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红外线通信

利用红外线传输信息的通信方式

红外线通信是一种利用红外线传输信息的通信方式。可传输语言、文字、数据、图像等信息。传输角度有一定限制

定义
利用红外线来传输信号的通信方式，叫红外线通信。红外线波长范围为0.70μm～1mm，其中300μm～1mm区域的波也称为亚毫米波。大气对红外线辐射传输主要是的影响吸收和散射。
原理
大气对红外线辐射的吸收，主要是由大气中的水蒸汽、二氧化碳和高层大气中的臭氧分子造成的。这些大气分子的强烈吸收使大气对红外线辐射的大部分区域是不透明的，只有在某些特定的波长区，红外线辐射才能透过。这些特定的波长区称为红外线辐射的“大气窗口”，它们几乎都集中在25μm以下的近红外和中红外区域，即1.15～1.35，1.45～1.8，1.9～2.5，3.05～4.1，4.5～5.5，7.9～13.2、17～28μm。另外，在波长为300、600μm附近区域，大气也呈现出某些透过特性。
散射是大气对红外线辐射的另一种重要作用。散射有两种不同的类型，即瑞利散射和弥散射。瑞利散射是由大气分子引起的，它对红外线辐射的影响并不特别重要，对于波长大于lμm的辐射的影响常可被忽略。弥散射是由大气中的悬浮粒子如雨、雪、雾、云、灰尘和烟的微粒造成的，这对红外线传输过程中的衰减有重要作用。
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。接收端将接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，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利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。
红外线通信可用于沿海岛屿间的辅助通信，室内通信，近距离遥控，飞机内广播和航天飞机内宇航员间的通信等。
特点
红外线具有容量大，保密性强，抗电磁干扰性能好，设备结构简单、体积小、重量轻、价格低；但在大气信道中传输时易受气候影响的特点。红外线波长范围为0.70μm～lmm，其中300μm～lmm区域的波也称为亚毫米波。大气对红外线辐射传输的影响主要是吸收和散射。
红外线通信系统
红外线通信系统一般由红外线发射系统和接收系统组成。对于客机内的红外线通信系统，采用低功率的近红外线（波长为0.72～1.5μm）传送信号，对人体健康尤其对人的眼睛无任何伤害作用，也不会干扰飞机与陆地之间的无线电通信。其工作过程是：音频信号先被转换成数字信号，再调制在红外线上，通过特制的红外线发射器，使载有音频信号的红外线充满机舱内的每一个角落。每个座位上备有的一副“耳机”，实际上是一只红外线接收机，它能将红外线信号变为电信号，再进而还原成声音；用电池工作，不需要任何外部连线。旅客只要载上这副“耳机”，开启电源，拨动相应的选择开关，就可收听到各种不同的节目。
技术标准
红外线通讯技术包含下列规格：IrPHY、IrLAP、IrLMP、IrCOMM、TinyTP、IrOBEX、IrLAN以及IrSimple。
IrDA1.0标准简称SIR（SerialInfrared，串行红外协议），它是基于HP-SIR开发出来的一种异步的、半双工的红外通信方式，它以系统的异步通信收发器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，UART)）依托，通过对串行数据脉冲的波形压缩和对所接收的光信号电脉冲的波形扩展这一编解码过程（3/16EnDec）实现红外数据传输。SIR的最高数据速率只有115.2kbps。在1996年，发布了IrDA1.1协议，简称FIR（FastInfrared，快速红外协议），采用4PPM（PulsePositionModulation，脉冲相位调制）编译码机制，最高数据传输速率可达到4Mbps，同时在低速时保留1.0标准的规定。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的VFIR（VeryFastInfrared）技术，并将其作为补充纳入IrDA1.1标准之中。
IrDA标准都包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范IrPHY（InfraredPhysicalLayerLinkSpecification）、红外连接访问协议IrLAP（InfraredLinkAccessProtoco1）和红外连接管理协议IrLMP（InfraredLinkManagementProtoco1）。IrPHY规范制订了红外通信硬件设计上的目标和要求；IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对连接进行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等等。
IrPHY：是指红外线通信的最低层，物理层。其中重要的规格如下：
距离(标准：1米，低功率传输至低功率：0.2米，标准至低功率：0.3米)
角度(最小圆锥状+-15°)
速度(2.4千位元/秒至16百万位元/秒)
调变(基频带，无载波)
红外线过滤视窗
红外线通信收发器借由一束圆锥状光束范围内的红外线脉波传输，其圆锥状光束自中心算起最小有15度的范围。
红外线通信物理层规范需要至少在一米外还能辨识的光信号的最小光量。
同时，规范中也定义两通讯装置接近时不会过量的最大光量。
在实用阶段，市场上有些装置没有做到一米的传输距离。
同时也有些装置没有预留非常接近时的容忍值。
红外线通信的典型甜区为距离收发器5厘米至60厘米范围之中，在圆锥状光束的中心点处。
红外线通信的资料通讯作动在半双工模式，这是因为装置在发射时会被自己的接收器接收到，因此全双工变得不可行。
两装置间借由快速切换连接便可模拟全双工。
主要装置端控制着连接的时序，但双边可依照实际情况将传输速度切换至最高。
传输速率落在三大分类：SIR、MIR以及FIR。
SIR的速度范围包含了RS-232的速度定义(9600位元/秒，19.2千位元/秒，38.4千位元/秒，57.6千位元/秒，115.2千位元/秒)
装置最常见的传输速率为9600位元/秒，因此此一传输速率为所有在discovery状态与negotiation状态的速率。
MIR(中速率红外线)不是官方名词，有时用来表示0.576百万位元/秒至1.152百万位元/秒的速率范围。
FIR为IrDA物理层标准陈废的名词，虽然如此这个名词却也常用在表示4百万位元/秒速率。
FIR有时也用来表示所有大于SIR标定速率以上的速率。
然而，MIR与FIR使用不同的编码方式，与不同的封包架构。
因此，这两个非官方用词分别了两种不同的物理层实作方式。
未来有更快的传输速率(目前有VFIR)，可支援到16百万位元/秒。
有VFIR的商品可用例如TFDU8108可操作在9.6千位元/秒至16百万位元/秒。
UFIR协定正在发展中。此一协定将可支援100百万位元/秒。
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