CN1671082A - 单向红外通信的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向红外通信的方法和系统，采用分割数据包、设置数据识别键、误码检出纠错处理和发送时间表，通过网络的数据服务器实现数据输入客户终端和携带信息终端之间的单向红外线通信。同时提供了一种单向红外通信系统，特别在红外线发送装置本体中，先通过光电转换器件或模块和光纤传递光信号，再将光信号转换为红外线信号进行传递。本发明的方法和系统与现有技术相比的优点，在于克服传统技术中的各种缺陷，可以同时向远距离或者大范围的、一对不特定多数的携带信息终端用户高速地发送数据信息的、互不干扰和成本较低的单向红外通信，特别适用于人群集中的车站、机场、商业街、购物中心、学校校园以及其它公共场所应用。

Description

单向红外通信的方法和系统

技术领域

本发明涉及红外线通信技术领域，特别涉及一种单向红外线通讯的方法和系统。

背景技术

目前，随着社会信息网络的快速发展，作为以移动电话、掌上电脑、数字随身听等为代表的日益普及的高性能携带信息终端，以无线局网、无线电话、IrDA红外线通信和兰牙无线通信等为代表的无线通信手段，越来越引起人们的关注。由于数据通信高速化的发展，大大增加了对可用无线电频率带宽的需求。当多个用户同时使用这些通信频道和设备时，由于接续设备的处理能力以及无线电频宽的限制，往往会大大降低用户的实际通信速度，甚至发生无法接通的问题。尤其在用户密集的公共场所或者产生突发事件的时候，上述问题会常常发生。这些问题可以通过增加无线电频带带宽或提高接续设备的数量，或提高对数据通讯处理方式和能力加以改善，却往往又会产生相互干扰，并受无线电频带资源的限制。今后，随着无线电局网和无线电话手机的普及，特别是向移动携带信息终端用户快速地提供大容量数据的需求，可用的无线电频率资源必将受到越来越的压力。

作为无线通信的另一手段，光通信中的红外线通信受到重视。以IrDA为代表的红外线通信，由于其低成本、低能耗等特点，已被广泛的应用于一对一的超近距离通信。然而，这样的通信距离和通信方式大大限制了红外线的应用，使红外线没有得到真正充分的利用。另一方面，无线电局网等通信方式的使用，大大增加了携带信息终端的电源消耗，大大缩短了其使用时间。

红外线是光的一种，因而可以实现无线电波所无法达到的超高速数据通信，可以实现大容量数据的瞬间传输。无疑，红外线的有效利用对于未来的移动通信是非常重要，是实现未来信息社会非常重要和宝贵的通信资源。然而，现行的红外线通信IRDA是一种基于连接的通信方式。只有通信双方建立了连接以后才能实现高速数据通信。并且为了减少电源消费，通信距离限制在1米以内，1台设备只能同时和一个用户进行通信。

红外线发光器件一般都设置在红外线通信装置的附近，大大的限制了红外线发送装置的设置自由度，如果将红外线发光器和红外线发送装置本体分开设置，将大大地提高红外线发光器以及红外线通信装置的设置自由度。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述传统技术中的各种缺陷，提供一种可以同时向远距离或者大范围的、一对不特定多数的携带信息终端用户高速地发送数据信息的、互不干扰和成本较低的单向红外通信的方法，并同时提供一种采用该方法的单向红外通信系统。

为达到上述目的，本发明单向红外通信的方法，采用以红外线进行通信的发送装置和接收装置实现数据的远距离或者大范围的、一对不特定多数的红外线通信，其步骤是：

第一步，设置数据识别键，当需要发送多个数据时，为了识别被发送的数据，每个数据都附加有该数据的识别键，所述识别键包含有发送数据的编号和发送装置的地址代码；

第二步，在发送上述每一个数据时，根据传输环境所允许的或者事先决定的数据包的大小，将该发送数据分割为多个可传送的数据包，并设置所述数据包总数和各个数据包被附加的顺序号；

