur.

Un rôle plus large pour les communications lumineuses pourrait attendre de futurs processeurs qui incorporent des matériaux dits III-V. De telles puces amicales pour l’optique devraient permettre des communications optiques à haute vitesse non seulement au sein des ordinateurs, mais également entre les dispositifs.

Références supplémentaires

Des informations supplémentaires peuvent être trouvées sur ce lien et ce lien (PDF)