Asociación de datos infrarrojos

La Asociación de datos infrarrojos (IrDA) es un grupo de interés impulsado por la industria que fue fundado en 1994 por unas 50 empresas. IrDA proporciona especificaciones para un conjunto completo de protocolos para comunicaciones infrarrojas inalámbricas, y el nombre "IrDA" también se refiere a ese conjunto de protocolos. La razón principal para usar los protocolos IrDA había sido la transferencia inalámbrica de datos a través del "último metro" utilizando los principios de apuntar y disparar. Así, se ha implementado en dispositivos portátiles como teléfonos móviles, portátiles, cámaras, impresoras y dispositivos médicos. Las principales características de este tipo de comunicación óptica inalámbrica son la transferencia de datos físicamente segura, la línea de vista (LOS) y la tasa de error de bit (BER) muy baja que la hace muy eficiente.

Especificaciones

pila de protocolo IrDA

IrPHY

La IrPHY obligatoria (Especificación de capa física infrarroja) es la capa física de las especificaciones IrDA. Comprende definiciones de enlaces ópticos, modulación, codificación, verificación de redundancia cíclica (CRC) y el enmarcador. Diferentes velocidades de datos usan diferentes esquemas de modulación/codificación:

• SIR: 9.6–115.2 kbit/s, asincrónico, RZI, UART-like, 3/16 pulso. Para ahorrar energía, el ancho de pulso se reduce a menudo a 3/16 de un ancho de pulso de 115.2KBAUD.
• MIR: 0.576–1.152 Mbit/s, RZI, 1/4 de pulso, relleno de bits HDLC
• FIR: 4 Mbit/s, 4PPM
• VFIR: 16 Mbit/s, NRZ, HH(1,13)
• UFIR: 96 Mbit/s, NRZI, 8b/10b
• GigaIR: 512 Mbit/s – 1 Gbit/s, NRZI, 2-ASK, 4-ASK, 8b/10b

Otras características son:

• Rango:
  • estándar: 2 m;
  • baja potencia a baja potencia: 0,2 m;
  • estándar a baja potencia: 0,3 m.
  • El 10 Giga IR también define nuevos modelos de uso que soportan distancias de enlace más altas hasta varios metros.
• Ángulo: cono mínimo ±15°
• Velocidad: 2,4 kbit/s a 1 Gbit/s
• Modulación: banda base, no portador
• Ventana infrarroja (parte del cuerpo del dispositivo transparente a haz de luz infrarroja)
• Wavelength: 850–900 nm

El tamaño del marco depende principalmente de la velocidad de datos y varía entre 64 B y 64 kB. Además, se pueden transferir bloques de datos más grandes enviando varias tramas consecutivamente. Esto se puede ajustar con un parámetro llamado "tamaño de ventana" (1–127). Por último, se pueden enviar bloques de datos de hasta 8 MB a la vez. Combinado con una baja tasa de error de bits de generalmente <10⁻⁹, que la comunicación podría ser muy eficiente en comparación con otras soluciones inalámbricas.

Los transceptores IrDA se comunican con pulsos infrarrojos (muestras) en un cono que se extiende al menos 15 grados medio ángulo fuera del centro. Las especificaciones físicas de IrDA requieren los límites inferior y superior de irradiación, de modo que una señal sea visible hasta un metro de distancia, pero un receptor no se vea abrumado por el brillo cuando un dispositivo se acerque. En la práctica, hay algunos dispositivos en el mercado que no llegan a un metro, mientras que otros dispositivos pueden llegar hasta varios metros. También hay dispositivos que no toleran la cercanía extrema. El punto óptimo típico para las comunicaciones IrDA es de 5 a 60 cm (2,0 a 23,6 pulgadas) de distancia de un transceptor, en el centro del cono. Las comunicaciones de datos IrDA funcionan en modo semidúplex porque, mientras se transmite, el receptor de un dispositivo queda cegado por la luz de su propio transmisor y, por lo tanto, la comunicación dúplex completo no es factible. Los dos dispositivos que se comunican simulan una comunicación full-duplex cambiando rápidamente el enlace. El dispositivo principal controla el tiempo del enlace, pero ambos lados están sujetos a ciertas restricciones estrictas y se les anima a cambiar el enlace lo más rápido posible.

IrLAP

El IrLAP obligatorio (Protocolo de acceso a enlaces infrarrojos) es la segunda capa de las especificaciones IrDA. Se encuentra encima de la capa IrPHY y debajo de la capa IrLMP. Representa la capa de enlace de datos del modelo OSI.

Las especificaciones más importantes son:

• Control de acceso
• Discovery of potential communication partners
• Establecimiento de una conexión bidireccional fiable
• Distribución de los roles de dispositivo primario/secundario
• Negociación de los parámetros de QoS

En la capa IrLAP, los dispositivos de comunicación se dividen en un "dispositivo principal" y uno o más "dispositivos secundarios". El dispositivo principal controla los dispositivos secundarios. Solo si el dispositivo principal solicita un dispositivo secundario para enviar, se le permite hacerlo.