第三步，按照事先确定的发送时间表，所述发送装置在一定的时间内循环反复地发送上述数据包，若干个所述接收装置分别接收全部被发送数据；

第四步，所述接收装置分别根据接收到的数据识别键以及数据包的总数和顺序号将接收到的数据包重构为前述的被发送数据；

第五步，为了保证所述接收装置正确接收上述数据包，所述接收装置在完成上述接收中进行误码检出纠错处理，当接收的某数据包发生无法恢复的错误时，该数据包将被丢掉，而构成该数据的其他被正确接收的数据包暂时保存在缓冲区里；在所述发送装置该数据的下一次发送时，所述接收装置重新接收被丢掉的数据包并使用重新接收的数据包和以前暂时保存在缓冲区里的该数据的其他数据包来实现快速正确地重构该数据；

第六步，所述接收装置存储已接收重构的被发送数据。

本发明单向红外通信的方法，其中所述数据输入客户终端提供的数据经由网络数据服务器传送到所述发送装置，所述发送装置按照来自所述数据服务器的数据发送时间表将被发送数据传送到所述接收装置。

本发明单向红外通信的方法，其中所述接收装置安装在若干通过网络相连的携带信息终端中，所述携带信息终端采用无线移动电话通信、小灵通或无线局网络的非红外线通信手段，通过网络选择所述数据服务器里的数据，所述发送装置从所述数据服务器将被选择的数据传送到所述接收装置并输入所述携带信息终端。

为达到前述目的，本发明单向红外通信系统，包括发送装置和若干个接收装置，其中：所述发送装置包括发送控制器和与所述发送控制器相连的红外线发送器，以及分别与所述发送控制器和所述红外线发送器相连的发送数据存储器；所述接收装置包括接收控制器和与所述接收控制器相连的红外线接收器，以及分别与所述接收控制器和所述红外线接收器相连的接收数据存储器；所述发送控制器将发送数据存储器中的数据经所述红外线发送器发送出红外线信号；所述红外线接收器接收该红外线信号，所述接收控制器根据发送数据的识别键、数据包的总数和顺序号将接收到的数据包进行数据重构，并置于所述接收数据存储器中。

本发明单向红外通信系统，其中所述发送装置通过数据服务器与数据输入客户终端网络相连；所述接收装置设在携带信息终端中；所述数据输入客户终端经所述数据服务器将输入的数据置于所述发送数据存储器中，由所述发送控制器根据发送时间表经所述红外线发送器发送出红外线信号；所述红外线接收器接收该红外线信号，所述接收控制器根据发送数据识别键、属于该数据的数据包的总数和顺序号重构该数据，将接收到的数据置于所述接收数据存储器中，并将接收数据输入所述携带信息终端。

本发明单向红外通信系统，其中所述红外线发送器设有与其相连的红外线发光器，所述红外线发光器通过光纤与光学组件相连，所述红外线接收器接收由所述光学组件发送的红外线信号。

本发明单向红外通信系统，其中所述红外线发光器与所述光学组件之间的光纤上接有分光接头，所述分光接头与另一光学组件相连。

本发明单向红外通信系统，其中所述发送控制器与所述红外线发光器分别接有若干组光电转换器件或模块，该光电转换器件或模块通过光纤相连，当被发送数据为调制电信号时，通过所述光电转换器件或模块转换为适合光纤传播的光信号，再通过所述光电转换器件或模块将通过光纤传递来的光信号转换为红外线信号并由所述红外线发光器发送。

本发明单向红外通信系统，其中所述数据输入客户终端为若干个。

本发明单向红外通信的方法和系统与现有技术相比的优点，在于克服传统技术中的各种缺陷，提供一种可以同时向远距离或者大范围的、一对不特定多数的携带信息终端用户高速地发送数据信息的、互不干扰和成本较低的单向红外通信的方法和采用该方法的单向红外通信系统，特别适用于人群集中的车站，机场，商业街，购物中心，学校校园以及其它公共场所的具有红外线通信功能的移动电话手机和PDA(Personal Digital Assistance)等为代表的携带信息终端，具有广泛的应用前景。

