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红外通信技术
2011-08-01 15:18:53
 

红外通信技术

英文名称;Infrared Communications Technologies
检索词:红外;计算机;光通信;数据通信
技术类别:信息系统技术;指挥控制通信计算和情报系统(C4I);

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[定义]
  红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号,而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收,就构成红外通信系统。
  特点:保密性强,息容量大,结构简单,既可以是室内使用,也可以在野外使用,由于它具有良好的方向性,适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信, 但在野外使用时易受气候的影响。
 

[相关技术]通信技术;电子技术;光电技术

[技术难点]
  红外射束易受尘埃、雨水等物质的吸收,如何在野外环境下克服这些物质的吸收,增强红外射束信号的强度是重要的研究课题。

[国外概况]
  红外通信由来已久,但是进入90年代,这一通信技术又有新的发展,应用范围更加广泛。
  1995年,一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团──红外数据协会(IrDA)就红外通信的一套标准达成一致。现在约有120 家以上的厂商支持红外通信标准。其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows 95的产品。
  红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。主要的开发厂商,如微软、苹果、东芝和惠普公司,已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理(PDA)设备。
  此外,红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中,并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。
  1.红外通信传送数据和视频
  用红外射束将人体和物体从一地点传送到另一地点是一种科学幻想,离我们太遥远。但是用射束传送信息现在就能实现。不用电缆、微波或卫星就将视频、音频和数 据信息从一个地点传送到另一个地点。例如,借助红外射束技术,大使馆可以接收各种事件的图像,可以将高尔夫球比赛和其他活动转发到全球,供数以百万计的人 观看。
  (1)红外射束通信系统
  美国新泽西州恩格尔伍德的Canon公司1996年5月采用红外(IR)光,生产出一种红外射束通信系统。该系统中每个分系统的组成单元都有一台射束设备或收发信机、一台控制设备或基站设备。但是,其中一个分系统传送数据,而另一个设计成传送视频和话音。
  红外射束发射设备和控制设备作为一种数据运载体,对光纤分布数据接口/ 异步传送模式光传输载体,提供高速双向带宽和自动跟踪,而无需光缆。该系统以每秒125/155.52兆比特的速率无干扰传输,传输距离达2.5英里(4公里)。
  在该系统中,通信配置由两套相同的设备组成,每一套设备都有一台连接至控制设备的射束设备。在通信的两端每一端置放一套设备,两地之间的通信距离同样为 2.5英里(4公里)。这种配置中的两套设备至少有一套置放地点要高出障碍物,从而提供直达视距通信。为构成通信链路,每一台射束设备产生的红外射束将用 人工方式进行对准。当射束向前传送接近完全对准另一台射束设备时它便发亮。倘若两台射束设备中任何一台设备的射束向前传送偏离对准的方向,自动跟踪系统自 然将射束收回,这就保证了传输的信息不致被截收。 控制设备还连接至一台计算机或网络服务器,无需安装电缆就能传输数据。
  对于视频广播来说,该系统中的发射系统可将摄像机连接至其中一台控制设备,通过IR射束将图像传送至另一台控制设备,而另一台控制设备由同轴电缆连接至电视台或电视转播车。在电视台或电视转播车上可将图像记录下来,供以后使用或采用卫星连接发送出去。
  该系统的视频和音频收信机系统能提供4个视频信道或8个音频信息传送信道,外加2 个内部通信信道。这样在两点之间可以往返传送视频并完全能进行通信。例如,加利福尼亚伯班克的广播电视系统用这种视频系统,广播在内华达州拉斯韦加斯举行 的高尔夫球三天观摩挑战赛实况。鉴于地形和高尔夫球场布局的原因,仅在一个大的湖泊的远端安装了一个公共接收站。该电视广播站把控制设备用作射频摄像机和 电视转播站之间的中央发射站。当每台摄像机绕球场移动时,信号被发送至接收站,然后借助光纤通道将信号转发到转播站。
  在这次比赛中,纽约州纽约市的Unitel电视公司还使用该系统来播送在广播城音乐厅的一年一度的体育表演优胜者颁奖大会的实况。采用IR射束发射视频信号,就不需要延伸线路或安装电缆管道,可以节省时间和费用。
  1996年,哥伦比亚广播公司和东京广播系统使用这种系统,在驻珀鲁莱马的日本大使馆集中传送长达4个月的解救人质事件。 开设了双向传送的射束发射设备来延伸使馆附近的公寓的第17层和一个两层楼公寓的底层之间的红外射束,输出信号发送至7GHz的微波发射机,通过微波发射 机将信号发送至使馆附近的接收站。
  (2)红外视频链路
  美国国家航天和空间管理局在 97 年因特网国际展览会期间, 与弗吉尼亚麦克莱恩的Sterling软件公司签订合同,为这次会议提供网络业务。红外通信系统的数据系统在展览会大厅和会议中心之间提供链路。出席展览 会的人员和因特网用户观看火星探险者执行任务中发回的实时视频,以及通过展览会的红外发射通路发射的所有信息。
  尽管该系统与永久性连接相比,成本效益差一些,但对于灾后恢复通信或建立临时专用线路来说是理想的办法。例如,如果电缆被截断,通信线路会失去连接;在遂行恢复电缆连接的同时,红外通信可使通信继续顺畅运行。
  2.红外通信技术对计算机技术的冲击
  红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰,包括历史悠久的调制解调器。预计,执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
  红外通信标准规定的发射功率很低,因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前,惠普移动计算分公司正在开发内置式端口,所有拥有支持红外通信标准的笔记本 计算机和手持式计算机的用户,可以把计算机放在电话机的旁边,遂行高速呼叫,可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式 的,故不需要调制解调器。
  红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式,如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换;在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
  3.红外通信技术开辟数据通信的未来
  目前,符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场,然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通 信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。例如,诺基亚公司最近宣布它与加拿大的AST 公司签订了提供无线通信系统的合同,将这一技术产品投放市场,并在加拿大产业界目前许可经营的PCS 数字通信基础设施上运行。
  由于红外连接本身是数字式的,所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽,可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使 用,建立和保持对无线PCS系统的连接;扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。
  由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的, 所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用, 包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机,以提供红外数据通信。而且,由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器,所以过去不可能维持高性能PC卡调制 解调器运行所需电压的手持式计算机,现在也能以无线方式进行通信。
  基于Windows 95的PC支持红外通信连接标准,可与符合标准的外设通信,并可与支持该标准而运行Windows 95的其它的 PC机通信。只要是把计算机对着目标设备, 并发送数据,红外通信技术就可使 Windows 95的用户连接外设和其它的基于 Windows 95的PC机。
  预计,Windows 95环境下的红外数据通信连接还可与现有的软件和驱动器兼容,所以用户勿需改动现有的系统,即可采用该技术。红外技术还支持"即插即用",可使Windows 95识别红外外设,自动配置必需的驱动器。
  红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机,在这些地方,掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机) 也可以采用红外接口装置。
  预计在不久的将来,红外技术将在通信领域得到普遍应用,数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。
 

[影响]
  由于红外通信具有隐蔽性,保密性强,故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信,特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述,它还将对计算机技术产生冲击,对未来数据通信产生重大影响。

 

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