紅外通信技術(shù)

紅外通信技術(shù)

英文名稱；Infrared Communications Technologies
檢索詞：紅外；計算機；光通信；數(shù)據(jù)通信
技術(shù)類別：信息系統(tǒng)技術(shù);指揮控制通信計算和情報系統(tǒng)（C4I）;

[定義]
　 紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。
　 特點:保密性強，息容量大，結(jié)構(gòu)簡單，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，適用于國防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 但在野外使用時易受氣候的影響。
　

[相關(guān)技術(shù)]通信技術(shù)；電子技術(shù)；光電技術(shù)

[技術(shù)難點]
　 紅外射束易受塵埃、雨水等物質(zhì)的吸收，如何在野外環(huán)境下克服這些物質(zhì)的吸收，增強紅外射束信號的強度是重要的研究課題。

[國外概況]
　 紅外通信由來已久,但是進(jìn)入90年代,這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展,應(yīng)用范圍更加廣泛。
　 1995年，一個由部件、計算機系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團──紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)就紅外通信的一套標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致�，F(xiàn)在約有120 家以上的廠商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。其中的許多廠商已推出符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)并支持Windows 95的產(chǎn)品。
　 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會開發(fā)的這種新的無線通信標(biāo)準(zhǔn)還得到PC機產(chǎn)業(yè)的有力支持。主要的開發(fā)廠商，如微軟、蘋果、東芝和惠普公司，已推出了在計算機之間采用這種高速紅外數(shù)據(jù)通信的PC機、筆記本計算機、打印機和手持式個人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備。
　 此外，紅外通信的連通性已用在大多數(shù)新的筆記本計算機中，并成為一種最具成本效益和便于使用的無線通信技術(shù)而問鼎市場。
　 1.紅外通信傳送數(shù)據(jù)和視頻
　 用紅外射束將人體和物體從一地點傳送到另一地點是一種科學(xué)幻想，離我們太遙遠(yuǎn)。但是用射束傳送信息現(xiàn)在就能實現(xiàn)。不用電纜、微波或衛(wèi)星就將視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息從一個地點傳送到另一個地點。例如，借助紅外射束技術(shù)，大使館可以接收各種事件的圖像，可以將高爾夫球比賽和其他活動轉(zhuǎn)發(fā)到全球，供數(shù)以百萬計的人觀看。
　 (1)紅外射束通信系統(tǒng)
　 美國新澤西州恩格爾伍德的Canon公司1996年5月采用紅外(IR)光，生產(chǎn)出一種紅外射束通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)中每個分系統(tǒng)的組成單元都有一臺射束設(shè)備或收發(fā)信機、一臺控制設(shè)備或基站設(shè)備。但是，其中一個分系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，而另一個設(shè)計成傳送視頻和話音。
　 紅外射束發(fā)射設(shè)備和控制設(shè)備作為一種數(shù)據(jù)運載體，對光纖分布數(shù)據(jù)接口/ 異步傳送模式光傳輸載體，提供高速雙向帶寬和自動跟蹤，而無需光纜。該系統(tǒng)以每秒125/155.52兆比特的速率無干擾傳輸，傳輸距離達(dá)2.5英里(4公里)。
　 在該系統(tǒng)中，通信配置由兩套相同的設(shè)備組成，每一套設(shè)備都有一臺連接至控制設(shè)備的射束設(shè)備。在通信的兩端每一端置放一套設(shè)備，兩地之間的通信距離同樣為2.5英里(4公里)。這種配置中的兩套設(shè)備至少有一套置放地點要高出障礙物，從而提供直達(dá)視距通信。為構(gòu)成通信鏈路，每一臺射束設(shè)備產(chǎn)生的紅外射束將用人工方式進(jìn)行對準(zhǔn)。當(dāng)射束向前傳送接近完全對準(zhǔn)另一臺射束設(shè)備時它便發(fā)亮。倘若兩臺射束設(shè)備中任何一臺設(shè)備的射束向前傳送偏離對準(zhǔn)的方向，自動跟蹤系統(tǒng)自然將射束收回，這就保證了傳輸?shù)男畔⒉恢卤唤厥铡?控制設(shè)備還連接至一臺計算機或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，無需安裝電纜就能傳輸數(shù)據(jù)。
　 對于視頻廣播來說，該系統(tǒng)中的發(fā)射系統(tǒng)可將攝像機連接至其中一臺控制設(shè)備，通過IR射束將圖像傳送至另一臺控制設(shè)備，而另一臺控制設(shè)備由同軸電纜連接至電視臺或電視轉(zhuǎn)播車。在電視臺或電視轉(zhuǎn)播車上可將圖像記錄下來，供以后使用或采用衛(wèi)星連接發(fā)送出去。
　 該系統(tǒng)的視頻和音頻收信機系統(tǒng)能提供4個視頻信道或8個音頻信息傳送信道，外加2 個內(nèi)部通信信道。這樣在兩點之間可以往返傳送視頻并完全能進(jìn)行通信。例如，加利福尼亞伯班克的廣播電視系統(tǒng)用這種視頻系統(tǒng)，廣播在內(nèi)華達(dá)州拉斯韋加斯舉行的高爾夫球三天觀摩挑戰(zhàn)賽實況。鑒于地形和高爾夫球場布局的原因，僅在一個大的湖泊的遠(yuǎn)端安裝了一個公共接收站。該電視廣播站把控制設(shè)備用作射頻攝像機和電視轉(zhuǎn)播站之間的中央發(fā)射站。當(dāng)每臺攝像機繞球場移動時，信號被發(fā)送至接收站，然后借助光纖通道將信號轉(zhuǎn)發(fā)到轉(zhuǎn)播站。
