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[美国计算机协会第4届可见光通信系统研讨会论文集 - VLCS '17 - SeedLight，犹他州雪鸟市，2017年10月16日] 美国计算机协会第4届研讨会论文集 - 美国犹他州雪鸟市（2017.10.16-2017.10.16）

DOI：10.1145/3129881.3129889 出版年份：2017 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 随着消费者对智能设备需求的不断增长，LED与摄像头通信作为一种低成本替代方案，正助力传统设备实现智能化转型。由于大多数电子设备已配备LED，这一方案仅需极低的硬件改造成本。然而，这些LED与广泛研究的天花板LED存在显著差异，要实现该目标仍需解决若干挑战。其中，物理层数据单元（PHY-SDU）长度受限的问题尤为突出，这增加了采用编码策略应对比特或数据包丢失的难度。为突破这一限制，本文提出SeedLight编码方案，旨在应对固有数据包丢失问题并提升视距LED-摄像头通信的有效吞吐量。SeedLight利用随机线性编码提供高效冗余机制，即便在数十比特的PHY-SDU上也能发挥作用。其核心思想是通过用种子替代常规编码系数来降低编码开销。鉴于本研究面向计算资源有限的物联网设备，SeedLight编码算法保持低复杂度特性。我们在低成本微控制器和智能手机上实现了SeedLight方案，以评估其通信性能与算法表现。实验结果表明：SeedLight引入的开销可忽略不计，甚至能在多数物联网设备使用的廉价微控制器上部署；其可实现的有效吞吐量高达2.5kbps，相比简单重传方案的性能增益最高可达100%。
作者： Alexis Duque，Herve Rivano，Razvan Stanica，Adrien Desportes
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种名为SeedLight的编码方案，通过采用计算开销低的随机线性编码，解决物理层服务数据单元（PHY-SDU）长度受限和数据包丢失问题，从而提升物联网设备中视距LED至相机通信的可靠性和吞吐量。

研究成果

SeedLight相比简单的重传方案，能将LED到相机的通信有效吞吐量提升高达100%，且开销极小、计算成本低。该方案可在低成本物联网设备上实现，增强视距场景下的可靠性。未来工作应聚焦于优化解码算法，并将该方案拓展至非视距信道。

研究不足

该编码方案针对小型PHY-SDU（数十比特）进行了优化，但由于计算复杂度增加，可能无法很好地扩展到更大的消息。实验是在受控的室内环境中使用特定的智能手机和MCU进行的，因此对其他设备或室外条件的普适性有限。接收端（智能手机）的解码复杂性需要高效实现以避免性能瓶颈，且需要进一步优化（例如C库）以实现实时处理。

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