下面结合实施例参照附图进行详细说明，以求对本发明的目的、特征和优点得到更深入的理解。

附图说明

图1是本发明单向红外通信系统的示意图；

图2是本发明单向红外通信系统利用光纤进行红外线传输的示意图；

图3是本发明单向红外通信系统利用光纤进行光信号和红外线信号转换的示意图；

图4是本发明单向红外通信系统中数据被分割后数据包传输过程的示意图；

图5是本发明单向红外通信系统通过网络数据服务器发送数据的示意图；

图6是本发明单向红外通信系统通过网络选择数据并发送的示意图；

图7是本发明单向红外通信系统接有网络终端的示意图；

图8是本发明单向红外通信系统中单向红外线通信协议的示意图；

图9是本发明单向红外通信系统中数据层的示意图。

具体实施方式

本发明单向红外通信的方法表现为数据发送是通过使用无须数据接受端的响应的高速率和高效率的单向红外线通信方式。具体说，该方法采用了单向的红外线通信的发送装置和接收装置，用以实现远距离或者大范围的、一对不特定多数的红外线数据传输。

下面结合附图详细说明本发明单向红外线通信方法的实施例。

实施例1：

在本发明单向红外线通信方法的实施例1中，当需要发送多个数据时，为了识别每个发送的数据，使用包含有发送数据的编号和表示发送装置的地址代码的数据识别键。在发送数据时，每个数据都在被附加了该数据识别键后被发送(参见方法步骤中第一步)。

为了发送一个数据，需要用根据环境条件决定的数据包大小，或者事先决定的数据包大小将其分割。每个被分割的数据包将被附加有关被分割的数据包总数以及该数据包的顺序号后，才能由发送装置向接受装置发送(参见方法步骤中第二步)。

按照事先确定的发送时间表，发送装置在一定的时间内循环反复地发送上述数据包，在需要接收多个数据时，接收装置利用接受到的数据的识别键以及数据的构成信息(前述的数据包的总数和顺序号码)，将接受到的数据包恢复成完整的数据。参照图4的示例，发送比较大的数据或者流数据，该数据被分为4个数据包，而且每个数据包均被分配了代表该数据包顺序的顺序号。各个数据包按顺序从发送装置被发送到接收终端(参见方法步骤中第三步)。

为了保证接收装置正确接收上述数据包，接收装置在完成上述接收中进行误码检出纠错处理，当接收的某数据包发生无法恢复的错误时，该数据包将被丢掉，而构成该数据的其他被正确接收的数据包暂时保存在缓冲区里；在发送装置该数据的下一次发送时，接收装置重新接收被丢掉的数据包并使用重新接收的数据包和以前暂时保存在缓冲区里的该数据的其他数据包来实现快速正确地重构该数据(参见方法步骤中第五步)。

在接收装置内存储已接收重构的被发送数据(参见方法步骤中第六步)。

实施例2：

在本发明单向红外线通信方法的实施例2中，参照图5，被发送数据由数据输入客户终端提供。数据输入客户终端提供的数据经由数据服务器传送到发送装置，发送装置按照来自数据服务器的数据发送时间表将被发送数据传送到接收装置。

实施例3：

在本发明单向红外线通信方法的实施例3中，参照图6，接收装置安装在携带信息终端中，携带信息终端采用无线移动电话通信、小灵通或无线局网络的非红外线通信手段，通过网络选择所述数据服务器里的数据，发送装置从数据服务器取得该被选择的数据，然后传送到接收装置并输入携带信息终端。

