A není ten kabel zbytečný?

Pro připojování nejrůznějších periferií se používají nejrůznější kabely. Výsledek je nasnadě: pro samou kabel...


Pro připojování nejrůznějších periferií se používají nejrůznější kabely.
Výsledek je nasnadě: pro samou kabeláž se na menší stůl už nic nevejde. Pro
přenos informace se ale může použít i infračervené světlo (tj. s vlnovou délkou
0,85-0,9 mm). Automobily, televizory, telefony, audiosystémy, hračky, tam všude
komunikaci na principu infračerveného světla dnes najdete. Je proto do značné
míry překvapivé, že počítače "objevily" tento způsob vzájemného dorozumívání
poměrně pozdě.
Pohodlí infračerveného rozhraní ocení zejména uživatelé nejrůznějších mobilních
přístrojů není zrovna efektivní připojit notebook k tiskárně kabelem (který si
navíc půjčil kolega a musíte jej proto nejdříve najít), abyste vytiskli jedinou
stránku. Bezdrátové připojení se tady přímo nabízí. A když už jednou
infračervené rozhraní máte, tak proč ho nevyužít trochu šířeji.
Co ale přináší infračervené rozhraní uživatelům? Kde se bude používat v
budoucnosti? A je infraport bezpečný? Pojďme se teď seznámit se základními
charakteristikami, jak přenos dat v infračerveném pásmu pracuje a jaké jsou
jeho základní vlastnosti.
IrDA klíčové vlastnosti
Spotřeba energie
Infračervený přenos dat se používá nejen pro mobilní výpočetní techniku
(notebooky, organizéry, tiskárny...), ale ale i v automobilech (typicky
centrální zamykání s dálkovým ovládáním), hračkách, ovladačích televizorů,
mobilních telefonech, atd. Pro všechna tato zařízení je důležité, aby spotřeba
energie byla minimální. Je zajímavé, že komunikace přes infračervený port má
nižší spotřebu než např. běžné "kabelové" sériové rozhraní RS 232.
Vysoká odolnost proti šumu
Každý přenos dat může být rušen a pro infračervenou cestu to platí tím spíš.
Rušení a šum je tady např. i sluneční svit nebo umělé osvětlení. Přesto
IrDA-SIR dosahuje na vzdálenost 1 metru méně chyb než jednu z miliardy.
Optimalizace pro přenos dat
Původní specifikace IrDA-SIR definovala poloduplexní systém, který využíval
max. rychlosti obvodu UART, tj. 115,2 kb/s. Dnes se UART obchází, takže max.
rychlost přenosu může být až 4 Mb (viz Vysokorychlostní rozšíření).
Přímé spojení "point-to-point"
Infračervené spojení IrDA slouží pro přenos dat mezi dvěma zařízeními na
vzdálenost do jednoho metru a ve výseči +/15 ?. To neznamená, že jedno zařízení
nemůže "hovořit" s několika jinými přístroji (viz IrDA Infrared Link Management
Protocol).
Nízká cena
A konečně, celé rozhraní je velmi levné. Tím, že se spojily síly a prostředky
desítek společností, je výsledná cena infraportu velmi nízká řádově několik
dolarů. Cílem je dokonce vyvinout takové integrované obvody, díky nimž by cena
portu dokonce klesla pod jediný dolar. Při porovnání s cenou např.
komunikačního kabelu k mobilnímu telefonu to je skoro směšná částka.
Popis hardwaru
Hardware infraportu, jak je již naznačeno výše, je velmi jednoduchý přesně
podle hesla: "Co můžeš udělat softwarově, neodkládej na hardware." Výhodou jsou
nejen nízké výrobní náklady, ale také vysoká spolehlivost portu.
Vlastní port se skládá pouze z kodéru/dekodéru a IR převodníku. Kodér/dekodér
dříve býval připojen na obvod UART počítače, dnes se používají již rychlejší
cesty.
Princip činnosti portu je následující: rozhraní IrDA-SIR "převezme" od řídicí
jednotky byte a upraví jej do sériového tvaru (tj. start bit, 8 datových bitů a
stop bit bez paritního bitu). IR kodér tuto sekvenci bitů překóduje na pulzy -1
odpovídá pulzu, 0 žádnému pulzu. Pulz je definován jako min. 3/16 doby vysílání
jediného bitu doba vysílání bitu není konstantní a vyplývá z rychlos-ti
komunikace. Infravysílač pak tyto pulzy převádí na světelné signály, které jsou
na druhé straně zase přijímány, dekódodvány a předány dále.
Protokoly
Díky až triviálnímu hardwaru je hlavní břemeno na softwarových protokolech.
Díky tomu je také naprosto jednoduchý upgrade případná nová norma infračervené
komunikace není vázána hardwarem a i starší zařízení ji mohou využívat (i když
s pravděpodobným omezením max. přenosové rychlosti viz omezení obvodu UART). Na
druhou stranu je struktura protokolů poměrně složitá.
IrDA Infra Link Access Protocol (IrLAP)
IrLAP je vlastně základní protokol komunikace a je vytvo-řen ze současného
komunikačního standardu HDLC. Klíčovým elementem je vztah mezi primární a
jednou nebo více sekundárních stanic.
