Скорость передачи данных для ИК-устройств линейной архитектуры составляет около 4 Мбит/с, для диффузных устройств - до 200 Кбит/с.

Особенности ик-связи

ИК-связь не стяжает лавров избавительницы от большинства недостатков проводной связи. Вмести с тем незримое присутствие ИК-лучей обнаруживается буквально на каждом шагу. Достаточно лишь нажать на кнопку пульта, и невидимый оператор откроет перед вами двери гаража, отключит сигнализацию автомобиля, включит кухонный комбайн, кондиционер или телевизор, организует связь между мобильным телефоном и принтером или между компьютерами ЛВС.

ИК-лучи позволяют передавать информационные сигналы не потоком радиоволн, как при РЧ-технологии, а посредством импульсов света в диапазоне волн 850-950 нм. ИК-лучи распространяются в пределах прямой видимости и могут быть задержаны любой преградой. В этом их главный недостаток.

У технологии ИК-связи есть несколько преимуществ. Она позволяет организовать системы связи, нечувствительные ко многим видам электромагнитных помех, которыми пронизано все окружающее нас пространство. Поля помех генерируются силовыми электрическими блоками, электросварочными аппаратами, лампами дневного света, мониторами и прочим бытовым и производственным электрооборудованием. Проникающая способность у систем ИК-связи плохая. Зато для них не требуются никакие дополнительные средства защиты информации, ведь перехватить ИК-луч практически невозможно. Вмести с тем, ИК-лучи очень чувствительны к наличию взвешенных в воздухе частиц влаги и тумана, влияющим на прозрачность среды. Поэтому ИК-системы используются главным образом внутри помещений, хотя существуют адаптеры, позволяющие приспособлять их к неблагоприятным метеоусловиям.

Существует три способа организации ИК-каналов. ИК-лучи могут быть использованы в режимах прямого излучения, отражения и рассеяния.

У стройства сопряжения с компьютером, применяемые в режиме прямого излучения, называются линейными. Приемопередатчики линейных адаптеров, устанавливаемых в компьютеры, должны быть в прямой видимости. Чтобы достичь этого, необходима точная пространственная юстировка положения инфракрасных приемопередающих пар. За счет фокусировки луча радиус действия линейной системы достигает 10-15 м. Аппаратные средства систем ИК-связи линейного типа недороги и расходуют немного энергии, благодаря чему их удобно использовать в мобильных ПК.

Одна из разновидностей режима прямого излучения предполагает отражение ИК-лучей от специальных оптических устройств - отражателей, укрепленных на возвышенном месте, например на потолке в офисе. Приемопередатчики устройств ИК-связи при этом должны быть обращены к отражателю.

Для оптических систем ИК-связи, где используется принцип рассеянного ИК-излучения, юстировка не требуется. В компьютерах устанавливаются адаптеры так называемого диффузного типа. Передатчики диффузных адаптеров излучают сигналы в широкой полусферической области, причем излучение направлено главным образом вверх. Интенсивность инфракрасного сигнала при использовании диффузного метода излучения должна превосходить интенсивность сигнала от направленных систем в 10 раз. ИК-луч, отражаясь от потолка, стен и прочих поверхностей, " заполняет" помещение и в конце концов попадает на приемный элемент. Чувствительность приемников диффузных адаптеров превосходит чувствительность приемников направленной связи в 10 000 раз. Это позволяет пользователям переносить свои мобильные ПК в пределах помещений, не теряя контакта с ИК-устройством. аппаратные средства диффузного типа дороже, сложнее и они более громоздки, чем устройства прямого излучения.

Большая часть энергии ИК-лучей расходуется на преодоление различного рода " яркостных" барьеров света, отражение от различных предметов, на блики. Из-за всего этого, используя диффузный метод, нельзя достичь дальности связи более 1.5-3 м.

Скорость передачи данных для ИК-устройств линейной архитектуры составляет около 4 Мбит/с, для диффузных устройств - до 200 Кбит/с.

Все новшества в ИК-связи воплощаются в жизнь на основе протоколов, разрабатываемых Комитетом IrDA и комиссией IEEE 802.11.

Комиссия IEEE 802.11 разрабатывает стандарты для устройств ИК-технологии ненаправленного типа, а также РЧ-связи. Комитет IrDA (Infrared Data Association) ведает вопросами организации систем ИК-связи для передачи данных на небольшие расстояния. Устройства, где может использоваться такая связь - это компьютеры, мобильные телефоны, модемы, акустические системы, позиционные устройства, принтеры, сетевые адаптеры, блоки доступа в конференц-залах.

Первым стандартом, принятым IrDA, был, так называемый, Serial Infrared standart (SIR). Данный стандарт позволял обеспечивать передачу информации со скоростью 115, 2 kb/s. В 1994 году IrDA опубликовала спецификацию на общий стандарт, получивший название IrDA-standart, который включал в себя описание Serial Infrared Link (дословно - Последовательная Инфракрасная линия связи), Link Access Protocol (IrLAP) (Протокол доступа) и Link Management Protocol (IrLMP) (Протокол управления). Инфракрасный интерфейс использует универсальный асинхронный приемопередатчик (UART) в COM-порту. UART имеет несколько скоростей передачи данных в диапазоне от 2400 бит/c до 115 кбит/c.

