IMDEA Networks crea la plataforma OpenVLC para la investigación en sistemas de comunicación por luz visible

08 Agosto 2016

La comunicación por luz visible (VLC por sus siglas en inglés o “Li-Fi”) utiliza las luces LED estándar para transmitir datos a través del espectro de luz visible. La idea es muy simple: la luz emitida por las luminarias LED estándar es modulada con el fin de transmitir datos a una velocidad tan alta que los ligeros cambios que se producen no sean perceptibles para el ojo humano. En otras palabras, la VLC es “como enviar códigos en morse con una linterna, pero con una velocidad mucha más rápida y usando un alfabeto conocido por los ordenadores” (Prof. Haas, CNN News, septiembre de 2012).

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La VLC recibe hoy mucha atención por parte de investigadores y diseñadores de redes 5G y más allá. Debido al mayor ancho de banda ofrecido por los espectros de luz visible con respecto al espectro de frecuencia de radio, la VLC posibilita abordar el problema inminente de la escasez de espectro. La interacción de este factor y la alta eficiencia energética de las luces LED también permite la aparición de nuevos sistemas inalámbricos ubicuos en el ámbito del Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y acelera el índice de crecimiento en los dispositivos conectados basados en IoT.

Un equipo de investigadores liderado por el Dr. Domenico Giustiniano, profesor investigador asociado en el instituto IMDEA Networks, está realizando un importante proyecto de investigación llamado OpenVLC. Puesto que la VLC es una tecnología emergente, no existe todavía ninguna plataforma referencial de código abierto para la investigación en redes VLC. El objetivo de este proyecto es superar esta limitación, diseñando una solución para la comunidad científica que sea económica, flexible y programable. La disponibilidad de una plataforma de uso genérico añadiría ímpetu y abriría nuevos horizontes a la investigación en el área de VLC, y despertaría el interés de otros investigadores e ingenieros. Se podría emplear como kit de inicio para la investigación integrada en VLC, así como kit de formación para cursos dirigidos a los estudiantes de posgrado.

Aplicaciones potenciales de la tecnología VLC

La misión de OpenVLC

Con el fin de conseguir los objetivos expuestos, el primer paso del equipo de investigación es diseñar y crear una plataforma OpenVLC. Técnicamente, los investigadores crean una plataforma VLC de código abierto que permite la rápida creación de prototipos de nuevos protocolos de sistema, y construyen una red Li-Fi. Este enfoque definido por software aplicado en la creación de la plataforma permite una reconfiguración fácil del sistema de acuerdo con las necesidades de la aplicación. La plataforma opera a través de una placa integrada del tamaño de una tarjeta de crédito que es tanto económica como de gran potencia.

El proyecto OpenVLC está liderado por IMDEA Networks, en colaboración con la Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana (SUPSI, Switzerland), la Universidad de Houston (EE.UU.), Delft University of Technology (TU Delft, Holanda) y el Instituto de Electrónica, Computación e Ingeniería de las Telecomunicaciones (IEIIT/CNR, Italia). Domenico Giustiniano ha liderado el proyecto desde su inicio. El Dr. Qing Wang, quien defendió recientemente su tesis doctoral bajo la supervisión del doctor Giustiniano, ha jugado un papel clave. Gracias a los resultados obtenidos con el proyecto OpenVLC, Qing Wang fue galardonado por el Consejo Nacional de Becas de China (CSC) con el «Premio 2014 del gobierno chino a destacados estudiantes autofinanciados (no patrocinados por el gobierno) en el extranjero». No más de 500 jóvenes talentos reciben el premio cada año.

En la actualidad está abierta una convocatoria con el propósito de facilitar el acceso a los primeros prototipos de hardware a los candidatos seleccionados que proponen ideas de proyecto innovadoras e interesantes. Como resultado, OpenVLC ya se ha usado para investigación y formación en más de diez universidades e institutos de gran prestigio internacional). Varios profesores, investigadores y grupos de investigación distinguidos están usando OpenVLC en su investigación y en sus cursos de laboratorio. Además, la plataforma diseñada por IMDEA Networks recibió mucha atención en las demonstraciones celebradas en los congresos internacionales ACM Mobicom 2015 y IEEE/ACM IPSN 2016.

OpenVLC desde un punto de vista técnico

Para poner de manifiesto la singularidad de la plataforma, es conveniente introducir aquí algunos detalles técnicos. OpenVLC consiste de tres partes:

1. Un sistema integrado de fácil disponibilidad en el mercado (BeagleBone Black, BBB).
2. El hardware OpenVLC1.1, concretamente el transceptor VLC (también llamado BBB cape o capa BBB).
3. El software OpenVLC1.1, que incluye la capa física (PHY) y la de MAC, y es implementado como un driver de Linux.

 

 

Equipamiento técnico utilizado en la plataforma VLC

El hardware OpenVLC1.1 incluye tres componentes ópticos: un diodo LED de bajo consumo, un diodo LED de alta potencia y un fotodiodo. Es posible activar varios canales de luz visible a la vez, por ejemplo la transmisión de un diodo LED de alta potencia al fotodiodo y la transmisión de un diodo LED de bajo consumo a otro diodo LED de bajo consumo, funcionando este último como receptor. El software OpenVLC1.1 se implementa como un driver de Linux, capaz de comunicar directamente con el hardware y la pila de redes Linux. En OpenVLC, la interfaz VLC se configura como una interfaz de comunicación nueva que puede aprovechar la amplia gama de herramientas Linux. Es posible bajar el último driver de Github.

Autores:

• Domenico Giustiniano, Research Associate Professor, IMDEA Networks Institute
• Qing Wang, Postdoc Researcher, Delft University of Technology, The Netherlands