Pro komunikaci mezi mobilními telefony a jinou elektronikou se často používá infračervený přenos. Přečtěte si, jak tato technologie pracuje a co v sobě skrývá. Infraport si můžete dokonce sami vyrobit.
Za devatero horami, devatero řekami
Nejprve se začal přenos informací prostřednictvím infračervené technologie využívat v oblasti spotřební elektroniky. Každý z nás má jistě doma dálkový ovladač televize nebo videorekordéru. Pro potřeby dálkového ovládání vzniklo mnoho přenosových standardů, jejichž hlavním kritériem byla co největší spolehlivost přenosu a dosah. Téměř každá větší firma si pro svá zařízení vyvinula vlastní standard. K těm nejrozšířenějším patří např. standard RC-5 nebo NEC.
Později začal tento druh bezdrátového přenosu pronikat i do dalších oblastí elektroniky. Se stále se zvyšující inteligencí současných mobilních telefonů se staly jejich samozřejmou součástí funkce jako kalendář, organizér nebo možnost práce s obrázky a zvuky. Logicky tak vznikla potřeba mobil vhodně propojit s dalšími zařízeními, tedy hlavně osobním počítačem nebo PDA.
Infračervené rozhraní je jednou z možností, jak takového propojení dosáhnout. Jeho obliba plyne jednak ze snadnosti používání, ale hlavně z možnosti rychlého propojení bez nutnosti propojovat často nekompatibilní kabely a množství různých redukcí. V tomto článku se budeme podrobněji věnovat použití infračerveného záření jako prostředku komunikace mezi dvěma zařízeními.
Aby spolu mohla různá zařízení komunikovat prostřednictvím infraportu, vznikl jednotný standard, který schválila mezinárodní asociace IrDA (Infrared Data Association). Asociace IrDA je v podstatě mezinárodní sdružení výrobců elektroniky a výpočetní techniky, které vzniklo v roce 1993. V současné době je jejími účastníky více než 150 společností, mezi jinými například IBM, Sharp, Hewlett-Packard, Apple, Canon a další.
Světla svítí
Jak asi víte, zařízení IrDA komunikují pomocí infračervených LED diod, které pracují na vlnové délce 875 nm s výrobní tolerancí 30 nm. Jen pro doplnění: infračervená oblast světla se nachází v neviditelné oblasti světelného záření těsně pod kmitočtovou oblastí viditelného červeného světla. Přijímačem jsou pak fotodiody typu PIN, ve kterých jsou dopadem světla uvolňovány elektrony a tak vzniká elektrický impulz. Lze tu vysledovat přímou úměrnost mezi energií dopadajícího záření a elektrickým nábojem, který fotocitlivá část přijímače vygeneruje.
Ukázka součástky pro port IrDA
Elektrické impulzy jsou pak vhodně upravovány různými filtry tak, aby vyhovovaly standardům pro tento druh komunikace.
Rychle jako vítr
Pro přiblížení parametrů IrDA rozhraní si teď dopřejme trochu čísel. Standard IrDA umožňuje podle specifikace sériové spojení s prostorovým úhlem 30° (kužel 30°) a ve vzdálenosti do 1 m rychlost až 4 Mbit/s. Každé IrDA zařízení by přitom mělo umět pracovat na základní přenosové rychlosti 9,6 kbit/s. Další přenosové rychlosti se odvíjejí od použité normy, které jsou dvě a označují se jako IrDA 1.0 a 1.1.
Základní norma IrDA 1.0 používá přenosové rychlosti do 115,2 kbit/s. Jmenovitě tedy 2,4 kbit/s, 9,6 kbit/s, 19,2 kbit/s, 38,4 kbit/s, 57,6 kbit/s a 115,2 kbit/s. Formát dat na IrDA portu je stejný jako na klasickém sériovém rozhraní, tedy asynchronní bitové slovo, které je uvozeno startovacím bitem. Jednotlivé bity jsou vyjádřeny jako impulzy, tedy bliknutím (popř. nerozsvícením) vysílací diody. Jeden impulz může být vyjádřen jako 3/16 doby impulzu nebo jako impulz s pevnou délkou 1,63 ms. Princip je na následujícím obrázku.
