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红外通讯技术

IrDA 标准行业联盟

红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。

红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、个人数码助理、移动电话之间或与电脑之间进行数据交换（个人网），电视机、音响、空调的遥控器等。

由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，这种场合下一般选用无线电通讯技术或蓝牙技术。红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高。

为解决多种设备之间的互连互通问题，1993年成立了红外数据协会（IrDA, Infrared Data Association）以建立统一的红外数据通讯标准。1994年发表了IrDA 1.0规范。

红外线通讯技术包含下列规格：IrPHY、IrLAP、IrLMP、IrCOMM、Tiny TP、OBEX、IrLAN、IrSimple以及IrSimpleSlot。

规格

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概观

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红外线通讯协定推叠

IrPHY

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系指红外线通讯技术的最低层，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

红外线通讯技术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。

红外线通讯技术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。

红外线通讯技术的典型甜区为距离收发器5公分至60公分范围之中，在圆锥状光束的中心点处。

红外线通讯技术的资料通讯作动在半双工模式，这是因为装置在发射时会给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（9.6千位元/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 [1]状态与negotiation [1]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。

IrLAP

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规定的IrLAP（红外线链路撷取通讯协，Infrared Link Access Protocol）是IrDA规范的第二层。 它位于IrPHY层的顶部和IrLMP层的下面。 它代表OSI模型的资料连结层（Data Link Layer）。

最重要的规格是： 

    訪問控制（Access control）
    發現潛在的溝通夥伴（Discovery of potential communication partners）
    建立可靠的雙向連接（Establishing of a reliable bidirectional connection）
    主要/輔助設備角色的分佈（Distribution of the primary/secondary device roles）
    QoS參數協商（Negotiation of QoS parameters）

在IrLAP层上，通信设备分为“主要设备”（primary device）和一个或多个“辅助设备”（secondary devices）。 主要设备控制辅助设备。 只有当主要设备请求辅助设备发送时，才允许这样做。

IrLMP

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IrLMP（Infrared Link Management Protocol，红外线链路管理协议）是IrDA规范的第三层。 它可以分为两部分。 第一是位于IrLAP层顶部的LM-MUX（Link Management Multiplexer，链路管理多路复用器）。 它最重要的功能是： 

    提供多個邏輯通道（logical channels）
    允許更改主要/輔助設備（primary/secondary devices）

第二是LM-IAS（Link Management Information Access Service，链接管理信息访问服务），其提供了一个列表，服务提供商可以在其中注册其服务，以便其他设备可以通过查询LM-IAS来访问这些服务。

IrCOMM

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IrCOMM（Infrared Communications Protocol，红外线通信协议）使红外设备的作用类似于串行端口或并行端口，其可选择使用或不使用。 它位于IrLMP层的上方。

Tiny TP

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Tiny TP（Tiny Transport Protocol，微小传输协议）位于IrLMP层的上方，可选择要或不要使用（optional）。

它提供： 

    通過SAR（分段和重組，Segmentation and Reassembly）傳輸大型訊息（large message）
    通過向每個邏輯通道提供信用度（Credits）來進行流量控制

OBEX

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可选元件OBEX（Object Exchange）提供红外线通讯设备间的随意资料物件交换（例如vCard，vCalendar或应用程序）。因为必须架构在Tiny TP协定的顶层，所以Tiny TP是使OBEX能够作用的必要元件。

IrLAN

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可供选择使用与否的IrLAN（Infrared Local Area Network，红外线本地局域网络）提供了将红外线设备连接到局域网（local area network）的可能性。 有三种可能的方法： 

    切入點（Access point）
    點對點（Peer-to-peer）
    代管（Hosted）

由于IrLAN位于Tiny TP协议之上，因此必须实现Tiny TP协议才能使IrLAN正常工作。

IrSimple

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IrSimple改善了红外通讯技术的效率，而达到至少4到50倍更快的资料传输速率。

IrSimpleShot

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IrSimpleShot（IrSS）的主要目标之一，是使数百万启用了IrDA的照相手机，能够将图片无线传输到打印机，打印机亭（printer kiosks）和平板电视（flat-panel TVs）。

技术接纳和普及

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从1990年代末到2000年代初，IrDA在PDA，笔记本电脑和某些台式电脑上很受欢迎。 但是，其他无线技术（例如Wi-Fi和蓝牙）已取代它，它们之所以受到青睐是因为它们不需要在视野内成直接连线，因此可以支持鼠标和键盘等硬件。 IrDA仍然在某些干扰使基于无线电的无线技术无法使用的环境中使用。

在2005年左右，借由IrSimple协议，通过在手机，打印机和显示设备之间提供不到1秒的图片传输，IrDA试图重振。 IrDA硬件的价格仍然较低，并且没有像蓝牙这样的无线技术所遇到的相同安全问题。 例如，一些 Pentax DSLRs （数码单反相机）（K-x，K-r）结合了IrSimple用于图像传输和游戏。

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 此为红外线通讯技术的专有名词
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