InfraRED і Bluetooth технології передачі даних

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ Т.ШЕВЧЕНКА

Факультет радіофізики, електроніки

та комп'ютерних систем

Кафедра комп'ютерної інженерії

Курсова робота

з дисципліни "Архітектура комп'ютерів"

Тема "InfraRED і Bluetooth технології передачі даних"

Виконав: студент 4 курсу

факультету радіофізики, електроніки

та комп'ютерних систем групи КІ

Меннанов Рустем Резванович

Київ

2015

Зміст

• Вступ
• 1. Передача даних
• 1.1 Бездротові технології
• 1.2 Технологія Bluetooth
• 2. Історія технології
• 3. Технологічні особливості
• 4. Основні характеристики технології
• 5. Версії Bluetooth
• 5.1 Bluetooth 1.0
• 5.2 Bluetooth 1.1
• 5.3 Bluetooth 1.2
• 5.4 Bluetooth 2.0 + EDR
• 5.5 Bluetooth 2.1 + EDR
• 5.6 Bluetooth 3.0
• 5.7 Bluetooth 4.0
• 6. Безпека Bluetooth
• 7. Технологія InfraRED
• 8. Історія технології
• 9. Технологічні особливості
• 10. Стек протоколів IrDA
• Висновок
• Список використаної літератури

• Вступ
• Передача даних з одного устрою на інший на даний момент є досить актуальним питанням. В бажання отримати найбільш швидкі та найменш енерговитратні було отримано багато різних способів передачі інформації, відповідно були розроблені різні інтерфейси під'єднання та різні протоколи роботи пристроїв, але найбільш вживаними та вигідними на даний момент залишаються всього декілька зі способів серед яких можна назвати використання стандарту USB, технології бездротової передачі даних та інші.
• Технології бездротової передачі даних отримали сильний поштовх з розвитку мобільної електроніки. До бездротової технології можна віднести технологію Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPRS, InfraRED та інші.
• Метою даної роботи є ознайомитися з двома технологіями бездротової передачі даних а саме Bluetooth та InfraRED, основною характеристикою даних технологій не висока відстань передачі даних з малими витратами енергії.

• 1. Передача даних
• Передача даних -- фізичний перенос даних (цифрового бітового потоку) у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до декількох точок засобами електрозв'язку по каналам передачі даних, як правило з наступною обробкою засобами обчислювальної техніки.
• Передача даних може здійснюватися в аналоговій або цифровій формах.
• Від способу передачі бітів одного повідомлення передача даних поділяється на:

· У телекомунікації, послідовна передача -- це послідовність передачі елементів сигналу, що представляють символ або інший об'єкт даних. Цифрова послідовна передача -- це послідовна відправка бітів по одному дроту, частоті або оптичному шляху. Так як це вимагає меншої обробки сигналу і менше ймовірність помилки, ніж при паралельній передачі, то швидкість передачі даних по кожному окремому шляху може бути швидше. Цей механізм може використовуватися на більш далеких відстанях, бо легко може бути передана контрольна цифра або біт парності.

· Паралельною передачею в телекомунікаціях називається одночасна передача елементів сигналу одного символу або іншого об'єкта даних. У цифрового зв'язку паралельної передачею називається одночасна передача відповідних елементів сигналу по двом чи більшому числу шляхів. Використовуючи безліч електричних проводів можна передавати кілька біт одночасно, що дозволяє досягти більш високих швидкостей передачі, ніж при послідовній передачі. Цей метод застосовується всередині комп'ютера, наприклад, у внутрішніх шинах даних, а іноді і в зовнішніх пристроях, таких, як принтери. Основною проблемою при цьому є "перекіс", тому що дроти при паралельній передачі мають трохи різні властивості (чи не спеціально), тому деякі біти можуть прибути раніше за інших, що може зашкодити повідомлення. Біт парності може сприяти скороченню помилок. Проте електричний дріт при паралельній передачі даних менш надійний на великих відстанях, оскільки передача порушується з набагато більш високою ймовірністю.

