紅外通信技術(shù)

英文名稱(chēng)；Infrared Communications Technologies
檢索詞：紅外；計算機；光通信；數據通信
技術(shù)類(lèi)別：信息系統技術(shù);指揮控制通信計算和情報系統（C4I）;

[定義]
　 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統兩部分組成。發(fā)射系統對一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調制后發(fā)射紅外信號，而接收系統用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收，就構成紅外通信系統。
　 特點(diǎn):保密性強，息容量大，結構簡(jiǎn)單，既可以是室內使用，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(shí)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(diǎn)]
　 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(lái)已久,但是進(jìn)入90年代,這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展,應用范圍更加廣泛。
　 1995年，一個(gè)由部件、計算機系統、外圍設備和電信廠(chǎng)商組成的大型集團──紅外數據協(xié)會(huì )(IrDA)就紅外通信的一套標準達成一致�，F在約有120 家以上的廠(chǎng)商支持紅外通信標準。其中的許多廠(chǎng)商已推出符合紅外通信標準并支持Windows 95的產(chǎn)品。
　 紅外數據協(xié)會(huì )開(kāi)發(fā)的這種新的無(wú)線(xiàn)通信標準還得到PC機產(chǎn)業(yè)的有力支持。主要的開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商，如微軟、蘋(píng)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據通信的PC機、筆記本計算機、打印機和手持式個(gè)人數字助理(PDA)設備。
　 此外，紅外通信的連通性已用在大多數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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)而問(wèn)鼎市場(chǎng)。
　 1.紅外通信傳送數據和視頻
　 用紅外射束將人體和物體從一地點(diǎn)傳送到另一地點(diǎn)是一種科學(xué)幻想，離我們太遙遠。但是用射束傳送信息現在就能實(shí)現。不用電纜、微波或衛星就將視頻、音頻和數據信息從一個(gè)地點(diǎn)傳送到另一個(gè)地點(diǎn)。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(dòng)轉發(fā)到全球，供數以百萬(wàn)計的人觀(guān)看。
　 (1)紅外射束通信系統
　 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。該系統中每個(gè)分系統的組成單元都有一臺射束設備或收發(fā)信機、一臺控制設備或基站設備。但是，其中一個(gè)分系統傳送數據，而另一個(gè)設計成傳送視頻和話(huà)音。
　 紅外射束發(fā)射設備和控制設備作為一種數據運載體，對光纖分布數據接口/ 異步傳送模式光傳輸載體，提供高速雙向帶寬和自動(dòng)跟蹤，而無(wú)需光纜。該系統以每秒125/155.52兆比特的速率無(wú)干擾傳輸，傳輸距離達2.5英里(4公里)。
　 在該系統中，通信配置由兩套相同的設備組成，每一套設備都有一臺連接至控制設備的射束設備。在通信的兩端每一端置放一套設備，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備至少有一套置放地點(diǎn)要高出障礙物，從而提供直達視距通信。為構成通信鏈路，每一臺射束設備產(chǎn)生的紅外射束將用人工方式進(jìn)行對準。當射束向前傳送接近完全對準另一臺射束設備時(shí)它便發(fā)亮。倘若兩臺射束設備中任何一臺設備的射束向前傳送偏離對準的方向，自動(dòng)跟蹤系統自然將射束收回，這就保證了傳輸的信息不致被截收。 控制設備還連接至一臺計算機或網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器，無(wú)需安裝電纜就能傳輸數據。
　 對于視頻廣播來(lái)說(shuō)，該系統中的發(fā)射系統可將攝像機連接至其中一臺控制設備，通過(guò)IR射束將圖像傳送至另一臺控制設備，而另一臺控制設備由同軸電纜連接至電視臺或電視轉播車(chē)。在電視臺或電視轉播車(chē)上可將圖像記錄下來(lái)，供以后使用或采用衛星連接發(fā)送出去。
　 該系統的視頻和音頻收信機系統能提供4個(gè)視頻信道或8個(gè)音頻信息傳送信道，外加2 個(gè)內部通信信道。這樣在兩點(diǎn)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用這種視頻系統，廣播在內華達州拉斯韋加斯舉行的高爾夫球三天觀(guān)摩挑戰賽實(shí)況。鑒于地形和高爾夫球場(chǎng)布局的原因，僅在一個(gè)大的湖泊的遠端安裝了一個(gè)公共接收站。該電視廣播站把控制設備用作射頻攝像機和電視轉播站之間的中央發(fā)射站。當每臺攝像機繞球場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，信號被發(fā)送至接收站，然后借助光纖通道將信號轉發(fā)到轉播站。
　 在這次比賽中，紐約州紐約市的Unitel電視公司還使用該系統來(lái)播送在廣播城音樂(lè )廳的一年一度的體育表演優(yōu)勝者頒獎大會(huì )的實(shí)況。采用IR射束發(fā)射視頻信號，就不需要延伸線(xiàn)路或安裝電纜管道，可以節省時(shí)間和費用。