下面对本发明单向红外线通信系统做详细说明，本发明的具体实施绝不只限于该实施例。

实施例4：

在本发明单向红外线通信系统的实施例4中，参照图1，发送装置1A包括发送控制器3A和与发送控制器3A相连的红外线发送器2A，以及分别与发送控制器3A和红外线发送器2A相连的发送数据存储器4A。接收装置1B包括接收控制器3B和与接收控制器3B相连的红外线接收器2B，以及分别与接收控制器3B和红外线接收器2B相连的接收数据存储器4B。

所述发送控制器将发送数据存储器中的数据经所述红外线发送器发送出红外线信号；所述红外线接收器接收该红外线信号，所述接收控制器根据发送数据的识别键、数据包的总数和顺序号将接收到的数据包进行数据重构，并置于所述接收数据存储器中。

上述实施例4是本发明单向红外线通信系统核心技术方案的实施例。

实施例5：

在本发明单向红外线通信系统的实施例5中，参照图2，在发送装置1A中，红外线发送器2A设有与其相连的红外线发光器202，红外线发光器202通过光纤203与光学组件204相连，红外线接收器2B接收由光学组件204发送的红外线信号。光学组件204为具有散光功能的光学器件。其中，红外线发光器202与光学组件204之间的光纤203上接有分光接头205，分光接头205与另一光学组件204相连。所述的分光接头205可以是纯光学器件组成，也可以是由光电转换功能器件或模块组成。采用分光接头205使需要设置多个红外线发光器的现场布线大为简化。

实施例6：

在本发明单向红外线通信系统的实施例6中，参照图3，在发送装置1A中，当被发送数据为调制电信号时，发送控制器3A与红外线发光器202分别接有若干组光电转换器件或模块，该光电转换器件或模块通过光纤相连，通过光电转换器件或模块转换为适合光纤传播的可见光信号，再通过光电转换器件或模块将通过光纤传递来的可见光信号转换为红外线光信号并由红外线发光器202发送。在设计发送装置时，使用光纤来连接发送装置本体和红外线发光器，不仅可以保证在高速红外通信时的正确数据波形，而且可以从根本上避免使用长电纤所遇到的电磁干扰。另外，使用价格低廉的塑料光纤在保证红外线通信质量的同时，可以降低现场的布线成本和增加现场布线的自由度。

在本发明单向红外线通信系统的实施例4、5、6中，一个发送装置可具有多个发送不同数据内容的红外线发光器202。同时，发送装置1A也可以跟据需要搭载有关发送数据的管理信息。

在本发明单向红外线通信系统的其他实施例中，可以由采用与网络相连的数据输入客户终端，管理输入数据以及发送程序的数据服务器，使用红外线进行通信的发送装置和接收装置以及具有接收装置的若干个携带信息终端构成。以下就列出这方面的实施例。

实施例7：

在本发明单向红外线通信系统的实施例7中，参照图7，发送装置通过数据服务器与数据输入客户终端网络相连，接收装置设在携带信息终端中，系统由网络23、数据服务器24及数据输入客户终端105和若干个携带信息终端103、使用红外线进行通信的发送装置1A和接收装置1B组成，其中数据输入客户终端105为多个，每个携带信息终端103分别设有一个接收装置1B。

参照图7和图1，数据输入客户终端105经网络数据服务器24将数据置于发送数据存储器4A中，由发送控制器3A根据发送时间表经红外线发送器2A发送出红外线信号；红外线接收器2B接收该红外线信号，接收控制器3B根据发送数据识别键、数据包的总数和顺序号将接收到的数据置于接收数据存储器4B中，并将接收数据输入携带信息终端103。

下面详细地说明在本发明优选的实施例中，适用于单向红外通信的方法和系统的通信协议。

参照图8，单向红外线通信方式的通信协议称为IrFast。IrFast由IrFast-PL(物理层)，IrFast-LL(数据连接层)，IrFast-UL(数据应用层)三层组成。IrFast-PL可以采用与IrDA的物理层规格IrPHY的一部分兼容的规格(去掉了有关通信距离的限制)，也可以跟据需要采用独自的物理层实现。采用与IrDA的物理层规格兼容的实现可以利用现有的IrDA的设备和相关器件和模块。IrFast-LL(数据连接层)和IrFast-UL(数据应用层)分别实现数据帧和数据包的控制与处理。