Основними учасниками в процесі передачі даних є джерело сигналу, приймач канал зв'язку. Джерело сигналу та приймач сильно пов'язані з каналом передачі, значною мірою вибір перших двох частин передачі даних визначається від вибору останнього.

Канал зв'язку -- система технічних засобів і середу поширення сигналів для односторонньої передачі даних (інформації) від відправника (джерела) до одержувача (приймача). У разі використання провідної лінії зв'язку, середовищем поширення сигналу може бути оптичне волокно або вита пара. Канал зв'язку є складовою частиною каналу передачі даних.

Існує безліч видів каналів зв'язку, серед яких найбільш часто виділяють канали провідного зв'язку (кабельні, світловоді і ін.) І канали радіозв'язку (тропосферні, супутникові та ін.). Такі канали в свою чергу прийнято кваліфікувати на основі характеристик вхідного і вихідного сигналів, а також по зміні характеристик сигналів в залежності від таких явищ, що відбуваються в каналі, як завмирання і затухання сигналів.

За типом середовища поширення канали зв'язку діляться на дротові, акустичні, оптичні, інфрачервоні і радіоканали. Канали зв'язку також класифікують на: інтерфейс протокол бездротовий bluetooth

· безперервні (на вході і виході каналу -- безперервні сигнали);

· дискретні або цифрові (на вході і виході каналу -- дискретні сигнали);

· безперервно-дискретні (на вході каналу -- безперервні сигнали, а на виході -- дискретні сигнали);

· дискретно-безперервні (на вході каналу -- дискретні сигнали, а на виході -- безперервні сигнали).

Канали можуть бути як лінійними і нелінійними, тимчасовими і просторово-часовими. Можлива класифікація каналів зв'язку по діапазону частот.

• 1.1 Бездротові технології
• Термін Бездротовий, також Безпровідний використовується на позначення класу технологій зв'язку та технологій передачі даних без використання електричних провідників, або "дротів". Ця відстань може бути як малою (декілька метрів, як у телевізійному дистанційному керуванні), так і дуже великою (тисячі або навіть мільйони кілометрів для телекомунікацій).
• Словосполучення безпровідне середовище може ввести в оману, оскільки означає повну відсутність проводів в мережі. В більшості випадків це не зовсім так. Звичайно бездротові компоненти взаємодіють з мережею, в якій як середовище передачі використовується кабель.
• Бездротові технології різного типу (інфрачервоне випромінювання, радіохвилі (наприклад, DECT), GSM/GPRS/CDMA, оптичне або лазерне випромінювання, Bluetooth, Wi-Fi) забезпечують роботу мобільних телефонів, GPS-систем навігації, супутникового телебачення, бездротової комп'ютерної периферії (комп'ютерні миші, клавіатури, геймпади тощо) та бездротових мереж різного рівня.
• Ідея бездротового середовища вельми приваблива, оскільки її компоненти:

1. забезпечують тимчасове підключення до кабельної мережі;

2. допомагають організувати резервне копіювання у кабельну мережу;

3. гарантують певний рівень мобільності;

4. дозволяють зняти обмеження на максимальну протяжність мережі, що накладаються мідними або навіть оптоволоконними кабелями.

Бездротові локальні мережі використовують чотири способи передачі даних:

· Інфрачервоне випромінювання. Всі інфрачервоні бездротові мережі використовують для передачі даних інфрачервоні промені. У подібних системах необхідно генерувати дуже сильний сигнал, оскільки інакше значний вплив робитимуть інші джерела, наприклад світло з вікна. Цей спосіб дозволяє передавати сигнали з великою швидкістю, оскільки інфрачервоне світло має широкий діапазон частот. Інфрачервоні мережі здатні нормально функціонувати на швидкості 10 Мбіт/с;

· Лазер;

· Радіопередачу у вузькому діапазоні. Для передавання даних використовують смуги частот радіо- та ультракороткохвильового діапазону. Кожен радіомодем має антену та передавач для напрямленого передавання сигналів. Найпопулярнішими технологіями безпроводового передавання цього класу є: радіо Ethernet (IEEE 802.11), HIPERLAN, Bluetooth.

