Три года работы системы в демонстрационном режиме завершаются, и после того, как сделаны выводы из полученного опыта, система оценена на достойных 6 баллов по 9-балльной шкале. Тем не менее, она все еще не готова к массовому использованию.
Компания BMW завершила трехлетние испытания с использованием светодиодного света для передачи данных о результатах технического осмотра автомобилей от заводской роботизированной системы, и получены следующие результаты: после нескольких доработок, включая установку инфракрасных светодиодов вместо светодиодов видимого спектра, о которых было заявлено первоначально, система показала себя достаточно хорошо, но она все еще не готова к массовому использованию.
Эта технология, разрабатываемая в течение длительного времени, известная как Li-Fi, использует световые волны, а не радиочастотные сигналы Wi-Fi для обеспечения двусторонней передачи данных. Сторонники Li-Fi заявляют, что одним из основных преимуществ будет открытие гораздо больших возможностей для использования беспроводного Интернета, где на сегодняшний день интенсивные радиочастотные сигналы часто приводят к нежелательным наложениям сигналов и плохому приему. Сеть Wi-Fi в заводских цехах, таких как на предприятиях BMW, может быть очень восприимчива к помехам.
Li-Fi работает через видимый свет, излучаемый, например, потолочными светодиодными светильниками, или через инфракрасный свет, входящий в невидимую часть спектра.
Когда партнер BMW институт Fraunhofer Heinrich Hertz впервые объявил о тестировании системы в производственном цехе более двух лет назад, представитель института отметил, что сеть будет использовать видимый свет. Такой подход позволяет использовать свет как для традиционного применения в освещении, так и для нового - в качестве канала передачи данных.
Однако, на одном из этапов реализации проекта, начали устанавливать светодиодные чипы инфракрасного спектра вместо светодиодов видимого света.
Что не так с этим изображением? Это изображение, которое предоставил институт Fraunhofer, когда анонсировал проект Li-Fi более двух лет назад, указав, что сеть будет использовать видимый свет. Тем не менее, в демонстрационной системе Li-Fi на заводе BMW были применены инфракрасные светодиоды.
В данном проекте был повторно реализован принцип создания сети Li-Fi, ограниченной функцией передачи данных, который ранее институт Fraunhofer применял при разработке нового узла передачи данных Li-Fi с помощью инфракрасного света, для эксплуатации вне помещений. Проект осуществлялся в сотрудничестве с японской телекоммуникационной компанией Sangikyo.
Сеть Li-Fi, независимо от того, использует она видимый или инфракрасный свет, может работать в различных условиях, в том числе в бытовых помещениях, офисных, и, как в случае с демонстрационной системой на заводе BMW, в промышленных цехах.
Компания BMW сотрудничала с берлинским институтом Fraunhofer, с лидером рынка освещения - компанией Osram в Мюнхене, а также с другими компаниями при оснащении потолочного пространства площадью примерно 5 х 5 м в производственном цехе, чтобы роботизированная система, осуществляющая сборку автомобильного кузова, могла передавать информацию для контроля качества.
Одна из проблем сетей Li-Fi заключается в том, что они требуют прямой видимости между источником света и принимающим объектом, будь то робот, ноутбук, смартфон или что-либо еще. Чтобы обеспечить это, компания BMW и его партнеры по разработке системы использовали несколько устройств для приема и передачи света, установили шесть трансиверов на манипуляторах робота, и восемь на предохранительном барьере, который окружает зону автоматизированной сборки.
Является ли эта архитектура с множественными точками входа и выхода сигнала (топология MIMO) причиной того, что были использованы инфракрасные чипы, а не потолочные светильники, пока не ясно (новые подробности все еще появляются; возможно потолочные светильники были расположены слишком высоко над роботом, чтобы обеспечить эффективную передачу данных). Но, по словам координатора проекта Фолькера Юнгникеля из института Fraunhofer, топология MIMO сработала.
«По сути, это решило проблему блокировки оптических беспроводных каналов», - сказал Юнгникель изданию LEDs.
Тем не менее, в первые дни испытаний цифровые сигналы не распределялись по достаточной широкой части оптических лучей, что негативно сказывалось на передаче сигналов.
«Это ограничение было преодолено с помощью нового светодиодного драйвера, который позволяет задействовать большую часть света для передачи данных», - сказал Юнгникель.
Другая проблема, которая возникла на раннем этапе, заключалась в том, что задержка поступления данных – время ожидания - было неприемлемым. Юнгникель доверил решение этой проблемы калифорнийской компании MaxLinear, расположенной в Карлсбаде, Калифорния.
«Девяносто пять процентов случаев применения системы на промышленных объектах могут быть успешно реализованы, если задержка во времени поступления данных составляет менее 5 миллисекунд», отметил Юнгникель. «Набор коммуникационных микросхем, который был использован первоначально, не позволял гарантированно достичь таких низких значений времени задержки передачи данных. Наблюдались пики до 20 миллисекунд, потому что протокол передачи данных был неподходящим. Мы изменили набор микросхем и использовали новейший стандарт, применяемый для бытовых сетей, который намного лучше оптимизирован для достижения короткой задержки поступления данных, что требуется на промышленных объектах».
Таким образом, с учетом таких усовершенствований, как бы Юнгникель оценил состояние системы?
«Целью данного исследовательского проекта было повышение уровня технологической готовности [TRL] сети Li-Fi в производственной среде», - сказал Юнгникель. «В тесте мы впервые достигли уровня технологической готовности на 6 баллов из 9. Для использования Li-Fi на всей территории предприятия, конечно, необходимо достичь 9 баллов. Это конечная цель, которая должна быть достигнута прежде чем такие компании, как BMW, смогут использовать данную технологию. Работа с нами – это хороший способ реализовать это».
В то время как система использовалась для передачи изображений, использующихся для контроля качества, от робота к инженерам компании BMW - восемь трансиверов, установленных на защитном барьере, осуществляли коммуникации с центральным информационным сервером BMW – система также способна передавать производственные команды роботам. Представители BMW не прокомментировали, планируют ли они продолжить развитие данной технологии.
«Сеть Li-Fi может разгрузить плотно занятый спектр сети Wi-Fi и реализовать бесперебойную мобильную передачу данных для промышленного интернета вещей», - сказал проектный менеджер BMW Герхард Клейнпетер, не комментируя планы на будущее.
Пилотный проект BMW назывался «Оптические беспроводные сети для гибких производственных модулей по сборке автомобилей» (OWICELLS) и был частью более широкой программы технологического развития, финансируемой Федеральным министерством образования и исследований Германии, направленной на развитие беспроводной связи в промышленном секторе. Государственная группа выделила на проект OWICELLS 1,6 миллиона евро (1,86 миллиона долларов).
Институт Fraunhofer не ограничивает развитие своих сетей Li-Fi только в невидимом спектре. Например, в средней школе в Штутгарте используется прототип сети Li-Fi, разработанной данным институтом, чтобы транслировать уроки ученикам, используя в качестве источников передачи данных потолочные светильники в учебных классах.