Disney "Linux Light Bulb" домашняя сеть не только для игрушек

Компания Disney Research продемонстрировала метод межсетевого взаимодействия, при помощи которого игрушки, носимые устройства, мобильные устройства и устройства IoT могут взаимодействовать друг с другом.

Disney Research продемонстрировали технологию «Linux Light Bulb» между светодиодами, которая позволяла бы игрушкам общаться друг с другом, тем самым приближая нас на один шаг к реальности истории игрушек Disney / Pixar.
Однако вместо того, чтобы синхронизировать губы с голосом Тома Хэнкса, Вуди спорил с Баззом Лайтером со вспышкой глаз.

Концепция лампочки Linux , разработанная с помощью швейцарского университета ETH Zurich, использует систему на кристалле, управляемую Linux, для управления светодиодными (Light Emitting Diode) светами, чтобы они могли отправлять и получать сообщения с другими аналогичными устройствами.
Говорят, что подходящие кандидаты включают игрушки, носки, телефоны, компьютеры, автомобили и другие вещицы Интернета вещей.


Концепт-арт: устройства VLC и светодиодные лампочки, взаимодействующие друг с другом

(щелкните изображение, чтобы увеличить его; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

В системе используется технология Visible Light Communication (VLC), которая использует способность современных светодиодов взаимодействовать с цифровыми системами для быстрого изменения яркости и частоты света.
Светодиоды также могут получать свет, как и фотодиоды.
Дисней говорит, что модуляция света быстрее, чем может обнаружить чувствительность человеческого глаза, поэтому нет видимого мерцания света или других проблем с безопасностью.

Основной вклад проекта в область VLC - это добавление сетевых технологий.
Компания Disney Research разработала прототип смарт-лампы и определила для него сетевую среду VLC, основанную на обмене данными по Интернет-протоколу (IP).


Прототип Linux Light Bulb

(щелкните изображение, чтобы увеличить его; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

Сетевые технологии VLC будут намного дешевле, чем встраивать игрушки и другие недорогие устройства с Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee или другими беспроводными технологиями ближнего действия .
Внедрив чип Linux Light Bulb, светодиоды, встроенные во многие современные игрушки, станут точно управляемыми интеллектуальными лампами.
Огни могут быть связаны в ячеистой сети для координации действий устройства и установления связи даже без прямой видимости.

Демонстрационное видео Linux Light Bulb

В приведенном выше видеофильме Disney Research показано, как лампочка Linux запускает и останавливает учебную игру на планшете, а также управляет игрушечными автомобилями, оснащенными светодиодами.
В другом сегменте фонарик смартфона и камера используются для связи с игрушечным автомобилем, который затем переезжает для взаимодействия с приложением для планшета.
Для окончательного диснеевского прикосновения в видео показана умная палочка, которая активирует розовые светодиоды, встроенные в платье Magic Princess.
Разные сообщения создают разные легкие узоры на платье.

Disney Research и ETH Zurich совместно опубликовали академическую статью [PDF], описывающую как сетевую систему, так и аппаратную платформу для проверки концепции.


Сетевой стек и топология Linux Light Bulb

(нажмите на картинку, чтобы увеличить; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

В документе описывается уровень связи VLC для Linux, который использует новый модуль сетевого драйвера VLC.
Модуль расположен поверх уровней управления доступом к среде VLC (MAC) и физического уровня (PHY), которые ранее были разработаны Disney Research.
Сетевой драйвер взаимодействует между протоколами IP и уровнями VLC.

OpenWRT-on-Atheros управляет освещением от Arduino

Стенд Disney для аппаратного тестирования построен на модуле, который запускает легкий, подкованный в сети OpenWRT Linux на базе Qualcomm Atheros AR9331 на базе MIPS.
Эта та же самая комбинация нашла свое применение во многих недорогих IoT-устройствах, беспроводных компьютерах с модулями и простых хакерских SBC , таких как Arduino Yún.