· Радіопередачу в розсіяному спектрі.

Розповсюдженість безпровідних технологій передачі даних в повсякденному житі має місце у використанні наступних технологій: Wi-Fi, Bluetooth та технологій InfraRED. Розглянемо докладніше дві з даних технологій, а саме Bluetooth та InfraRED.

• 1.2 Технологія Bluetooth
• Bluetooth - це технологія бездротової передачі даних на невелику відстань (кілька десятків метрів максимум) між різними типами пристроїв: мобільні телефони, навушники, автомобілі, медичні апарати і мн. ін. Сьогодні ця технологія знайшла дуже широке поширення. Bluetooth є універсальною і недорогою технологією.

• 2. Історія технології
• Ще на початку 1998 року компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia об'єдналися для спільної розробки технології бездротового з'єднання мобільних пристроїв. Офіційне представлення робочої групи (SIG - Special Interest Group) відбулося 20 травня 1998 і було покликане забезпечити безперешкодне впровадження технології, що отримала назву Bluetooth. Незабаром в групу увійшли компанії 3COM/Palm, Axis Communication, Motorola, Compaq, Dell, Qualcomm, Lucent Technologies, UK Limited, Xircom.
• Зараз група включає в себе більше 2000 компаній, що беруть участь у роботі над безкоштовної відкритої специфікацією стандарту. Саме завдяки відкритості, простоті, відсутності плати за використання радіоканалу і низька вартість пристроїв зв'язку Bluetooth поки не має конкуренції в області бездротового з'єднання різних пристроїв.
• Назва Bluetooth походити від прізвища середньовікового короля Данії Гарольда I Сіньозубого. Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповіднім ім'ям для технології, що дозволяє різнім прилаштувати спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (Руні B та H) у комбінації, створено і логотип технологію. Ідею назви запропонував в 1997 году Jim Kardach, який розробив систему, що дозволила використовувати мобільні телефони для зв'язку з комп'ютерами. В цей час він читав історичний роман Франса Г. Бенгтссона "Рудий Орм" про вікінгів и короля Гаральда Сіньозубого.
• 
• 3. Технологічні особливості
• Інтерфейс Bluetooth дає змогу передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт/с), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт/с в одному напрямку і 57,6 Кбіт/с в іншому) та симетричний (432,6 Кбіт/с в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомо-передавач (Bluetooth-chip) дає змогу встановлювати зв'язок у межах 10 або 100 метрів. Різниця у відстані, безумовно, велика, однак з'єднання в межах 10 метрів дає змогу зберегти низьке енергоспоживання, компактний розмір і досить невисоку вартість компонентів. Так, малопотужний передавач споживає всього 0.3 мА в режимі standby і в середньому 30 мА під час обміну інформацією. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої автентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.
• Технологія Bluetooth працює за принципом FHSS (англ. Frequency-hopping spread spectrum). Коротко це можна пояснити так: передавач розбиває дані на пакети і передає їх за псевдовипадковим алгоритмом стрибкоподібної перебудови частоти(1600 разів в секунду), або шаблоном (pattern), складеному з 79 підчастот. "Зрозуміти" один одного можуть тільки ті пристрої, які налаштовані на один і той самий шаблон передачі - для сторонніх приладів передана інформація буде звичайним шумом. Основним структурним елементом мережі Bluetooth є так звана "пікомережа" (piconet) - сукупність від 2 до 8 пристроїв, що працюють на одному і тому ж шаблоні.

