紅外線通信是一種利用紅外線傳輸信息的通信方式。可傳輸語言、文字、數據、圖像等信息。傳輸角度有一定限制
基本介紹
- 中文名：紅外線通信
- 外文名：infrared communications
- 定義：利用紅外線來傳輸信號的通信方式
- 波長範圍：0.70μm～1mm
- 大氣的影響：主要是響吸收和散射
定義,原理,
定義
利用紅外線來傳輸信號的通信方式，叫紅外線通信。紅外線波長範圍為0.70μm～1mm，其中300μm～1mm區域的波也稱為亞毫米波。大氣對紅外線輻射傳輸主要是的影響吸收和散射。
原理
大氣對紅外線輻射的吸收，主要是由大氣中的水蒸汽、二氧化碳和高層大氣中的臭氧分子造成的。這些大氣分子的強烈吸收使大氣對紅外線輻射的大部分區域是不透明的，只有在某些特定的波長區，紅外線輻射才能透過。這些特定的波長區稱為紅外線輻射的“大氣視窗”，它們幾乎都集中在25μm以下的近紅外和中紅外區域，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，在波長為300、600μm附近區域，大氣也呈現出某些透過特性。
散射是大氣對紅外線輻射的另一種重要作用。散射有兩種不同的類型，即瑞利散射和彌散射。瑞利散射是由大氣分子引起的，它對紅外線輻射的影響並不特別重要，對於波長大於lμm的輻射的影響常可被忽略。彌散射是由大氣中的懸浮粒子如雨、雪、霧、雲、灰塵和煙的微粒造成的，這對紅外線傳輸過程中的衰減有重要作用。
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。傳送端將基帶二進制信號調製為一系列的脈衝串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理後送給解調電路進行解調，還原為二進制數位訊號後輸出。常用的有通過脈衝寬度來實現信號調製的脈寬調製（PWM）和通過脈衝串之間的時間間隔來實現信號調製的脈時調製（PPM）兩種方法。
簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數位訊號進行調製與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的數據機。
紅外線通信可用於沿海島嶼間的輔助通信，室內通信，近距離遙控，飛機內廣播和太空梭內太空人間的通信等。
特點
紅外線具有容量大，保密性強，抗電磁干擾性能好，設備結構簡單、體積小、重量輕、價格低；但在大氣信道中傳輸時易受氣候影響的特點。紅外線波長範圍為0.70μm～lmm，其中300μm～lmm區域的波也稱為亞毫米波。大氣對紅外線輻射傳輸的影響主要是吸收和散射。
紅外線通信系統
紅外線通信系統一般由紅外線發射系統和接收系統組成。對於客機內的紅外線通信系統，採用低功率的近紅外線（波長為0.72～1.5μm）傳送信號，對人體健康尤其對人的眼睛無任何傷害作用，也不會干擾飛機與陸地之間的無線電通信。其工作過程是：音頻信號先被轉換成數位訊號，再調製在紅外線上，通過特製的紅外線發射器，使載有音頻信號的紅外線充滿機艙內的每一個角落。每個座位上備有的一副“耳機”，實際上是一隻紅外線接收機，它能將紅外線信號變為電信號，再進而還原成聲音；用電池工作，不需要任何外部連線。旅客只要載上這副“耳機”，開啟電源，撥動相應的選擇開關，就可收聽到各種不同的節目。
技術標準
紅外線通訊技術包含下列規格：IrPHY、IrLAP、IrLMP、IrCOMM、TinyTP、IrOBEX、IrLAN以及IrSimple。
IrDA1.0標準簡稱SIR（SerialInfrared，串列紅外協定），它是基於HP-SIR開發出來的一種異步的、半雙工的紅外通信方式，它以系統的異步通信收發器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，UART)）依託，通過對串列數據脈衝的波形壓縮和對所接收的光信號電脈衝的波形擴展這一編解碼過程（3/16EnDec）實現紅外數據傳輸。SIR的最高數據速率只有115.2kbps。在1996年，發布了IrDA1.1協定，簡稱FIR（FastInfrared，快速紅外協定），採用4PPM（PulsePositionModulation，脈衝相位調製）編解碼機制，最高數據傳輸速率可達到4Mbps，同時在低速時保留1.0標準的規定。之後，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的VFIR（VeryFastInfrared）技術，並將其作為補充納入IrDA1.1標準之中。
IrDA標準都包括三個基本的規範和協定：紅外物理層連線規範IrPHY（InfraredPhysicalLayerLinkSpecification）、紅外連線訪問協定IrLAP（InfraredLinkAccessProtoco1）和紅外連線管理協定IrLMP（InfraredLinkManagementProtoco1）。IrPHY規範制訂了紅外通信硬體設計上的目標和要求；IrLAP和IrLMP為兩個軟體層，負責對連線進行設定、管理和維護。在IrLAP和IrLMP基礎上，針對一些特定的紅外通信套用領域，IrDA還陸續發布了一些更高級別的紅外協定，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等等。
IrPHY：是指紅外線通信的最低層，物理層。其中重要的規格如下：
距離(標準：1米，低功率傳輸至低功率：0.2米，標準至低功率：0.3米)
角度(最小圓錐狀+-15°)
速度(2.4千位元/秒至16百萬位元/秒)
調變(基頻帶，無載波)
紅外線過濾視窗
紅外線通信收發器藉由一束圓錐狀光束範圍內的紅外線脈波傳輸，其圓錐狀光束自中心算起最小有15度的範圍。
紅外線通信物理層規範需要至少在一米外還能辨識的光信號的最小光量。
同時，規範中也定義兩通訊裝置接近時不會過量的最大光量。
在實用階段，市場上有些裝置沒有做到一米的傳輸距離。
同時也有些裝置沒有預留非常接近時的容忍值。
紅外線通信的典型甜區為距離收發器5厘米至60厘米範圍之中，在圓錐狀光束的中心點處。
紅外線通信的資料通訊作動在半雙工模式，這是因為裝置在發射時會被自己的接收器接收到，因此全雙工變得不可行。
兩裝置間藉由快速切換連線便可模擬全雙工。
主要裝置端控制著連線的時序，但雙邊可依照實際情況將傳輸速度切換至最高。
傳輸速率落在三大分類：SIR、MIR以及FIR。
SIR的速度範圍包含了RS-232的速度定義(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)
裝置最常見的傳輸速率為9600位元/秒，因此此一傳輸速率為所有在discovery狀態與negotiation狀態的速率。
MIR(中速率紅外線)不是官方名詞，有時用來表示0.576百萬位元/秒至1.152百萬位元/秒的速率範圍。
FIR為IrDA物理層標準陳廢的名詞，雖然如此這個名詞卻也常用在表示4百萬位元/秒速率。
FIR有時也用來表示所有大於SIR標定速率以上的速率。
然而，MIR與FIR使用不同的編碼方式，與不同的封包架構。
因此，這兩個非官方用詞分別了兩種不同的物理層實作方式。
未來有更快的傳輸速率(目前有VFIR)，可支援到16百萬位元/秒。
有VFIR的商品可用例如TFDU8108可操作在9.6千位元/秒至16百萬位元/秒。
UFIR協定正在發展中。此一協定將可支援100百萬位元/秒。
