Le lampadine LED di Disney alimentate da Linux portano la connettività Li-Fi nelle vostre case

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• Disney lancia la “Lampadina Linux” basata su Linux per una rete domestica interconnessa - - Disney Research dimostra un metodo di networking LED-to-LED per impostare una rete domestica che interconnette giocattoli, gadget indossabili, smartphone, ecc.
• OpenWRT-on-Atheros controlla le luci controllate da Arduino
• Riferimenti aggiuntivi

Disney lancia la “Lampadina Linux” basata su Linux per una rete domestica interconnessa

Disney Research dimostra un metodo di networking LED-to-LED per impostare una rete domestica che interconnette giocattoli, gadget indossabili, smartphone, ecc.

Disney Research ha dimostrato una tecnologia di networking “Lampadina Linux” LED-to-LED che consentirebbe alle lampadine e ai giocattoli di comunicare tra loro, avvicinandoci così alla realtà di Toy Story di Disney/Pixar.

L’idea alla base di questa innovazione è stata sviluppata da Disney in collaborazione con un’università svizzera, ETH (situata a Zurigo). Il sistema utilizza un chip codificato in Linux incorporato nell’LED per renderlo adatto alla comunicazione con dispositivi che possiedono capacità simili. I candidati idonei possono essere giocattoli, dispositivi indossabili, telefoni, computer, automobili e altri gadget dell’Internet delle Cose.

Questo sistema utilizza la tecnologia VLC (Visible Light Communication), che è in forte espansione oggi ed è stata in fase di evoluzione negli ultimi anni. La tecnologia sfrutta la capacità degli LED moderni di interagire con sistemi digitali per cambiare rapidamente luminosità e frequenza della luce. Gli LED possono anche comportarsi come fotodiodi (un fotodiodo è un diodo a giunzione p-n che si attiva quando la luce della gamma visibile lo colpisce). Sebbene la modulazione causata da questi processi nell’LED sarà ciò che la sensibilità dell’occhio umano può rilevare, quindi l’utente non percepirà alcun sfarfallio delle luci o altre preoccupazioni di sicurezza, secondo Disney.

Il principale contributo del progetto al campo della VLC è l’aggiunta della tecnologia di networking. Disney Research ha sviluppato un prototipo di lampadina intelligente e ha definito un framework di networking VLC per essa basato su comunicazioni Internet Protocol (IP).
La tecnologia VLC connessa sarebbe molto più economica rispetto all’incorporazione di giocattoli e altri gadget a basso costo con WiFi, Bluetooth, ZigBee o altre tecnologie wireless a corto raggio. Implementando il chip della Lampadina Linux, gli LED incorporati in molti giocattoli moderni diventerebbero luci intelligenti controllate in modo preciso. Le luci potrebbero essere collegate in una rete mesh per coordinare le attività dei dispositivi e stabilire comunicazioni anche senza linea di vista diretta.

Disney Research e ETH Zurich hanno pubblicato congiuntamente un documento accademico [PDF] che descrive sia il sistema di networking che una piattaforma hardware di prova di concetto.

Il documento descrive uno strato di collegamento VLC per Linux che utilizza un nuovo modulo driver di rete VLC. Il modulo si trova sopra i livelli di Controllo Accesso al Mezzo (MAC) e Fisico (PHY) VLC, che sono stati precedentemente sviluppati da Disney Research. Il driver di rete interfaccia tra i protocolli IP e i livelli VLC.

OpenWRT-on-Atheros controlla le luci controllate da Arduino

Il banco di prova hardware di Disney è costruito attorno a un modulo che esegue il leggero e abile nel networking OpenWRT Linux su un SoC Qualcomm Atheros AR9331 basato su MIPS. Questa stessa combinazione ha trovato spazio in molti dispositivi IoT di fascia bassa, computer su moduli abilitati al wireless e semplici SBC per hacker, come l’Arduino Yún.

Dal lato Linux, il controller VLC è astratto come un’interfaccia Ethernet standard, implementata come un modulo driver del kernel. Si dice che questo consenta comunicazioni utilizzando il Protocollo di Messaggistica di Controllo di Internet (ICMP), il Protocollo di Datagramma Utente (UDP) e il Protocollo di Controllo della Trasmissione (TCP).

Il modulo del controller abilitato Atheros comunica con un modulo firmware VLC separato, che nel banco di prova è implementato su schede Arduino Uno con MCU ATmega328p. Il modulo del controller Linux comunica con il modulo firmware basato su Arduino utilizzando un’interfaccia seriale. Il modulo Arduino poi guida direttamente l’LED e i sensori. La lampadina LED connessa è modificata con l’aggiunta di quattro sensori fotodiodo, oltre a un dissipatore di calore e un’alimentazione per supportare le intensive comunicazioni luminose.

Le immagini sopra mostrano i dettagli della Lampadina Linux.

Disney Research ha dichiarato di aver considerato di saltare il modulo separato basato su Arduino controllando direttamente le lampadine dal modulo Linux utilizzando connessioni GPIO. Tuttavia, questo escluderebbe essenzialmente il modulo Linux dal fare qualsiasi altro lavoro, un valore aggiunto “che ha motivato l’aggiunta di un sistema operativo alla VLC”, afferma il documento. Si dice che il design del firmware VLC separato garantisca prestazioni critiche in tempo reale liberando il modulo Atheros per altri compiti.

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

I chip Atheros nelle Lampadine Linux hanno WiFi integrato, che Disney Research ha utilizzato per scopi di test. Tuttavia, le luci sono destinate a comunicare tra loro solo utilizzando VLC, nota il documento di Disney. Presumibilmente, la capacità di rete mesh supporterebbe un design in cui solo un endpoint in una rete richiederebbe wireless, che potrebbe ben essere uno smartphone già equipaggiato.

Con un carico massimo di soli 200 byte per trasmissione, risultando in una larghezza di banda massima di 1Kbps, la tecnologia VLC di Disney non sarà utilizzata per lo streaming di media, ma solo per inviare e ricevere comandi semplici. Tuttavia, sistemi VLC molto più sofisticati hanno dimostrato comunicazioni punto a punto a velocità fino a 800Mbps, sebbene senza alcuna intelligenza di rete. La piattaforma proposta e a basso costo di Disney sarà probabilmente in grado di aumentare a larghezze di banda più utili a livello di Kbps, anche se non è chiaro se potrebbe raggiungere anche velocità di Mbps a singola cifra nel prossimo futuro.

Aggiungendo il networking alla VLC, Disney ha apparentemente superato le principali limitazioni della tecnologia in termini di portata e interferenza del segnale. I vantaggi rispetto alle comunicazioni wireless includono non solo costi e consumo energetico inferiori, ma anche una maggiore sicurezza.

Disney Research prevede che la tecnologia si estenda oltre la prossima generazione di giocattoli Disney ad altre applicazioni IoT a bassa larghezza di banda. Il documento nota potenziali servizi di localizzazione basati su VLC utilizzando l’infrastruttura di illuminazione esistente, così come illuminazione LED controllabile, identificazione e tracciamento interno.

Un ruolo più ampio per le comunicazioni luminose potrebbe attendere futuri processori che incorporano i cosiddetti materiali III-V. Tali chip otticamente amichevoli dovrebbero essere in grado di abilitare comunicazioni ottiche ad alta velocità non solo all’interno dei computer, ma anche tra i dispositivi.

Riferimenti aggiuntivi

Ulteriori informazioni possono essere trovate a questo link e a questo link (PDF)