Малюнок 1. Принцип організації пікомережі

У кожній пікомережі один пристрій працює як активний (master), а інші як пасивні (slave). Активний пристрій (Master) визначає шаблон, на якому працюватимуть усі пасивні пристрої (slave) його пікомережі, і синхронізує її роботу. Стандарт Bluetooth передбачає з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою пікомереж (до 10) в так звану "scatternet" (англ. to scatter звучить як "розсіювати"). Для цього кожна пара пікомереж повинна мати як мінімум один спільний пристрій, який буде активним в одній і пасивним в інший.. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, однак ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же Internet для більш далекого зв'язку.

Частотний діапазон Bluetooth в більшості країн вільний від ліцензування, але у Франції, Іспанії та Японії через законодавчі обмеження необхідно використовувати відмінні від зазначених вище частоти.

• 
• 4. Основні характеристики технології
• Протокол Bluetooth® підтримує топології точка-точка і точка-багатоточка. Приймачі-передавачі Bluetooth працюють на частоті 2.45 ГГц. Залежно від потужності передавача, пристрої Bluetooth діляться на три класи:

· клас 1 -- до 100 мВт (дальність на відкритому просторі до 100 м)

· клас 2 -- до 2,5 мВт (дальність на відкритому просторі до 15 м)

· клас 3 -- до 1 мВт (дальність на відкритому просторі до 5 м)

Швидкість переданих даних залежить від використовуваної версії специфікації і профілю Bluetooth. При використанні профілю послідовного порту, швидкість передачі даних має теоретичну межу 704 Кбіт / c.

• 
• 5. Версії Bluetooth

• 5.1 Bluetooth 1.0
• Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.
• 5.2 Bluetooth 1.1
• У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу (RSSI).
• 5.3 Bluetooth 1.2
• У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).
• Головні поліпшення включають наступне:

· швидке підключення і виявлення;

· адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод;

· вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 Кбіт/с;

· розширені синхронні підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіо потоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних;

· в Host Controller Interface (HCI) додана підтримка три провідною інтерфейсу UART;

· затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005;

· введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.

• 5.4 Bluetooth 2.0 + EDR
• Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт/с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт/с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.
• Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт/с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, р/4-DQPSK і 8DPSK.
• Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю -- 2 і 3 Мбіт/с відповідно. "Request for Comments" Серія документів IETF (стандартів, інструкцій, звітів робочих груп і т.д.), що визначають "пристрій" Internet, зокрема, стандарти TCP/IP.
• Bluetooth SIG видала специфікацію як "Технологія Bluetooth 2.0 + EDR", яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати "Технології Bluetooth 2.0", не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні один комерційний пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує "Bluetooth 2.0 без EDR" у своїх технічних специфікаціях.
• Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:

· Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт/с) в деяких випадках.

· Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.

· Менше споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.

Bluetooth 2.1

2007 ріку була додана технологія розширеного запиту характеристик пристрою (для додаткової фільтрації списку при сполученні), енергозберігаюча технологія Sniff Subrating, яка дає змогу збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена ??специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дає змогу проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання більш захищеними, завдяки використанню технології Near Field Communication.

• 5.5 Bluetooth 2.1 + EDR
• У серпні 2008 року Bluetooth SIG представив версію 2.1 + EDR. Нова редакція Bluetooth знижує споживання енергії в 5 разів, підвищує рівень захисту даних і полегшує розпізнавання і з'єднання Bluetooth-пристроїв завдяки зменшенню кількості кроків за які воно виконується.