IrLAP využívá většinu standardních typů, které jsou definovány jako HDLC
standard. Kromě toho jsou v tomto protokolu popsány procedury, které podporují
incializaci linky, zjišťování adresy zařízení, navázání spojení, výměnu
informací, odpojení a shození linky a řešení konfliktů adresace při spolupráci
více zařízení.
Komunikace pak v zásadě vypadá následovně. Poté, co se přístroje "najdou" (ať
již na žádost uživatele, nebo automaticky), iniciátor spojení pošle (rychlostí
9 600 b/s) žádost o komunikaci, která obsahuje i některé údaje o něm, jako je
adresa, rozsah přenosových rychlostí, atd. Na rozdíl třeba od Ethernetu
zařízení obvykle nemají stálou a jedinečnou 32bitovou adresu. Sekundární
zařízení tyto informace vyhodnotí a pošle údaje o sobě. Zpravidla si vybere
jinou náhodnou adresu riziko stejné adresy je tak minimální. Spojení je tak
navázáno a řídí ho zařízení primární z hlediska uživatele se ale obě zařízení
chovají identicky.
IrDA Infrared Link Management Protocol (IrLMP)
IrLMP je komunikační protokol, který zajišťuje komunikaci mezi zařízeními.
Konfigurace portů totiž není statická, ale neustále se mění podle kvality
"linky".
IrLMP dále řídí a multiplexuje vícenásobná IR spojení (IrLMP Multiplexer
LM-MUX) a umožňuje spojení jednotlivým aplikacím (IrLMP Information Access
Service LM-IAS). To umožňuje, aby si jednotlivé aplikace (klienti) vašeho
počítače a organizéru vzájemně předávaly data, synchronizovaly údaje,
zpracovávaly poštu... Každá z těchto aktivit může být nezávisle řízena.
IrLMP Multiplexer (LM-MUX)
Tento protokol poskytuje vícenásobné kanály na spojení IrLAP. Tyto kanály (Link
Service Access Point LSAP) se potom chovají jako samostatné informační kanály.
LM-MUX může pracovat ve dvou modech multiplexovém (data mohou posílat všichni
klienti), nebo exkluzivním (jediná aplikace obsadí celý port).
IrLMP Information Access Service (LM-IAS)
LM-IAS je přímým klientem LM-MUX a pracuje obdobně jako "klient-server". Ve své
podstatě to je databáze, která obsahuje popis jednotlivých zařízení. Tento
popis zařízení používá pro určení, zda druhé zařízení má kompatibilní aplikaci
a mohou tedy být předávána data.
IrDA transportní protokoly Tiny TP a IrTP
Tiny TP je již "konečně" protokol, který zajišťuje vlastní přenos dat. Pracuje
tehdy, kdy spojení mezi zařízeními je již navázáno. Je to obdobný protokol jako
TCP/IP, obsahuje protokoly TCP a FTP, i když na jednodušší úrovni.
IrTP není "povinný" protokol, ale popisuje, jak se v prostředí IrDA-SIR používá
přenosový protokol podle ISO 8073 Class 2.
Vysokorychlostní rozšíření
IrDA ve druhé verzi umožňuje díky "obejití" obvodu UART zvýšit rychlost
komunikace na 1,152, resp. 4 Mb/s. V tomto případě se o řízení komunikace
"stará" komunikační řadič (Communication Controller). Je přitom zaručena zpětná
kompatibilita s první specifikací IrDA-SIR.
Jak to bude dál
Jednoduché a levné řešení způsobilo, že asi 75 % všech v loňském roce prodaných
notebooků mělo infraport. Připravovaná architektura osobních počítačů by měla
umožnit připojení více zařízení pomocí jediného portu.
Již nyní jsou na trhu aplikace, které umožňují automatickou synchronizaci údajů
mezi dvěma aplikacemi, přijímání a vysílání faxů a elektronické pošty.
Infračervený přenos dat dnes slouží vzájemné komunikaci počítačů nejrůznějších
platforem, tiskáren, modemů, připojení zařízení k lokální síti, klávesnice k
počítači, atd. A proč se omezovat jen na počítače: infračervené paprsky slouží
i jako klíč k našemu majetku, ovládání světla, zabezpečovacích systémů, atd.
S tím souvisí i zajištění bezpečnosti známé jsou případy, kdy se zloděj vloupal
do automobilu poté, co si "přečetl" kód dálkového ovládání zámků auta. Také
infračervené ovládání např. garážových vrat (spojené s blokováním alarmu) může
být přímo pozvánkou pro nevítané hosty. Naštěstí, dnešní systémy používají
několik možných způsobů ochrany (proměnný kód, autorizaci "klíče", atp.).
Asociace IrDA i nadále pracuje na nových standardech velmi jednoduché a levné
technické řešení přímo svádí k neustálému zdokonalování a hledání
technologických hranic. Zatím posledním standardem je IrDA Control, který
slouží pro komunikaci se vstupními zařízeními (např. klávesnice, joysticky a
myši). Tomu, kam se infračervená komunikace ubírá, se budeme věnovat podrobněji
v některém z příštích vydání Technology Worldu.
Další informace můžete získat na www.irda.org.
8 2742 / or









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.