单向红外线通信方式的通信协议IrFast的数据层的构成。下面的两个表给出了IrFast的数据层的各单元的详细定义：

领域名	功能	长度
			BOFCTLFCSEOF	数据帧开始标志数据接受控制命令数据帧误码检错码数据帧结束标志	1 Byte1 Byte2 Byte1 Byte

领域名	功能	长度
			DKEYSADIDDTSPNTNPDLPD	发送数据识别键发送数据来源的地址发送数据的识别号码发送数据的时间戳数据包的顺序号码数据包的总个数数据包的长度(字节数)数据包自身	3 Bytel Byte4 Byte4 Byte1 Byte1 Byte2 Byte可变长(最大可表示64K-1字节)

参见图9，IrFast-LL是由BOF、CTL、IrFast的有效数据帧、FCS、EOF组成。上述的IrFast的有效数据帧是由DKEY、PN、TNP、PL、PD组成。DKEY是由SA和DID组成。BOF是由一个字节以上的数据帧的开始标志(这里设定为单字节，跟据需要也可设为多子节)，CTL是一个字节的数据接收控制命令，FCS是2字节的数据帧误码检错码，EOF是一个字节的数据帧结束标志。DKEY是由表示发送数据来源的一个字节的地址信息SA，4字节的用于识别被发送数据的数据代号DID组成。TNP为一个字节的表示组成某一个发送数据的数据包总数。利用该TNP，接收一侧可以准确地掌握发送数据的数据包总数，可以确认是否正确接收到全部的数据包。

单字节的PN用来表示每个数据包的顺序号，在发送一方，该PN将被附加给每一个数据包。在接收一方，跟据该PN所提供的顺序号，以正确的顺序完成相应数据的重新构成。

双字节的PL用来表示每个数据包的长度(字节数)，数据接收一方利用该PL可以改善接收的处理效率，提高处理速度和接收的可靠性。双字节的PL可提供64K-1字节的数据包长度的管理。

PD是一可变长的数据区域，其用来存放被分割数据的各个数据包。其长度理论上可为1到64K-1字节。但考虑到串行通信的透过处理后数据包增大的可能性，在此，与PD相对应的原始数据包(未做透过处理)的最大长度为2048字节，这样实际的PD长度会略大于2048字节。PD的长度越大，发送和接收的效率越高，但会增大接受设备的处理难度，而且当通信环境不良，较容易产生误码时，较长的数据包往往会降低实际的接收效率。

在发送过程中，IrFast-UL完成将发送数据分割成IrFast-LL所需的数据帧的PD的处理。在接受过程中，IrFast-UL完成将IrFast-LL所接收处理的数据帧的PD重新构成数据的处理。

Claims (9)

1.一种单向红外通信的方法，该方法采用以红外线进行通信的发送装置和接收装置实现数据的远距离或者大范围的、一对不特定多数的红外线通信，其特征在于，该方法的步骤是：

第一步，设置数据识别键，当需要发送多个数据时，为了识别被发送的数据，每个数据都附加有该数据的识别键，所述识别键包含有发送数据的顺序号和发送装置的地址；

第二步，在发送上述每一个数据时，根据传输环境所允许的或者事先决定的数据包的大小，将该发送数据分割为多个可传送的数据包，并设置所述数据包总数和各个数据包被附加的顺序号；