• 5.6 Bluetooth 3.0
• Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth 21 квітня 2009 випустила специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми.
• Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна зі стандартом IEEE 802.11, забезпечує швидкості, порівнянні зі швидкістю мереж Wi-Fi. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 -- загальніший стандарт.
• Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі -- по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання.
• Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою "розширений контроль живлення" (Enhanced Power Control). Вона дає змогу уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.
• 5.7 Bluetooth 4.0
• У грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував стандарт Bluetooth 4.0 для електронних пристроїв. Новий стандарт призначений для передачі коротких пакетів даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дає змогу передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування.
• Bluetooth 4.0 планується використовувати в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, у спортивному взутті, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу -- температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі -- на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання.
• У липні 2010 року специфікація була затверджена Bluetooth Special Interest Group.
• 
• 6. Безпека Bluetooth
• Через те, що Bluetooth - це бездротова технологія, і вона використовує загальну середу передачі інформації між пристроями, доступ до об'єктів мережі може бути отриманий досить легко. У свою чергу, по Bluetooth-з'єднанням часто передається важлива і конфіденційна інформація, а самі з'єднання можуть використовуватися як шляхи передачі вірусів і шпигунства. Тому аспектам безпеки в даній технології приділяється не останнє значення.
• Технологія Bluetooth передбачає кілька режимів забезпечення безпеки. Залежно від пристрою в яке вбудовується передавач може застосовуватися той чи інший набір режимів. Практично у всіх випадках користувач може встановить деяке коло довіри і включити в нього ті пристрої, з якими дозволяється доступ без проходження процедур безпеки. Якщо ж запит у встановленні з'єднання надійде від пристрою не входить в це коло, то користувач сам вирішуватиме: чи дозволити йому доступ чи ні? Крім цього, процедури безпеки передбачають настройку обмежень щодо доступу до різні області пам'яті і до різноманітних послуг на зв'язаному пристрої. Від володаря пристрою, до якого ведеться звернення, також потрібне підтвердження на запит про доступ до тих чи інших послуг. Зрештою, користувач може відключити Bluetooth-передавач взагалі і заборонити доступ всім пристроям, що повністю виключить можливість неавторизованого доступу.
• Однією з найбільш актуальних загроз для Bluetooth пристроїв - це поширення мобільних вірусів, які використовують для свого поширення сполуки цієї технології. Однак за рахунок введення процедури підтвердження про прийняття з'єднання передача вірусів не приймає лавиноподібного характеру. Крім того, перед відправкою до наступного влаштуванню такий вірус повинен бути попередньо запущений на телефоні-джерелі, що також не сприяє їх поширенню.
• Існують також ще 3 специфічні для Bluetooth проблеми, які знаходять велике поширення останнім часом: Bluejacking, Bluebugging і Car Whisperer. Bluejacking передбачає розсилку свого роду "візитних карток", які пропонують додати новий пристрій у список дозволених. Якщо користувач не роздумуючи зробить це, то зловмисники отримають доступ до бажаного об'єкту. Bluebugging - це ще більш небезпечна проблема, яка заснована на пошуку дір в системі безпеки технології. У разі успіху доступ до вмісту пристрою може бути отриманий без відома власника. Car Whisperer передбачає використання стандартної аудіо системи автомобіля, які останнім часом часто оснащуються Bluetooth для підслуховування розмов усередині салону.
• Вище перераховані тільки відомі проблеми, проти яких вже з'явилися або розробляються засоби захисту. Можна прогнозувати і подальше виникнення атак на Bluetooth, тому в разі успіху користувачі отримують дуже широке поле для діяльності.

• 7. Технологія InfraRED
• IrDA (Infrared Data Association), інфрачервоний порт - група стандартів, що описують протоколи фізичного і логічного рівня передачі даних по оптичної лінії зв'язку з використанням інфрачервоного діапазону світлових хвиль. Зараз ІЧ-порти здебільшого використовуються в пультах управління. У телефонах, смартфонах, ноутбуках і в іншій обчислювальній техніці їх витіснили такі бездротові лінії зв'язку, як Bluetooth, Wi-Fi і т.д. через маленьку дальності, можливості передачі даних лише прямої видимості приймача і передавача та інших особливостей пристрою ІЧ-портів.
• IrDA специфікації включає в себе:

· специфікацію фізичного рівня IrPHY;

· протокольні специфікації IrLAP, IrLMP, IrCOMM та інші.