Испытательный стенд технологии VLC

(щелкните изображение, чтобы увеличить его; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

На стороне Linux контроллер VLC абстрагируется как стандартный интерфейс Ethernet, реализованный в виде модуля драйвера ядра.
Говорят, что это позволяет осуществлять связь с использованием протокола обмена сообщениями управления Интернетом (ICMP), протокола пользовательских дейтаграмм (UDP) и протокола управления передачей (TCP).


Функциональная архитектура Linux Light Bulb

(щелкните изображение, чтобы увеличить его; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

Модуль контроллера с поддержкой Atheros взаимодействует с отдельным модулем прошивки VLC, который в тестовом стенде реализован на платах Arduino Uno с микроконтроллерами ATmega328p.
Модуль контроллера Linux связывается с модулем прошивки на основе Arduino через последовательный интерфейс.
Модуль Arduino затем непосредственно управляет светодиодом и датчиками.
Подключенная светодиодная лампочка модифицирована добавлением четырех фотодиодных датчиков, а также радиатора и блока питания для поддержки интенсивной световой связи.


Внутри лампочки Linux: печатные платы (слева) и их соединение

(щелкните изображение, чтобы увеличить его; источник: документация Disney Research & ETH Zurich)

Disney Research заявила, что рассматривает возможность пропустить отдельный модуль на основе Arduino, управляя лампочками непосредственно из модуля Linux с помощью соединений GPIO.
Тем не менее, это по существу не позволит модулю Linux выполнять какую-либо другую работу, что является дополнительным преимуществом, «которое мотивировало добавление операционной системы к VLC», говорится в документе.
Говорят, что отдельный дизайн встроенного ПО VLC обеспечивает критическую производительность в реальном времени, освобождая модуль Atheros для других задач.

Чипы Atheros в Linux Light Bulbs имеют встроенный WiFi, который Disney Research использовал для тестирования.
Тем не менее, огни предназначены для общения друг с другом только с помощью VLC, отмечает газета Disney.
Предположительно, возможность ячеистой сети будет поддерживать конструкцию, в которой только одной конечной точке в сети потребуется беспроводное соединение, которое вполне может быть смартфоном, уже оснащенным ею.

При максимальной полезной нагрузке всего 200 байт на передачу, что обеспечивает максимальную пропускную способность 1 Кбит / с, технология VLC Disney не будет использоваться для потоковой передачи мультимедиа, а только для отправки и получения простых команд.
Тем не менее, гораздо более сложные системы VLC продемонстрировали двухточечную связь на скоростях до 800 Мбит / с , хотя и без каких-либо сетевых умных возможностей.
Предложенная Disney недорогая платформа, скорее всего, сможет увеличить пропускную способность кбит / с на более высоком уровне, хотя пока неясно, сможет ли она достичь даже однозначных скоростей Мбит / с в ближайшее время.

Добавив сетевые технологии к VLC, Disney, по-видимому, преодолел основные ограничения технологии, касающиеся дальности и помех.
Преимущества по сравнению с беспроводной связью включают не только более низкую стоимость и энергопотребление, но и лучшую безопасность.

Disney Research рассматривает эту технологию как выходящую за рамки следующего поколения игрушек Disney для других приложений IoT с низкой пропускной способностью.
В документе отмечаются потенциальные услуги локализации на основе VLC с использованием существующей инфраструктуры освещения, а также управляемое светодиодное освещение, идентификация и отслеживание в помещении.

Более широкая роль для легких коммуникаций может ожидать будущих процессоров, которые включают в себя так называемые материалы III-V.
Такие оптические микросхемы должны обеспечивать высокоскоростную оптическую связь не только внутри компьютеров, но и между устройствами.

Дальнейшая информация

Дополнительные сведения о проекте Disney Research & ETH Zurich для Linux Light Bulb можно найти на странице Disney Research в разделе « Видимое освещение» и в совместно опубликованном техническом техническом описании Linux Light Bulb, опубликованном двумя группами [PDF] .

Эта статья защищена авторским правом © 2015 Linux.com и была первоначально опубликована здесь .
Он был воспроизведен HardLinux с разрешения его владельца.
Пожалуйста, посетите Linux.com для получения последних новостей и статей о Linux и open source.