　 在這次比賽中，紐約州紐約市的Unitel電視公司還使用該系統(tǒng)來播送在廣播城音樂廳的一年一度的體育表演優(yōu)勝者頒獎大會的實況。采用IR射束發(fā)射視頻信號，就不需要延伸線路或安裝電纜管道，可以節(jié)省時間和費用。
　 1996年，哥倫比亞廣播公司和東京廣播系統(tǒng)使用這種系統(tǒng)，在駐珀魯萊馬的日本大使館集中傳送長達(dá)4個月的解救人質(zhì)事件。 開設(shè)了雙向傳送的射束發(fā)射設(shè)備來延伸使館附近的公寓的第17層和一個兩層樓公寓的底層之間的紅外射束，輸出信號發(fā)送至7GHz的微波發(fā)射機，通過微波發(fā)射機將信號發(fā)送至使館附近的接收站。
　 (2)紅外視頻鏈路
　 美國國家航天和空間管理局在 97 年因特網(wǎng)國際展覽會期間， 與弗吉尼亞麥克萊恩的Sterling軟件公司簽訂合同，為這次會議提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。紅外通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)在展覽會大廳和會議中心之間提供鏈路。出席展覽會的人員和因特網(wǎng)用戶觀看火星探險者執(zhí)行任務(wù)中發(fā)回的實時視頻，以及通過展覽會的紅外發(fā)射通路發(fā)射的所有信息。
　 盡管該系統(tǒng)與永久性連接相比，成本效益差一些，但對于災(zāi)后恢復(fù)通信或建立臨時專用線路來說是理想的辦法。例如，如果電纜被截斷，通信線路會失去連接；在遂行恢復(fù)電纜連接的同時，紅外通信可使通信繼續(xù)順暢運行。
　 2.紅外通信技術(shù)對計算機技術(shù)的沖擊
　 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計算機技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計，執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。
　 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。目前，惠普移動計算分公司正在開發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器。
　 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛兼容性可為PC設(shè)計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機和其它設(shè)備。
　 3.紅外通信技術(shù)開辟數(shù)據(jù)通信的未來
　 目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過個人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來。例如，諾基亞公司最近宣布它與加拿大的AST 公司簽訂了提供無線通信系統(tǒng)的合同，將這一技術(shù)產(chǎn)品投放市場，并在加拿大產(chǎn)業(yè)界目前許可經(jīng)營的PCS 數(shù)字通信基礎(chǔ)設(shè)施上運行。
　 由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計算機中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統(tǒng)的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計算機之間容易實現(xiàn)無線通信。
　 由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計算機之間的連接是通過標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口實現(xiàn)的， 所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)可在任何一種PC機上使用， 包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計算機中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運行所需電壓的手持式計算機，現(xiàn)在也能以無線方式進(jìn)行通信。
　 基于Windows 95的PC支持紅外通信連接標(biāo)準(zhǔn)，可與符合標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)通信，并可與支持該標(biāo)準(zhǔn)而運行Windows 95的其它的 PC機通信。只要是把計算機對著目標(biāo)設(shè)備， 并發(fā)送數(shù)據(jù)，紅外通信技術(shù)就可使 Windows 95的用戶連接外設(shè)和其它的基于 Windows 95的PC機。
　 預(yù)計，Windows 95環(huán)境下的紅外數(shù)據(jù)通信連接還可與現(xiàn)有的軟件和驅(qū)動器兼容，所以用戶勿需改動現(xiàn)有的系統(tǒng)，即可采用該技術(shù)。紅外技術(shù)還支持"即插即用"，可使Windows 95識別紅外外設(shè)，自動配置必需的驅(qū)動器。
　 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者還在設(shè)想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機) 也可以采用紅外接口裝置。
　 預(yù)計在不久的將來，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。
　

[影響]
　 由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構(gòu)、邊海防的端對端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對未來數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。