• 8. Історія технології
• Влітку 1993 року компанія Hewlett-Packard організувала загальнопромислове нараду, щоб обговорити майбутнє ІК (інфрачервоний) передачі даних. Різноманіття несумісних стандартів було сумною реальністю, заподіює масу незручностей всім від того, що пристрої від різних виробників були несумісні. Телевізори, відеомагнітофони, інша побутова техніка з ІЧ управлінням сьогодні зустрічається на "кожному куті", проте в них використовуються несумісні фізичні та програмні інтерфейси. Метою наради було обговорення шляхів, якими промисловість може піти до загального стандарту, здатному сумісність всіх пристроїв, що використовують ІК порт. На нараді був сформований консорціум всіх провідних компаній, названих Асоціацією інфрачервоної передачі даних і незабаром (в червні 1994 року) була оголошена перша однойменна версія стандарту, що включає фізичний і програмний протоколи - IrDA 1.0. Поточна версія - 1.1. У цій статті будуть описані основні моменти чинного нині стандарту.
• Отже, протокол IrDA (InfraRed Data Assotiation) дозволяє з'єднуватися з периферійним обладнанням без кабелю за допомогою ІЧ-випромінювання з довжиною хвилі 880nm. Порт IrDA дозволяє встановлювати зв'язок на короткій відстані до 1 метра в режимі точка-точка. IrDA намір не намагався створювати локальну мережу на основі ІЧ-випромінювання, оскільки мережеві інтерфейси дуже складні і вимагають великої потужності, а в цілі IrDA входили низьке споживання і економічність. Інтерфейс IrDA використовує вузький ІЧ-діапазон (850-900 nm з 880nm "піком") з малою потужністю споживання, що дозволяє створити недорогу апаратуру і не вимагає сертифікації.
• 
• 9. Технологічні особливості
• Пристрій інфрачервоного інтерфейсу містить два основних блока: перетворювач (модулі приймача-детектора і діода з керуючою електронікою) і кодер-декодер. Блоки обмінюються даними по електричному інтерфейсу, в якому в тому ж вигляді транслюються через оптичне з'єднання, за винятком того, що тут вони пакуються в кадри простого формату -- дані передаються 10 бітними символами, з 8 бітними даними, одним старт-бітом на початку і одним стоп-бітом в кінці даних.

Малюнок 2. Архітектура порту IrDA

Сам порт IrDA заснований на архітектурі комунікаційного СОМ-порту ПК, який використовує універсальний асинхронний приймач-передавач UART і працює зі швидкістю передачі даних 2,4 --115,2 Кбіт/с.

Зв'язок в IrDA напівдуплексна, тому передаваний ІЧ-промінь неминуче засвічує сусідній PIN-діодний підсилювач приймача. Повітряний проміжок між пристроями дозволяє прийняти ІЧ-енергію тільки від одного джерела в даний момент.

Байт, який потрібно передати, надсилається в блок UART з CPU командою записи вводу-виводу. UART додає старт-стоп біти і передає символ послідовно, починаючи з молодшого значення біта. Стандарт IrDA вимагає, щоб всі послідовні біти кодувалися таким чином: логічний "0" передається одиночним ІЧ-імпульсом довжиною від 1.6 мс до 3/16 періоду передачі бітової комірки, а логічна "1" передається як відсутність ІК-імпульсу. Мінімальна потужність споживання гарантується при фіксованій довжині імпульсу 1.6 мс.

По закінченні кодування бітів необхідно порушити один або кілька ІЧ-світлодіодів струмом відповідного рівня, щоб виробити ІЧ-імпульс необхідної інтенсивності.