Осенью 1995 года IrDA выпустила вторую версию своего стандарта - IrDA 1.1, обратно совместимую с версией 1.0, обеспечив передачу со скоростью 1, 152 Мбит/с и 4 Мбит/с. Вся инфракрасная передача происходит в диапазоне длин волн от 850 до 880 нанометров. с малой мощностью потребления, что позволяет создать недорогую аппаратуру и не требует сертификации FCC (Федеральной Комиссии по Связи).

Уже в 1995 году несколько лидеров на рынке электроники выпустили серию продуктов, использующих для передачи информации по открытому оптическому каналу IrDA-standart. И, наконец, в ноябре 1995 года Microsoft заявила о внесении программного обеспечения, обеспечивающего инфракрасную связь, использующую IrDA-standart, в стандартный пакет операционной системы Windows'95.

При асинхронной передаче каждому байту предшествует старт-бит, сигнализирующий приемнику о начале очередной посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (контроля четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий определенную выдержку между соседними посылками.

Сам порт IrDA основан на архитектуре последовательного порта СОМ, т.е. на архитектуре универсального асинхронного приемо-передатчика UART

Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает соседний PIN-диодный усилитель приемника. Воздушный промежуток между устройствами позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент.

Полудуплексная связь – это двусторонняя связь между двумя абонентами, в которой по одному и тому же каналу связи прием и передача данный осуществляется поочередно. Первый абонент посылает сообщение и должен освободить свой канал. Второй, получив сообщение, по этому же каналу отправляет (посылает) ответное сообщение. И так может продолжаться сколь угодно долго.

Рассмотрим физические основы IrDA. Передающую часть. Байт, который требуется передать, посылается в блок UART из CPU командой записи ввода-вывода. UART добавляет старт-стоп биты и передает символ последовательно, начиная с младшего значения бита. Стандарт IrDA требует, чтобы все последовательные биты кодировались таким образом: логический " 0" передается одиночным ИК-импульсом, а логическая " 1" передается как отсутствие ИК-импульса. Минимальная мощность потребления гарантируется при фиксированной длине импульса 1.6 s.

По окончании кодирования битов необходимо возбудить один или несколько ИК-светодиодов током соответствующего уровня, чтобы выработать ИК-импульс требуемой интенсивности. Стандарт IrDA требует, чтобы интенсивность излучения в конусе  30° была в диапазоне 40–50  W/Sr, причем ИК-светодиод должен иметь длину волны 880nm, как уже отмечалось ранее. Радиальная чувствительность приемника и длины связи диктуются, исходя из требований самой спецификации IrDA.

Приемная часть. Переданные ИК-импульсы поступают на PIN-диод, преобразующий импульсы света в токовые импульсы, которые усиливаются, фильтруются и сравниваются с пороговым уровнем для преобразования в логические уровни. ИК-импульс в активном состоянии генерирует " 0", при отсутствии света генерируется логическая " 1". Протокол IrDA требует, чтобы приемник точно улавливал ИК-импульсы мощностью от 4 W/sm² до 500mW/sm² в угловом диапазоне  15°.

Для ИК-излучения cуществует два источника интерференции (помех), основным из которых является солнечный свет, но к счастью в нем преобладает постоянная составляющая. Правильно спроектированные приемники должны компенсировать большие постоянные токи через PIN-диод. Другой источник помех – флуорисцентные лампы – часто применяются для общего освещения. Хорошо спроектированные приемники должны иметь полосовой фильтр для снижения влияния таких источников помех. Вероятность ошибок связи будет зависеть от правильного выбора мощности передатчика и чувствительности приемника. В IrDA выбраны значения, гарантирующие, что описанные помехи не будут влиять на качество связи.

Стандарт IrDA включает в себя стек протоколов трех согласованных обязательных уровней: IrPhy (Physical Layer), IrLAP (Link Access Protocol) и IrLMP (Link Management Protocol).

IrPHY является одним из протоколов наиболее низкого уровня.

Диапазон скорости достаточно широк, это объясняется тем, что в IrPHY технологии используются несколько поддиапазонов передачи сигнала: SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR. Каждый диапазон обеспечивает свои преимущества и предусмотрен для определенных условий. Так SIR предоставляет практически те же условия, что и при последовательном соединении, MIR поддерживает среднюю скорость от 0, 5 Мбит/с до 1, 15 Мбит/с. Поддиапазоны FIR, VFIR, UFIR являются способами быстрой передачи данных. Так FIR (быстрый инфракрасный), поддерживает скорость от 9600 бит/с до 4 Мбит/с, VFIR (очень быстрый инфракрасный) предоставляет возможность передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с, а UFIR (ультрабыстрый инфракрасный) сейчас находится в процессе разработки. По предположениям и предварительным подсчетам, этот канал сможет обеспечить скорость передачи данных до 100 Мбит/с.

Для стандарта IrDA (скорость передачи данных 115.2Kbps) схема кодирования аналогична используемой в традиционной UART: бит старта (" 0") и стоп-бит (" 1") добавляются перед и после каждого байта соответственно. Но вместо схемы NZR (Non-Return to Zero) используется кодировка, подобная RZ (Return to Zero), т.е. двоичный " 0" кодируется единичным импульсом, а " 1" – его отсутствием.

В стандарте IrDA 1.1 для протокола обмена 1.152Mbps (синхронизация выполняется как в протоколе HDLC – High-level Data Link Control) (MIR)