IrLMP

El IrLMP obligatorio (Protocolo de gestión de enlaces infrarrojos) es la tercera capa de las especificaciones IrDA. Se puede dividir en dos partes. Primero, el LM-MUX (multiplexor de administración de enlaces), que se encuentra en la parte superior de la capa IrLAP. Sus logros más importantes son:

• Proporciona múltiples canales lógicos
• Permite el cambio de dispositivos primarios/secundarios

En segundo lugar, el LM-IAS (servicio de acceso a la información de gestión de enlaces), que proporciona una lista en la que los proveedores de servicios pueden registrar sus servicios para que otros dispositivos puedan acceder a estos servicios consultando el LM-IAS.

Pequeño TP

El Tiny TP opcional (Tiny Transport Protocol) se encuentra en la parte superior de la capa IrLMP. Proporciona:

• Transporte de mensajes grandes por SAR (Segmentación y Reassembly)
• Control de flujo dando créditos a cada canal lógico

IrCOMM

El IrCOMM (Protocolo de comunicaciones por infrarrojos) opcional permite que el dispositivo de infrarrojos actúe como un puerto serie o paralelo. Se encuentra encima de la capa IrLMP.

OBEX

El OBEX opcional (Intercambio de objetos) proporciona el intercambio de objetos de datos arbitrarios (por ejemplo, vCard, vCalendar o incluso aplicaciones) entre dispositivos de infrarrojos. Se encuentra sobre el protocolo Tiny TP, por lo que Tiny TP es obligatorio para que OBEX funcione.

IrLAN

La IrLAN (Red de área local de infrarrojos) opcional ofrece la posibilidad de conectar un dispositivo de infrarrojos a una red de área local. Hay tres métodos posibles:

• Punto de acceso
• Peer-to-peer
• Hosted

Como IrLAN se encuentra sobre el protocolo Tiny TP, el protocolo Tiny TP debe implementarse para que IrLAN funcione.

IrSimple

IrSimple logra velocidades de transmisión de datos al menos de 4 a 10 veces más rápidas al mejorar la eficiencia del protocolo infrarrojo IrDA. Una imagen normal de 500 KB desde un teléfono celular se puede transferir en 1 segundo.

Toma simple ir

Uno de los principales objetivos de IrSimpleShot (IrSS) es permitir que los millones de teléfonos con cámara habilitados para IrDA transfieran imágenes de forma inalámbrica a impresoras, quioscos de impresoras y televisores de panel.

Mensajería financiera por infrarrojos

Infrared Financial Messaging (IrFM) es un estándar de pago inalámbrico desarrollado por Infrared Data Association. Se pensó que era lógico debido a la excelente privacidad de IrDA, que no atraviesa paredes.

Medidores de potencia

Muchas implementaciones modernas (2021) se utilizan para la lectura semiautomática de medidores de energía. Esta aplicación de alto volumen mantiene la producción de transceptores IrDA. Al carecer de electrónica especializada, muchas implementaciones de medidores de potencia utilizan un SIR phy bit-banged, que funciona a 9600 BAUD usando un pulso de ancho mínimo (es decir, 3/16 de un pulso de 115,2 KBAUD) para ahorrar energía. Para impulsar el LED, un pin controlado por computadora se enciende y apaga en el momento adecuado. La diafonía del LED al diodo PIN de recepción es extrema, por lo que el protocolo es semidúplex. Para recibir, se inicia un bit de interrupción externa con el bit de inicio, luego se sondea medio bit después de los siguientes bits. A menudo se utiliza una interrupción de temporizador para liberar la CPU entre pulsos. Medidores de potencia' los niveles de protocolo más altos abandonan los estándares IrDA y, por lo general, usan DLMS/COSEM en su lugar. Con los transceptores IrDA (un paquete que combina un LED IR y un diodo PIN), incluso este IrDA SIR crudo es extremadamente resistente al ruido óptico externo de las luces incandescentes, la luz solar, etc.

Recepción

IrDA fue popular en PDA, computadoras portátiles y algunas computadoras de escritorio desde finales de la década de 1990 hasta principios de la década de 2000. Sin embargo, ha sido desplazada por otras tecnologías inalámbricas como Wi-Fi y Bluetooth, favorecidas porque no necesitan una línea de visión directa y, por lo tanto, pueden admitir hardware como ratones y teclados. Todavía se usa en algunos entornos donde la interferencia inutiliza las tecnologías inalámbricas basadas en radio.

Se intentó revivir IrDA alrededor de 2005 con los protocolos IrSimple proporcionando transferencias de imágenes en menos de 1 segundo entre teléfonos móviles, impresoras y dispositivos de visualización. El hardware IrDA seguía siendo menos costoso y no compartía los mismos problemas de seguridad que se encuentran con las tecnologías inalámbricas como Bluetooth. Por ejemplo, algunas DSLR de Pentax (K-x, K-r) incorporaron IrSimple para transferencia de imágenes y juegos.