Приймальна частина. Передані ІЧ-імпульси надходять на PIN-діод, перетворюючий імпульси світла в струмові імпульси, які посилюються, фільтруються і порівнюються з пороговим рівнем для перетворення в логічні рівні. ІЧ-імпульс в активному стані генерує "0", при відсутності світла генерується логічна "1".

Малюнок 3. Формат даних IrDA

Для ІЧ-випромінювання існує два джерела інтерференції (перешкод), основним з яких є сонячне світло, але на щастя в ньому переважає постійна складова. Правильно спроектовані приймачі повинні компенсувати великі постійні струми через PIN-діод. Інше джерело перешкод - флуоресцентні лампи - часто застосовуються для загального освітлення. Добре спроектовані приймачі повинні мати смуговий фільтр для зниження впливу таких джерел перешкод. Імовірність помилок зв'язку буде залежати від правильного вибору потужності передавача і чутливості приймача. У IrDA обрані значення, які гарантують, що описані вище перешкоди не впливатимуть на якість зв'язку.

• 10. Стек протоколів IrDA

Стандарт IrDA включає в себе стек протоколів трьох узгоджених обов'язкових рівнів: IrPL (Physical Layer), IrLAP (Link Access Protocol) і IrLMP (Link Management Protocol).

1. Фізичний рівень (Physical Layer). Специфікація цього протоколу встановлює стандарти для Ir-трансиверів, методів модуляції і схеми кодування/декодування, а також ряд фізичних параметрів. Стандарт передбачає використання довжини хвилі в діапазоні 850-900 nm. Для стандарту IrDA (швидкість передачі даних 115.2Kbps) схема кодування аналогічна використовуваної в традиційній UART: біт старту ("0") і стоп-біт ("1") додаються перед і після кожного байта відповідно. Але замість схеми NZR (Non-Return to Zero) використовується кодування, подібна RZ (Return to Zero), тобто двійковий "0" кодується одиничним імпульсом, а "1" - його відсутністю. Кадри відокремлюються один від одного байтами Escape-послідовності, що містяться в тілі самого кадру. Для визначення помилок (EDt - Error Detection) використовується 16 бітна циклічна контрольна сума. Наприклад, вже в стандарті IrDA 1.1 для протоколу обміну 1.152 Мбіт/с (синхронізація виконується як в протоколі HDLP - High-level Data Link Protocol високого рівня) і 4 Мбіт/с (використання 4-PPM - Pulse-Phase Modulation) старт-біт і стоп-біт НЕ застосовуються. Так, фрейми, одержувані від більш високорівневого протоколу IrLAP, вкладаються в поле даних фреймів SIR, згідно використовуваному методу кодування. Стандарт не містить обов'язкових варіантів реалізації цієї процедури і допускає варіювання алгоритмів в залежності від можливостей конкретного обладнання.

2. Програмний протокол. Він включає в себе: LAP (Link Access Protocol), що займається розбиттям даних на блоки, контролем помилок та іншими функціями низького рівня, і IrLMP (Link Management Protocol), що дозволяє по одній ІЧ-лінії обмінюватися даними між кількома додатками. Даний протокол базується на існуючих стандартах асинхронної напівдуплексну передачі даних HDLC і SDLC. Інфрачервона технологія підтримує тільки односпрямовану передачу інформації, тому, в наслідок напівдуплексної природи SIR, виникла архітектура з одним головним (первинним) і множинними підлеглими (вторинними) пристроями. Схема звернення пристроїв являє собою звичайний протокол обміну даними, де є фази запитів (Request) і відповідей (Response). Так, первинний пристрій відповідає за організацію з'єднання, обробку помилок, і послані ним фрейми називаються керуючими (Command Frames), а пакети вторинних пристроїв іменуються відповідними (Response Frames). Обмін інформацією йде тільки з первинним пристроєм, який завжди виступає ініціатором з'єднання, проте його роль може грати будь-яке з пристроїв, що підтримують необхідні для цього функції. За бажанням може бути включений протокол транспортного рівня, що дозволяє здійснювати контроль передачі між додатками у випадку одночасної роботи декількох додатків на одній фізичній лінії. Для різних рівнів є три інтерфейсу. Службові примітиви рівня LM-SVC дозволяють одному з пристроїв IrDA дізнатися які сервіс та протоколи зареєстровані на іншому пристрої. Примітиви доступу до рівня M-SVC управляють режимом зв'язку, відкриттям і закриттям незалежних з'єднань між клієнтами, а так само відправкою і прийомом даних. Інтерфейс L-SVC дає доступ до функцій протоколу IrLAP.