　 1996年，哥倫比亞廣播公司和東京廣播系統使用這種系統，在駐珀魯萊馬的日本大使館集中傳送長(cháng)達4個(gè)月的解救人質(zhì)事件。 開(kāi)設了雙向傳送的射束發(fā)射設備來(lái)延伸使館附近的公寓的第17層和一個(gè)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(guò)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(huì )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(huì )議提供網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)。紅外通信系統的數據系統在展覽會(huì )大廳和會(huì )議中心之間提供鏈路。出席展覽會(huì )的人員和因特網(wǎng)用戶(hù)觀(guān)看火星探險者執行任務(wù)中發(fā)回的實(shí)時(shí)視頻，以及通過(guò)展覽會(huì )的紅外發(fā)射通路發(fā)射的所有信息。
　 盡管該系統與永久性連接相比，成本效益差一些，但對于災后恢復通信或建立臨時(shí)專(zhuān)用線(xiàn)路來(lái)說(shuō)是理想的辦法。例如，如果電纜被截斷，通信線(xiàn)路會(huì )失去連接；在遂行恢復電纜連接的同時(shí)，紅外通信可使通信繼續順暢運行。
　 2.紅外通信技術(shù)對計算機技術(shù)的沖擊
　 紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數據率提高到10Mb/s。
　 紅外通信標準規定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動(dòng)計算分公司正在開(kāi)發(fā)內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶(hù)，可以把計算機放在電話(huà)機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話(huà)機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。
　 紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶(hù)提供多種供選擇的無(wú)電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個(gè)人數字助理設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據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。
　 3.紅外通信技術(shù)開(kāi)辟數據通信的未來(lái)
　 目前，符合紅外通信標準要求的個(gè)人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場(chǎng)，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過(guò)個(gè)人通信系統(PCS)和全球移動(dòng)通信系統(GSM)網(wǎng)絡(luò )的建立而充分顯示出來(lái)。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(wú)線(xiàn)通信系統的合同，將這一技術(shù)產(chǎn)品投放市場(chǎng)，并在加拿大產(chǎn)業(yè)界目前許可經(jīng)營(yíng)的PCS 數字通信基礎設施上運行。
　 由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個(gè)任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話(huà)使用，建立和保持對無(wú)線(xiàn)PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話(huà)系統和筆記本計算機之間容易實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信。
　 由于PCS、數字電話(huà)系統和筆記本計算機之間的連接是通過(guò)標準的紅外端口實(shí)現的， 所以PCS數字電話(huà)系統可在任何一種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，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過(guò)去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行通信。
　 基于Windows 95的PC支持紅外通信連接標準，可與符合標準的外設通信，并可與支持該標準而運行Windows 95的其它的 PC機通信。只要是把計算機對著(zhù)目標設備， 并發(fā)送數據，紅外通信技術(shù)就可使 Windows 95的用戶(hù)連接外設和其它的基于 Windows 95的PC機。
　 預計，Windows 95環(huán)境下的紅外數據通信連接還可與現有的軟件和驅動(dòng)器兼容，所以用戶(hù)勿需改動(dòng)現有的系統，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，自動(dòng)配置必需的驅動(dòng)器。
　 紅外通信標準的開(kāi)發(fā)者還在設想在機場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶(hù)可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機) 也可以采用紅外接口裝置。
　 預計在不久的將來(lái)，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應用，數字蜂窩電話(huà)、尋呼機、付費電話(huà)等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著(zhù)膝上計算機用戶(hù)不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。
　

[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歷來(lái)重視這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、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(lái)數據通信產(chǎn)生重大影響。