Светодиоды на базе Linux от Disney обеспечивают Li-Fi соединение в ваших домах

Table Of Contents

• Disney запускает светодиоды “Linux Light Bulb” на базе Linux для взаимосвязанной домашней сети - - Исследования Disney демонстрируют метод сетевого взаимодействия LED-LED для создания домашней сети, соединяющей игрушки, носимые гаджеты, смартфоны и т.д.
• OpenWRT на Atheros управляет светом, контролируемым Arduino
• Дополнительные ссылки

Disney запускает светодиоды “Linux Light Bulb” на базе Linux для взаимосвязанной домашней сети

Исследования Disney демонстрируют метод сетевого взаимодействия LED-LED для создания домашней сети, соединяющей игрушки, носимые гаджеты, смартфоны и т.д.

Исследования Disney продемонстрировали технологию сетевого взаимодействия “Linux Light Bulb” на базе LED-LED, которая позволит лампочкам и игрушкам общаться друг с другом, тем самым приближая нас к реальности истории игрушек Disney/Pixar.

Рабочая идея этой инновации была разработана Disney в сотрудничестве со Швейцарским университетом ETH (расположенным в Цюрихе). Система использует чип, закодированный на Linux, встроенный в LED, чтобы сделать его подходящим для общения с устройствами, обладающими аналогичными возможностями. Подходящими кандидатами могут быть игрушки, носимые устройства, телефоны, компьютеры, автомобили и другие гаджеты Интернета вещей.

Эта система использует технологию VLC (Visible Light Communication), которая в настоящее время активно развивается и находится на стадии эволюции в последние годы. Технология использует способность современных светодиодов взаимодействовать с цифровыми системами, чтобы быстро изменять яркость и частоту света. Светодиоды также могут действовать как фотодиоды (фотодиод — это p-n переход, который активируется, когда на него попадает свет видимого диапазона). Хотя модуляция, вызванная этими процессами в LED, будет тем, что чувствительность человеческого глаза может обнаружить, поэтому пользователь не почувствует мерцания света или других проблем с безопасностью, согласно Disney.

Основной вклад проекта в область VLC — это добавление сетевой технологии. Исследования Disney разработали прототип умной лампочки и определили сетевую структуру VLC для нее на основе коммуникаций по Интернет-протоколу (IP). Сетевые технологии VLC будут гораздо дешевле, чем встраивание игрушек и других недорогих гаджетов с WiFi, Bluetooth, ZigBee или другими технологиями беспроводной связи на короткие расстояния. Внедряя чип Linux Light Bulb, светодиоды, встроенные во многие современные игрушки, станут точно управляемыми умными лампами. Лампы могут быть связаны в сетевой ячейке для координации действий устройств и установления связи даже без прямой видимости.

Исследования Disney и ETH Цюрих совместно опубликовали научную статью [PDF], описывающую как сетевую систему, так и аппаратную платформу для демонстрации концепции. Статья описывает уровень связи VLC для Linux, который использует новый модуль драйвера сети VLC. Модуль располагается поверх уровней управления доступом к среде VLC (MAC) и физического уровня (PHY), которые были ранее разработаны Исследованиями Disney. Драйвер сети взаимодействует между IP-протоколами и уровнями VLC.

OpenWRT на Atheros управляет светом, контролируемым Arduino

Испытательная платформа Disney построена вокруг модуля, который запускает легковесный, сетевой OpenWRT Linux на SoC Qualcomm Atheros AR9331 на базе MIPS. Эта же комбинация нашла свое применение во многих недорогих устройствах IoT, беспроводных компьютерных модулях и простых SBC для хакеров, таких как Arduino Yún.

Сторона Linux, контроллер VLC абстрагируется как стандартный Ethernet интерфейс, реализованный в виде модуля драйвера ядра. Это позволяет осуществлять коммуникации с использованием Протокола управления интернет-сообщениями (ICMP), Протокола пользовательских датаграмм (UDP) и Протокола управления передачей (TCP). Модуль контроллера на Atheros взаимодействует с отдельным модулем прошивки VLC, который в испытательной платформе реализован на платах Arduino Uno с микроконтроллерами ATmega328p. Модуль контроллера Linux взаимодействует с модулем прошивки на базе Arduino через последовательный интерфейс. Модуль Arduino затем напрямую управляет светодиодом и датчиками. Подключенная светодиодная лампочка модифицирована добавлением четырех фотодиодных датчиков, а также радиатора и блока питания для поддержки интенсивной световой связи. Вышеуказанные изображения показывают детали работы светодиода на базе Linux.

Исследования Disney заявили, что они рассматривали возможность пропустить отдельный модуль на базе Arduino, управляя лампочками напрямую из модуля Linux с использованием соединений GPIO. Однако это фактически исключило бы возможность выполнения других задач модулем Linux, что является дополнительной ценностью, “которая мотивировала добавление операционной системы к VLC”, говорится в статье. Отдельный дизайн прошивки VLC, как сообщается, обеспечивает критически важную производительность в реальном времени, освобождая модуль Atheros для других задач.

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

Чипы Atheros в светодиодах на базе Linux имеют встроенный WiFi, который Исследования Disney использовали для тестирования. Тем не менее, лампы предназначены для общения друг с другом только с использованием VLC, отмечает статья Disney. Предположительно, возможность сетевого взаимодействия поддерживала бы дизайн, в котором только одна конечная точка в сети требовала бы беспроводной связи, что вполне может быть смартфон, уже оснащенный им.

С максимальным объемом данных всего 200 байт за передачу, что приводит к максимальной пропускной способности 1Kbps, технология VLC от Disney не будет использоваться для потоковой передачи медиа, а только для отправки и получения простых команд. Тем не менее, гораздо более сложные системы VLC продемонстрировали точечные коммуникации на скоростях до 800Mbps, хотя и без какой-либо сетевой интеллекции. Предложенная Disney низкозатратная платформа, вероятно, сможет достичь более полезных уровней пропускной способности Kbps, хотя неясно, сможет ли она достичь даже однозначных скоростей Mbps в ближайшее время.

Добавляя сетевое взаимодействие к VLC, Disney, по-видимому, преодолела основные ограничения технологии по диапазону и помехам сигнала. Преимущества по сравнению с беспроводными коммуникациями включают не только более низкие затраты и потребление энергии, но и лучшую безопасность.

Исследования Disney предполагают, что технология может выйти за рамки следующего поколения игрушек Disney к другим приложениям IoT с низкой пропускной способностью. В статье отмечаются потенциальные услуги локализации на основе VLC с использованием существующей световой инфраструктуры, а также управляемое LED-освещение, идентификацию и отслеживание в помещениях.

Широкая роль световых коммуникаций может ожидать будущие процессоры, которые будут включать так называемые материалы III-V. Такие оптические чипы должны быть способны обеспечивать высокоскоростные оптические коммуникации не только внутри компьютеров, но и между устройствами.

Дополнительные ссылки

Дополнительную информацию можно найти по этой ссылке и этой ссылке (PDF)