Princip kódování bitů v IrDA 1.0
Norma IrDA 1.1 definuje navíc ještě rychlosti 576 kbit/s a 1,152 Mbit/s s pulzním kódováním ¼ délky doby impulzu. Při těchto rychlostech je nutné vysílat signál synchronně. Pro rychlosti do 4 Mbit/s se pak používá rozdělení doby impulzu na čtyři nezávislé části.
Kde jsou problémy
Na přijímací část přenosového systému působí neblaze rušení optického a elektromagnetického charakteru, které může pocházet i od vlastních elektronických obvodů přenosového systému. Mimo vlastní vysílač lze za zdroj rušení považovat také všechny ostatní optické zářiče v pásmu citlivosti přijímače. Jedná se hlavně o sluneční záření a o žárovkové a zářivkové osvětlení. Elektromagnetické rušení může být pro infračervená přenosová zařízení, která jsou zabudována do mobilních telefonů či pagerů, z hlediska přenosu kritické.
IrDA ve svých specifikacích pro fyzickou vrstvu definuje také maximální hodnoty osvětlení a intenzity elektromagnetického pole, včetně způsobů jejich simulace, při nichž musí přijímač bezchybně pracovat.
Maximální dosah infračerveného přenosu závisí i na vlastnostech okolního prostředí. Vedle optické propustnosti je to i poloha a odrazivost všech ploch, od kterých se může záření odrazit do přijímače. Dosah lze mimo jiné zvětšit soustředěním svazku infračervených paprsků pomocí optických čoček. Zde je ovšem potřeba dát pozor a vzít v úvahu nebezpečí, které pro lidské oko představují vysoké hodnoty intenzity ozáření.
Je třeba zdůraznit, že pro bezchybný přenos je ideální umístit zařízení co nejblíže k sobě a také je natočit pokud možno co nejpříměji na sebe. Pokud budeme infračervený přenos realizovat bez vnějšího osvětlení, budou přenosové podmínky ještě lepší.
Chci to mít doma
Pokud byste rádi propojili svůj mobilní telefon nebo PDA s počítačem prostřednictvím infračervených paprsků, máte na výběr hned několik možností.
Můžete si zakoupit konvertor USB–IrDA, který lze připojit ke standardnímu portu USB. V počítači se tak vytvoří virtuální port COM3, který pak obslužné programy využívají. Zde je však značná nevýhoda v tom, že máte blokován USB port a navíc řada aplikací nedokáže komunikovat s vyšším číslem portu, než COM2. Navíc cena v rozmezí 900 až 1 500 Kč není příliš příznivá.
Další variantou je pak připojení IrDA na klasický sériový port. Toto řešení je však také poměrně drahé a navíc vyžaduje vnější napájení konvertoru.
Zajímavým řešením je připojit infraport pomocí konektoru přímo na základní desku počítače. Tyto předem připravené porty obsahuje každá novější základní deska. Vlastní přenosové infračervené zařízení si dokonce můžete za velice přijatelnou cenu sami vyrobit. Řadu návodů lze nají na internetu a jeden z nich dříve vyšel i zde na MobilManii.
Jak to bude dále
Infračervené rozhraní se již stalo běžnou součástí komunikační výbavy mobilních telefonů. Standardně je rozhraní předpřipraveno na základních deskách PC, infraportem jsou vybaveny notebooky, mobily, kapesní počítače nebo i některé tiskárny a videokamery. V současnosti je asi největší konkurencí infračerveného přenosu technologie Bluetooth, která je podobně jako IrDA snadno použitelná. Zatím však fungují obě technologie vedle sebe a vhodně se doplňují. Mobilní telefony vyšší třídy, které bývají vybaveny oběma technologiemi současně, tak mohou komunikovat téměř s jakýmkoli jiným přenosným i nepřenosným zařízením. Do budoucna lze však očekávat masovější rozšíření technologie Bluetooth.
