Infrarot-Protokoll IrSimpleShot

Schneller und günstiger als Bluetooth

31.10.2006 | Autor / Redakteur: Renato Meola* / Jan Vollmuth

Tabelle 2: Vergleich der Datenübertragungszeiten verschiedener Technologien und Protokolle
Tabelle 2: Vergleich der Datenübertragungszeiten verschiedener Technologien und Protokolle

Mobiltelefone, PDA oder transportable industrielle Datenstationen verlangen unterschiedliche drahtlose Anschlussmöglichkeiten: Einige Systeme fordern hohe Datendurchsatzraten, anderen

Mobiltelefone, PDA oder transportable industrielle Datenstationen verlangen unterschiedliche drahtlose Anschlussmöglichkeiten: Einige Systeme fordern hohe Datendurchsatzraten, anderen legen den Schwerpunkt auf geringe Kosten, niedrigen Stromverbrauch und erhöhte Sicherheit. Das neue Benutzermodell „Point & Shoot“ arbeitet mit Infrarotempfängern und liefert hohe Datenübertragungsraten zwischen 4 und 16 MBit/s. Möglich macht‘s ein effizientes Protokol namens IrSimpleShot mit einer Durchsatzquote bis zu 90%.

Infrarotverbindungen eignen sich hauptsächlich für Anwendungen, die niedrige Kosten und geringen Stromverbrauch erfordern. Neben Mobiltelefonen und PDAs, den beiden größten Marktsegmente für Infrarot, gibt es eine zahlreiche Anwendungen, bei denen Infrarot zum Einsatz kommen kann:

  • Mobile Datenstationen wie Kollektoren, Scanner und Lesegeräte
  • Ausgabeautomaten
  • Mobildrucker
  • Elektronische Etikettiermaschinen
  • Anzeigetafeln (Verkehrsmeldungen, Werbetafeln)
  • Industrielle PCs und Handycameras
  • Zugangssysteme
  • Fotokopierer/Faxgeräte

Viele industrielle Anwendungen verlassen sich heute zum Auslesen und Eingeben von Inhalten auf festverkabelte serielle Schnittstellen (RS 232, RS 422, RS 485). Hier stellen Infrarotverbindungen dank ihrer geringen Installations- und Wartungskosten eine hervorragende Alternative dar. Kabel und physische Verbindungen zum Datenaustausch werden überflüssig. Die IR-Technik bietet im Vergleich zu anderen Drahtlostechnologien die schnellsten Datenübertragungsgeschwindigkeiten bei äußerst niedrigem Stromverbrauch (Tabelle 1). Der direkte Sichtkontakt zwischen den Daten austauschenden Geräten ermöglicht eine sichere und unmittelbare Datenübertragung ohne Voranmeldung der Geräte, wie sie bei Funkübertragungstechnologien erforderlich ist. Die Übertragung per Infrarot ist vollständig immun gegen Funk- und Leitungsinterferenzen bzw. elektromagnetische Verzerrungen, so dass sie sich gut für die Datenkommunikation in Umgebungen mit großen Elektromotoren oder Drosselspulen eignet.

Die meisten aktuellen IrDA-Verbindungen basieren auf dem SIR-Standard mit einer Übertragungsrate von 115 KBit/s, obwohl schnellere FIR- und VFIR-Lösungen erhältlich sind. Dies behindert die Akzeptanz und Nutzung dieser Technologie, insbesondere wenn man die Anforderung nach direktem Sichtkontakt zwischen den Geräten berücksichtigt. Zur Überwindung dieses Hindernisses hat die IrDA-Vereinigung ein neues Protokoll namens IrSimpleShot mit deutlich höherem Datendurchsatz ins Leben gerufen, ohne größeren Veränderungen hinsichtlich der zugrundeliegenden Technik oder höheren Kosten. Die Übertragungszeit lässt sich unabhängig vom verwendeten Verbindungsstandard (SIR, MIR, FIR, VFIR) max. um den Faktor 10 reduzieren.

IrSimpleShot erzielt Datendurchsatzquoten bis 90%

Bei „Point & Shoot” handelt es sich um ein Benutzermodell, das einen intuitiven und spontanen Informationsaustausch via Infrarot unterstützen soll.

Das neue Protokol IrSimpleShot bietet hohe Datenraten mit wesentlich höherem Durchsatz als konkurrierende Drahtloslösungen. Heutige IrDA-Protokolle und andere Drahtlostechnologien wie Bluetooth (BT) erreichen Durchsatzquoten von 50% bis 60%, IrSimpleShot kommt auf Quoten bis 90%. Diese hohe Durchsatzleistung wird durch Optimierung und Reduzierung der Hand-Shake-Signale und der Wartezeit, bis das Sender/Empfänger-Paar kommunikationsbereit ist, erzielt.

IrSimpleShot (IrSS) bietet im Vergleich mit bestehenden Ir-Protokollen deutliche Vorteile hinsichtlich der Übertragungszeit (Tabelle 2). So lässt sich z.B. eine 1 MByte große MP3-Datei mit VFIR und IrSimpleShot in weniger als einer Sekunde übertragen. Dies macht diese Technologie äußerst benutzerfreundlich und lässt den Anwender an eine Fernbedienung denken.

