红外通信技术

红外通信技术
摘要红外通信技术作为技术成熟、应用广泛的无线短距离通信技术，在生产生活中发挥着越来越重要的作用，本文介绍了红外通信技术的概念、特点及通信协议，指出了红外通信技术的优势和重要性，并讲述了红外通信技术在实际生活中的应用和特点。

关键词红外通信技术通信协议
前言
1800年,英国的William Herschel利用棱镜折射太阳光，发现了红外谱线和红外辐射，从此，一种完全新颖的学科诞生了。

红外技术经过两百多年的发展已经日臻成熟，并且已有众多学科分支，红外通信技术就是其中的重要一门，红外线通信是一种便宜、近距离、无线、低功耗、保密性强的通信方案，重要利用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。

从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断进步，应用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。

1.红外通信技术的概念
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。

发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。

吸收端将吸收到的光脉转换成电
信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。

常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。

简而言之，红外通信的本质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以方便用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

2.红外通信技术的特点
红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。

其主要应用：设备互联、信息网关。

设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。

信息网关负责连接信息终端和互联网。

红外通信技术是在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持其特点主要有：
1.通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。

2. 主要是用来取代点对点的线缆连接。

3. 新的通信标准兼容早期的通信标准。

4.小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强。

5. 传输速率较高，4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。

6.不透光材料的阻隔性，可分隔性，限定物理使用性，方便集群使用：红外线技术是限定使用空间的。

在红外不传输的过程中，遇到不透光的材料，如墙面。

它就会反射，这一特点，确定了每套设备之间，可以在不同的物理空间里使用。

7.无频道资源占用性，安全特性高：红外线利用光传输数据的这一特点确定了它不存在无线频道资源的占用性，且安全性特别高。

在限定的空间内使用进行窃听数据可不是一件容易的事。

8.优秀的互换性，通用性。

因为采用了光传输，且限定物理使用空间。

红外线发射和接收设备在同一频率的条件下，可以相互使用。

9.无有害辐射，绿色产品特性：科学实验证明，红外线是一种对人体有益的光谱，所以红外线产品是一种真正的绿色产品。

此外，红外线通信还有抗干扰性强，系统安装简单，易于管理等优点。

3.红外通信协议
红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼眼看不到的光线。

目前无线电波和微波已被广泛应用在长距离的无线通信中，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。

为了使各种设备能够通过一个红外接口进行通信，红外数据协议（InfraredDataAssociation，简称IRDA）发布了一个关于红外的统一的软硬件规范，也就是红外数据通讯标准。

红外数据通讯标准包括基本协议和特定应用领域的协议两类。

类似于TCP-IP协议，它是一个层式结构，其结构形成一个栈，如图1所示。

其中基本的协议有三个：①物理层协议（IrPHY），制定了红外通信硬件设计上的目标和要求，包括红外的光特性、数据编码、各种波特率下帧的包括格式等。

为达到兼容，硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。

②连接建立协议（IrLAP）层制定了底层连接建立的过程规范，描述了建立一个基本可靠连接的过程和要求。

③连接管理协议（IrLMP）层制定了在单位个IrLAP连接的基础上复用多个服务和应用的规范。

在IrLMP协议上层的协议都属于特定应用领域的规范和协议。

④流传输协议（TingTP）在传输数据时进行流控制。

制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。

⑤对象交换协议（IrOBEX）制定了文件和其他数据对象传输时的数据格式。

⑥模拟串口层协议（IrCOMM）允许已存在的使用串口通信的应用象使用串口那样使用红外进行通信。

⑦局域网访问协议（IrLAN）允许通过红外局域网络唤醒笔记本电脑等移动设备，实际远程摇控等功能。

4.红外通信技术的应用
传统的红外通讯应用主要在与家电和汽车防盗遥控器方面，由于调制技术、相关收发器技术的快速发展，红外传输应用也发生了质的飞跃。

1993年国际红外线协会在美国成立，积极整合建立红外传输的标准，极大地推动了红外产品的发展。

2000年全球已有1．7亿台配有国际红外线协会模组的电子产品进入市场，尤其在电子游戏机市场有极大的潜力。

2001年，在信息收发模组方面，由于国际红外线协会模组的价格已从早期的5美元降至2美元，国际大厂纷纷在亚太地区一些劳动力相对低廉的地方寻求加工场所，估计年产值将有1亿多美元的规模，当时一些IC设计公司、系统与应用软件厂商已积极投入应用产品的研究与生产，目前已经形成一定规模。

个人笔记本、PDA、数码相机等产品的普及带动了红外传输的发展。

国际红外线协会1994年推出了1．0版红外线资料交换标准，传输速度为115．2Kbps，目前的最大传输速度最大速率已达4Mbps以上。

2006年，红外无线技术已经有了庞大的用户群。

当时红外数据通讯技术(IRDA)已拥有每年一亿五千万套的设备安装量，并且它保持着每年40%的高速增长。

强劲的增长数字表现在全球范围内厂商对于红外通讯仍持有的乐观态度，红外通讯技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。

手机市场上，各大主流厂商也早已在其产品中配套支持了红外通
讯技术。

从当前的情况来看，红外技术无论是从应用覆盖度，技术成熟度和用户接受度来说，都在各类无线通讯技术中处于领先地位。

在遥控器市场方面，市场研究机构Instat公司预测，2005年，全球应用于IrDA领域的8位控制器的单位出货量将达到2.06亿个，到2009年将达到3.73亿个。

据介绍，Zilog公司自1993年进入远程控制市场以来，产品销量以超过2.75亿，2004年公司交付了大约4，000万片的IrDA相关芯片。

目前，公司的IrDA芯片的解决方案型号已超过12，000种，所服务的遥控器品牌也超过1，300种，客户包括飞利浦、三星、索尼、Yamaha，东芝，微软等。

目前全球万能红外遥控器市场占到了70、80%的市场份额，特别是在欧美市场等。

4.红外通信技术的发展
目前，符合红外通信标准请求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技巧的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。

由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。

预计在不久的将来，红外技巧将在通信领域得到广泛利用，数字蜂窝电话、付费电话等都将采用红外通信技术。

红外通信技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。

由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来器重这一技巧的开发和利用。

这一技巧在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将施展出重要的作用。

正如前面所述，它还将对计
算机行业产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。

结束语
红外线自1800年被发现以来，人们对它的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。

但人们对她的研究仍然延续，时不时出现的新发明新应用，带给我们惊讶与感叹，人类对这座宝藏的开发还远远不够，红外产业还有广阔的扩张空间，红外通信定将愈走愈远！
参考文献
1.蒋俊峰. 基于单片机的红外通信设计[J]. 电子设计利用，2003. 11
2.罗兆虹等红外通信技巧在电能表数据交换中的利用[J]. 电测与仪表，2002.
12
3.郭迪忠红外电子技术国防工业出版社1986。