Il protocollo IrDA e le altre tecnologie a infrarossi tornano a far parlare di sé

Le tecnologie di comunicazione a infrarossi sono tra le più influenti e, allo stesso tempo, tra le meno appariscenti. La loro natura altamente direzionale e la bassa velocità di trasmissione portano molti a considerarle poco più che il sistema che fa funzionare il telecomando della televisione, o qualche apparecchiatura industriale poco amata come l'interfaccia a infrarossi dei contatori elettrici.

Eppure la direzionalità è proprio il punto di forza. Chi ha combattuto con le difficoltà dell'accoppiamento Bluetooth sa quanto sia comodo che un dispositivo funzioni semplicemente puntandolo verso il bersaglio. Inoltre, i segnali infrarossi vengono bloccati da muri e ostacoli, mentre un dispositivo Bluetooth vulnerabile trasmette a chiunque si trovi nei paraggi. Per semplicità e per questa protezione intrinseca della privacy, i protocolli a infrarossi non sono affatto scomparsi.

Il primo e più diffuso uso consumer è il telecomando. In origine le televisioni usavano telecomandi cablati e a ultrasuoni, questi ultimi basati su semplici toni ultrasonici. Con l'arrivo di microcontrollori economici è diventato possibile sviluppare protocolli di comunicazione più articolati. Tra i più noti figurano il protocollo NEC, quello Sony (SIRC) e il Philips RC-5. Lavorano con una portante di circa 36-38 kHz: il NEC usa una codifica a distanza di impulsi, una forma di modulazione per spostamento di ampiezza, mentre il Philips RC-5 usa la codifica Manchester. All'interno di questa codifica, i protocolli definiscono campi di bit e altri valori con cui il ricevitore stabilisce se il comando è destinato a lui e quale operazione l'utente desidera.

Il protocollo NEC è quello dei telecomandi economici che accompagnano quasi ogni striscia LED RGB e altri gadget. Esistono progetti basati su microcontrollori in grado di pilotare direttamente questi dispositivi con un semplice LED a infrarossi, come un progetto basato su STM32F0 che si rivolge ai comuni telecomandi RGB a 24 tasti, o una nota applicativa di Texas Instruments per l'MSP430 che illustra schemi di modulazione e codifica e come realizzare un telecomando.

Molti smartphone hanno avuto, o hanno ancora, una funzione di blaster a infrarossi capace di usare la stessa frequenza portante e diversi protocolli per controllare quasi qualsiasi apparecchio telecomandabile. In teoria, questo permetterebbe di avere sempre in tasca un telecomando universale. Nella pratica, però, gli IR blaster sono diventati piuttosto rari, e chi acquista uno smartphone recente che ne sia ancora dotato si trova spesso di fronte a un marchio cinese.

Oltre ai comandi di base, a un dispositivo si possono inviare dati molto più complessi. Lo standard più noto è IrDA, acronimo di Infrared Data Association, l'associazione che ne ha definito le specifiche. I principi di fondo restano sostanzialmente quelli dei protocolli per telecomando, ma IrDA è progettato per velocità di trasferimento molto più elevate, ottenute con diverse tecniche di codifica e modulazione tipiche anche delle comunicazioni wireless non a infrarossi.

Le velocità previste vanno da 115 kbit/s nel caso SIR, a 1 Mbit/s in MIR, 4 Mbit/s in FIR, 16 Mbit/s in VFIR, 96 Mbit/s in UFIR, fino a 512 Mbit/s-1 Gbit/s nella versione Giga-IR. Esistono anche protocolli derivati, come IrSimple, che facilita la condivisione di foto e simili tra telefoni, stampanti e display, e ottimizza il trasferimento fino a far durare meno di un secondo l'invio di un'immagine da 500 kB. La comunicazione avviene generalmente in half-duplex, perché il lato trasmittente produce troppe interferenze perché il ricevitore possa captare i dati in modo affidabile. La distanza può arrivare a due metri, mentre le versioni a bassa potenza si fermano a circa 20 centimetri.

Il contatore elettrico, presente in un ripostiglio o altrove, deve essere protetto dall'ambiente in cui è installato, e per questo richiede un'interfaccia wireless a bassa potenza e bassa velocità. Attraverso una finestra trasparente agli infrarossi sull'involucro, un dispositivo di lettura può essere appoggiato al contatore e interrogarlo rapidamente per ottenere i dati necessari. La stessa funzione si trova anche sui contatori di calore e su altri apparecchi che richiedono una lettura di base. La sicurezza è affidata non solo alla breve distanza e alla necessità di un collegamento in linea di vista, ma anche a un accesso protetto da uno scambio di password cifrate.

Se in passato si usava soprattutto IrDA-SIR, oggi per i contatori si affermano sempre più il DLMS/COSEM, noto anche come IEC 62056, che standardizza lo scambio di dati tra contatori e sistemi di lettura.