Auch beim Vergleich mit Bluetooth schneidet IrSS besser ab: Bei beiden Bluetooth-Versionen verläuft die Datenübertragung asynchron, was zu wesentlich niedrigeren Datenraten in entgegengesetzter Richtung führt. Außerdem erfordert die Verbindung zweier oder mehrerer Geräte eine gewisse Einrichtungszeit, die mehrere Sekunden dauern kann und Benutzereingaben erfordert. Insbesondere bei der ersten Verbindung zweier Geräte hängt die Auswahl der Gerätekennung stark von der Anzahl der sich in unmittelbarer Umgebung befindenden Bluetooth-Geräte ab. IrSimpleShot ist demzufolge die schnellere Alternative für den spontanen Datenaustausch zwischen zwei Geräten.

Das neue Ir-Protokoll ist rückwärtskompatibel mit bereits erhältlichen IrDA-fähigen Geräten und verfügt über eine automatische Funktion zur Erkennung der schnellsten gemeinsamen Geschwindigkeit. Die neue Protokollsoftware lässt sich bei den bestehenden Protokollen leicht hinzufügen und/oder erweitern.

Markttendenz und -akzeptanz

Mehr als 30% aller Mobiltelefone weltweit verfügt über die Möglichkeit zur Datenübertragung über Infrarot. PDSs hat eine Akzeptanzrate von 100%. In Regionen wie Japan und Korea ist die Verwendung von IrSimpleShot in Verbindung mit FIR und Remote Control bei Mobiltelefonen von einigen Mobilfunkanbietern verbindlich gemacht worden. Die Entwicklung von hoch auflösenden Handykameras hat den darüber hinaus bei vielen Anwendendern den Bedarf geweckt, Fotos direkt von einem Handy ausdrucken oder auf einem Fernsehgerät ansehen zu können. Die Standards FIR und VFIR erlauben eine schnelle Direktübertragung dieser Dateien sowie größerer MP3-Dateien.

Auch bei Druckern ist eine wachsende Akzeptanz der IrDA-Standards zu verzeichnen, da immer mehr Unternehmen neue Drucker mit integrierten FIR- und IrSimpleShot-Schnittstellen ausrüsten. Außerdem hat sich dieses Verbindungskonzept auf Grund der großen Popularität der intuitiven Schnittstelle auf MP3-Spieler, Fernseher und andere Anzeigegeräte sowie Projektoren und Digitalkameras ausgeweitet.

Das IrSimpleShot-Protokoll

In seiner Struktur ähnelt IrSimpleShot stark dem bestehenden IrDA-Protokoll und lässt sich leicht erweitern. Für den Datenaustausch zwischen zwei Geräten verwendet es das OBEX-Profil (Object Exchange) und macht Anpassungen lediglich auf wenigen Ebenen erforderlich. Das SMP (Sequence Management Protocol) bietet Dienste wie Segmentierung und Wiederzusammenbau der oberen Ebene des OBEX-Profils sowie der unteren Ebene des IrLMP (Ir Link Management Protocol). IrLMP sorgt für die Verbindung mehrerer Geräte und die Pflege der Datenbank aller erkannten IrDA-Geräte. IrLAP (Ir Link Access Protocol) stellt Kriterien für die Software auf, nach denen diese andere Maschinen ausfindig macht, Adresskonflikte löst, eine Verbindung aufbaut, Daten austauscht und die Verbindung sauber trennt. IrLAP gibt die Frame- und Byte-Struktur des IR-Pakets sowie die Fehlerentdeckungsmethode bei der IR-Kommunikation vor. Die Fehlerprüfung und -korrektur erfolgen über die Implementierung von Sequenznummerierung im Paketkopf.

Infrarot ist eine weit verbreitete Drahtlostechnologie, die sich besonders für tragbare Geräte eignet. Bisher schränkten niedrige Datenübertragungsraten (SIR) und ineffektive Prokollimplementierungen die Verwendung von IrDA-Verbindungen ein. Die Einführung des IrSimpleShot-Protokolls für drahtlose Hochgeschwindigkeitskommunikation bringt IrDa große Fortschritte mit deutlich höheren Datenübertragungsgeschwindigkeiten.

Das zugehörige Nutzermodell „Point & Shoot” ermöglicht den Austausch selbst größerer Inhalte in kürzerer Zeit, als dies mit Bluetooth möglich ist. Der direkte Charakter der Infrarotübertragung vermittelt die Intuition einer Fernbedienung. In Asien ist schon heute ein wesentlicher Anstieg hinsichtlich der Akzeptanz schnellerer IR-Lösungen zu verzeichnen, was einen vergleichbaren Anstieg ist anderen Regionen erwarten lässt.

Avago Technologies, Tel. +49(0)07031 43630

*Renato Meola ist Geschäftsentwicklungsmanager Europa für Infrarottechnik und Sensoren bei Avago Technologies

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