第三步，按照事先确定的发送时间表，所述发送装置在一定的时间内循环反复地发送上述数据包，若干个所述接收装置分别接收全部被发送数据；

第四步，所述接收装置分别根据接收到的数据识别键以及数据包的总数和顺序号将接收到的数据包重构为前述的被发送数据；

第五步，为了保证所述接收装置正确接收上述数据包，所述接收装置在完成上述接收中进行误码检出纠错处理，当接收的某数据包发生无法恢复的错误时，该数据包将被丢掉，而构成该数据的其他被正确接收的数据包暂时保存在缓冲区里；在所述发送装置该数据的下一次发送时，所述接收装置重新接收被丢掉的数据包并使用重新接收的数据包和以前暂时保存在缓冲区里的该数据的其他数据包来实现快速正确地重构该数据；

第六步，所述接收装置存储已接收重构的被发送数据。

2.根据权利要求1所述的单向红外通信的方法，其中所述数据由数据输入客户终端提供并经由网络数据服务器传送到所述发送装置，所述发送装置按照来自所述数据服务器的数据发送时间表，将被发送数据传送到所述接收装置。

3.根据权利要求1或2所述的单向红外通信的方法，其中所述接收装置安装在若干通过网络相连的携带信息终端中，所述携带信息终端采用无线移动电话通信、小灵通或无线局网络的非红外线通信手段，通过网络选择所述数据服务器里的数据，所述发送装置从所述数据服务器将被选择的数据传送到所述接收装置并输入所述携带信息终端。

4.一种单向红外通信系统，包括发送装置(1A)和若干个接收装置(1B)，其特征在于，其中：所述发送装置(1A)包括发送控制器(3A)和与所述发送控制器(3A)相连的红外线发送器(2A)，以及分别与所述发送控制器(3A)和所述红外线发送器(2A)相连的发送数据存储器(4A)；所述接收装置(1B)包括接收控制器(3B)和与所述接收控制器(3B)相连的红外线接收器(2B)，以及分别与所述接收控制器(3B)和所述红外线接收器(2B)相连的接收数据存储器(4B)；所述发送控制器(3A)将发送数据存储器(4A)中的数据经所述红外线发送器(2A)发送出红外线信号；所述红外线接收器(2B)接收该红外线信号，所述接收控制器(3B)根据发送数据的识别键、数据包的总数和顺序号将接收到的数据包进行数据重构，并置于所述接收数据存储器(4B)中。

5.根据权利要求4所述的单向红外通信系统，其中所述发送装置(1A)通过数据服务器(24)与数据输入客户终端(105)网络相连；所述接收装置(1B)设在携带信息终端(103)中；所述数据输入客户终端经所述数据服务器将输入的数据置于所述发送数据存储器(4A)中，由所述发送控制器(3A)根据发送时间表经所述红外线发送器(2A)发送出红外线信号；所述红外线接收器(2B)接收该红外线信号，所述接收控制器(3B)根据发送数据识别键、属于该数据的数据包的总数和顺序号重构该数据，将接收到的数据置于所述接收数据存储器(4B)中，并将接收数据输入所述携带信息终端(103)。

6.根据权利要求4或5所述的单向红外通信系统，其中所述红外线发送器(2A)设有与其相连的红外线发光器(202)，所述红外线发光器(202)通过光纤(203)与光学组件(204)相连，所述红外线接收器(2B)接收由所述光学组件(204)发送的红外线信号。

7.根据权利要求6所述的单向红外通信系统，其中所述红外线发光器(202)与所述光学组件(204)之间的光纤(203)上接有分光接头(205)，所述分光接头(205)与另一光学组件(204)相连。

8.根据权利要求6所述的单向红外通信系统，其中所述发送控制器(3A)与所述红外线发光器(202)分别接有若干组光电转换器件或模块，该光电转换器件或模块通过光纤相连，当被发送数据为调制电信号时，通过所述光电转换器件或模块转换为适合光纤传播的光信号，再通过所述光电转换器件或模块将通过光纤传递来的光信号转换为红外线信号并由所述红外线发光器(202)发送。

9.根据权利要求7或8所述的单向红外通信系统，其中所述数据输入客户终端(105)为若干个。

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