Пристрої, що відповідають стандарту IrDA, перед початком передачі повинні в першу чергу спробував виявити (прочитати) чи немає в найближчій околиці активності в ІК-діапазоні, встановити не ведеться якась передача в межах його досяжності. Якщо така активність виявлена, то програмою, яка видає запит, надсилається відповідне повідомлення, а сам блок відкладає передачу. Оскільки обидва з'єднуються пристрої можуть бути комп'ютерами (а не комп'ютер і принтер, або клавіатура, миша), то будь-яке з них може бути ведучим. Вибір залежить від того, який пристрій перший проявить ініціативу.

Кожен пристрій має 32 бітну адресу, яка згенерована випадковим чином при встановленні з'єднання. Кожному кадру в межах з'єднання ведучий пристрій при старті привласнює 7 бітну-адресу з'єднання. Для можливих, але небажаних випадків, коли два пристрої мають однакову адресу, передбачений такий механізм, коли ведучий пристрій дає команду всім підлеглим пристроям змінити їх адреси. У процесі встановлення зв'язку два пристрої "домовляються" про максимальну швидкість, з якою вони обидва можуть працювати. Усі первинні передачі, що виконуються до фази переговорів, за замовчуванням ведуться на швидкості 9,6 Кбіт/с.

Максимальний квант передачі може дорівнювати 100, 200 або 500 мс. Він являє собою максимальний час, протягом якого пристрій передає дані до того, як перейде до прослуховування підтвердження прийому і залежить від швидкості передачі, ємності буфера в приймаючому пристрої. Мінімальна тривалість передачі визначається нездатністю передавального пристрою перейти до прийому даних відразу після видачі останнього біта.

• Висновок
• Бездротові технологій передачі даних є досить поширеним в сьогоденні. Вони мають свої недоліки та переваги, та в залежності від мети можна використовувати ту чи іншу технологію.
• В даній роботі розглядалися два з основних технологій бездротової передачі даних а саме Bluetooth та InfraRED.
• Технологія Bluetooth -- досить широко вживана технологія в сьогоденні, надає можливість відносно швидкого зв'язку пристроїв на досить не великих відстанях. Може та використовується для під'єднання периферії до комп'ютерів та мобільних засобів основною перевагою даної технології є споживання енергії в порівнянні з технологією Wi-Fi.
• Технологія InfraRED -- досить часто вживана в минулому, але не часто використовуємо в сьогоденні технологія передачі даних з використанням інфрачервоного випромінювання. Основними недоліками даної технології є мала відстань дії та необхідність прямої видимості пристроїв. До переваг відносяться великі швидкості передачі даних та мале споживання енергії.
• Дані дві технології займають відповідні долі, але вони поступилися більш швидкодіючим технологіям, таким як Wi-Fi, NFC та інші
• .
• Список використаної літератури

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Канал_связи

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Передача_данных

3. https://uk.wikipedia.org/wiki/Бездротові_технології

4. http://leeet.net/technology_bluetooth.php

5. http://www.bluetooth.com/what-is-bluetooth-technology/bluetooth

6. https://uk.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

7. http://www.ixbt.com/peripheral/irda.html

8. http://all-ht.ru/inf/systems/net_wireless_overview.html

Размещено на Allbest.ru