红外技术

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在红光以外的、肉眼看不见的、具有热效应的光线称为红外线。它是太阳光线中众多不可见光线中的一种，位于无线电波和可见光之间的电磁频谱区，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。虽然无法看到红外线,但可以感觉得到它,它发出的热量显示出它是一种强能源。一架装有红外感光胶片的相机可以拍摄低照度环境中的“温暖”对象。大多数人都对运用在遥控器中的红外线非常熟悉。

计算机网络和计算设备的红外线信号可能是直接的(点对点)或散射的(多对多)。直接模式系统实现要求在发射器和接收器之间视线清晰的点对点激光束。散射模式使光线扩散,然后碰到墙壁、屋顶和建筑物而反射,从而到达一组端系统(比如,同一房间中的工作站)。相反,射频信号可透过墙壁,易受干扰,并且在大多数情况下是受到管制的。

散射的红外线信号具有相当的防偷听安全性。这种信号不会传播到很远。同时设备供应商也会使用加密来保证信号的安全,尤其对设计运行在都市区域内的设备。红外线不受电磁干扰的影响,但某些类型的光会对它产生干扰。在某些环境中,直接模式的系统可能是必要的。

红外技术的主要优点：

其使手机和电脑间可以无线传输数据，简单方便；

可以在同样具备红外接口的设备间进行信息交流；

同时红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用；

使用主板红外线接口，较为适合与笔记本电脑、掌上电脑、打印机等设备连机通讯；

由于需要对接才能传输信息，安全性较强。

红外技术的缺点：

使用主板串口的红外线接口功能很弱，通讯速度较慢，远不如网卡组成的网络设备，双机互连甚至不如使用串口或并口电缆。

通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断；

与扫描仪、数码像机等需要进行大量数据传输的设备进行红外通讯不能使用主板红外线接口，需使用专用的红外接口装置。 红外光学系统的基本功能是接受和聚焦目标发出的红外辐射并传递到探测器而产生信号，它工作在纳米级的波长范围内。红血球的大小与红外范围中的波长相当。典型的光纤系统工作在l550nm范围,其频率为l94000GHz。波长越短,则其的工作频率就越高。波长减小lnm米,频率就会增加l33GHZ 。

红外线被用在许多通信系统中,其中包括:

光纤传输系统 信号由LED(发光二极管)或半导体激光器“点亮”的光缆传送。光缆的红外范围位于指定的被称为“窗口”的频率范围中。它们位于近红外范围(850nm, l320nm、1400nm,　l550nm和l620nm )。

点对点都市激光系统 这些系统旨在城域内连接公司网络,或为特殊事件(视频会议或新闻业务数据上传)提供“即时”数据链路。比如在亚特兰大奥运会时,Lucent提供了比赛场地间的点对点激光链路。

自由空间光学系统 该类别的系统模仿了光缆,但未使用光缆。数据信号借助红外线通过开放的空间传输。这些系统的目的仅在于,在不需要布线的情况下,为用户提供对因特网或其他网络连接的高速访问。Terabeam的无光纤光学系统安装在城域的中心站点中。众多用户在自己家的窗户上装一个收发器即可与Terabeam交换中心连接。中心内的交换机通过MPLS为每个用户的通信(可能被路由到因特网或被定向到其他网络)提供虚电路。无需许可证。Terabeam系统是　基于以太网的IP使用红外线。

红外LAN和家庭网络 红外LAN可以在直接或散射模式或在这两种模式的组合下工作。直接模式用于跨接局域网,而散射模式用于将多个工作站连接到基站单元。视线系统提供了更佳的距离和性能。散射式系统允许多个站加入到局域网连接中,但因为扩散将引起能量损耗,所以存在距离和数据率方面的限制。常见的红外LAN工作在780～950nm的波长范围内。其性能通常在lOMbit/s到20Mbit/s之间,尽管lOOMbit/s的系统也是可能的。一些专门为城域链路设计的系统可以在Gbit/s级的范围内工作。红外LAN通常采用以太网或令牌环访问方法。

红外数据互连 在该类别下,红外技术已被认为是串行和并行数据连接器的替换技术。IrDA　(红外数据协会)已对该技术作了标准化。IrDA的无线数据连接已广为人知,它是与IrDA兼容的设备侧面的暗红小窗口。该窗口含有红外线发射器和接收器。IrDA提供9600到ll5200bit/s的数据交换,在某些单元上数据率最高可达4Mbit/s。未来的产品将达到50Mbit/s的数据率。 红外互连技术开始出现在20世纪90年代早期,就在IrDA成立后不久。IrDA是一个非赢利性的国际组织,它创建红外通信标准,并促进各厂家产品间的互用性。信息通过光线传输，和无线电波形相反，大多数TV遥控装置都使用红外线。该标准支持广泛的计算设备,包括膝上型电脑、掌上设备、通信装置、打印机、复印机、传真机、投影仪、电话、游戏控制器、头戴式送受话器和信用卡(不错,信用卡将使用红外线链路)，最近在许多嵌入型应用上也得到了实现。

有两种IrDA红外标准。其中,IrDA DATA适用于兼容设备间的对等数据传输。IrDA CONTROL允许主机设备控制键盘、鼠标、游戏板、游戏杆以及指点设备等外围设备。主机设备包括PC、家用电器、游戏机以及电视/Web顶置盒。 IrDA DATA标准由下列协议组成,这些协议是与其他设备互用时所必需的。

PHY(物理层) 该物理层提供设备间的红外数据信号传输。其目前的大功率版本可以达到2m的距离。其低功率版本是专为节省功率而设计的,仅限于30cm以内的距离。

IrLAP(链路访问协议) 是针对IrDA所需，修改自HDLC的通讯协议。该协议提供了设备到设备的连接以获得可靠有序的数据传输,并定义了发现节点的过程。它将帧封装，并确保不同IrDA装置之间的通讯不会冲突。在数个IrDA装置通讯中，只有一个是IrDA主装置，其余都是次装置，它们都是使用半双工通讯。此外，IrLAP负责建立连结（establish connection）和关闭连结和对次装置编号。

IrLMP(链路管理协议) IrLMP位于IrLAP上方，负责检测外围的其它IrDA装置、检查数据流量、并充当多任务器。它提供IrLAP层的多路复用并支持IrLAP连接上的多信道。由信息访问服务协议提供服务发现过程。

可选协议包括Tiny TP(提供流控制)、IrCOMM(提供串行和并行端口模拟)、IrOBEX(提供类似于HTTP的对象交换服务)、IrDA Lite(提供“Lite”简化代码集)、IrTran-P(提供用于图像捕获设备/相机中的图像交换协议)、IrMC(与电话设备交换数据的规范)以及ELAN(支持无线LAN访问)。