Технология будущего из 2003 года: взлёт и падение IrDA

Если вы застали рубеж девяностых и нулевых в осознанном возрасте, то наверняка помните занятную технологию под названием IrDA. Она позволяла беспроводным образом передавать данные между тогдашними гаджетами — например, связывая мобильный телефон с ноутбуком.

Изначально глянцевое темно-красное окошко служило признаком премиальности. Скажем, легендарная Nokia 3310, выпущенная в 2000 году, обходилась без него, тогда как модель 6110 из конца 1997-го им уже щеголяла. Рынок четко делился: наличие такого стеклышка на торце выдавало устройство выше среднего класса, а его отсутствие указывало на массовый сегмент. Впрочем, со временем заветным портом обзаводилось всё больше аппаратов.

К 2003 году подобный глазок красовался больше чем на половине моделей телефонов, практически в каждом лэптопе и почти во всех карманных компьютерах, превратившись в стандартный атрибут современного девайса.

А затем технология внезапно растворилась. Не будем строить интригу на пустом месте: IrDA вытеснили Bluetooth и сопутствующие стандарты. Однако самое интересное кроется в другом.

Если вы полагаете, будто инфракрасный порт проиграл Bluetooth конкуренцию в скорости передачи данных, вас ждет сюрприз. На протяжении всего периода их сосуществования спецификации IrDA были производительнее. Четыре мегабита против 0,7 в 1999 году, шестнадцать против трех в 2005-м. Собственный радиомодуль Bluetooth (без привлечения Wi-Fi) до сих пор не преодолевает барьер в три мегабита.

И тем не менее, технология, охватившая сотни миллионов устройств, сошла со сцены быстрее пейджеров и дискет, хотя по ключевым бумажным характеристикам — цене и пропускной способности — долго выглядела предпочтительнее соперников.

Как именно световые волны кодировались в байты и почему для этого оказалось достаточно стандартного COM-порта? Что же на самом деле погубило инфракрасную связь? И почему в Японии такие телефоны активно продавали еще в 2019 году? Давайте разбираться по порядку.

Лампочка на COM-порту

IrDA (Infrared Data Association) представляет собой комплекс стандартов задействования инфракрасного излучения для передачи информации. Технически это обычно классический интерфейс UART — тот самый, посредством которого тогда подключались модемы и мыши. Между ним и оптическим трансивером устанавливался компактный кодер-декодер IrDA, преобразующий поток UART в короткие световые вспышки и обратно. Позднее эту логику начали интегрировать непосредственно в микросхемы Super I/O.

Базовая схема устройства укладывается в пару предложений. Передатчиком выступает светодиод с длиной волны 850–900 нанометров, находящийся за границей видимого человеком красного спектра (потому свечение и оставалось невидимым). Приемником служит PIN-фотодиод, соединенный с преобразователем тока в напряжение и компаратором, который выносит вердикт: принят ноль или единица. Между ними — лишь воздушное пространство. И всё.

Единственная техническая сложность заключалась в кодировании. UART генерирует непрерывный последовательный поток нулей и единиц, но непрерывно излучать свет в течение всего битового интервала накладно по энергии. Пиковый ток инфракрасного диода для стабильной связи на метровой дистанции порой достигал сотен миллиампер. Поэтому стандарт SIR задействовал импульсный метод: ноль обозначался короткой вспышкой света, а единица — периодом темноты.

Радионадёжная дальность составляла около метра при угле плюс-минус 15 градусов от оси. На метровой дистанции пятно света разрасталось до полуметра — размером с монитор тех лет. Стоило сместить аппарат в сторону хотя бы на ширину ладони, как связь прерывалась. Именно поэтому гаджеты аккуратно выравнивали окошками друг напротив друга и старались не шевелить до завершения передачи.

Впрочем, метр — это идеальные условия. Начиная с 1997 года в спецификации существовал энергоэффективный режим для портативных аппаратов, где предельная дистанция между двумя такими устройствами сжималась до двадцати сантиметров.

Серийные трансиверы проектировались с учетом строгих требований оптической безопасности. Компания Vishay относила свои модули к первому, совершенно безопасному классу по стандарту IEC 60825-1. Никаких защитных очков при штатной эксплуатации не требовалось — уровень излучения сопоставим с пультом от телевизора.

Серьезную головную боль инженерам доставляло внешнее освещение. Для компенсации постоянной солнечной засветки применялись разделительные конденсаторы. Гораздо сильнее досаждали электронные балласты люминесцентных ламп, мерцающие на десятках килогерц — как раз в рабочей полосе приемника.

Физический уровень спецификации прямо предписывал приемнику корректно функционировать под воздействием ламп яркостью в тысячу люкс с частотой пульсаций от 20 до 200 килогерц, а также под прямым солнцем интенсивностью до десяти тысяч люкс. Из-за этого порог срабатывания компаратора во многих трансиверах подстраивался под уровень помех динамически.

Скрытый текст

Почему IrDA работала в режиме полудуплекса, исключающем одновременный прием и передачу? Виной всему банальная физика. Пока модуль излучал свет, собственный фотодиод улавливал мощные отражения от защитного окошка и корпуса. После вспышки требовалось мгновенно переключиться на прием, причем в себя должен был прийти не только фотоприемник, но также контроллер и программный стек.

Из-за этого в протокол заложили параметр «минимального времени разворота». Стандарт допускал задержку до десяти миллисекунд, и ровно это значение по умолчанию прописывали в некоторых софтверных стеках, хотя шустрым трансиверам хватало считанных микросекунд. Для скорости в 115 килобит это пустяк. Но для четырех мегабит с неудачными настройками это выглядело так, будто собеседник после каждого слова делает паузу на чашку кофе. Запомните этот нюанс — мы к нему еще вернемся.

Принтер без единого разъема

Как ни парадоксально, технология IrDA выросла вовсе не из потребностей принтеров или персональных компьютеров. Своим появлением она обязана калькуляторам.

Еще в 1986 году компания HP выпустила термопринтер 82240A, лишенный каких-либо проводных разъемов для данных. На его торце красовался лишь инфракрасный глазок. Калькулятор размещали на столе в полуметре от устройства — этого расстояния гарантированно хватало, а со свежими батарейками связь держалась и на метровой дистанции. Протокол назывался Red Eye и выдавал около 78 знаков в секунду. Медленно? Для распечатки чека с калькулятора вполне достаточно.

Подобный сценарий сегодня может вызвать легкое недоумение. Распечатка с инженерного калькулятора? Как это вообще возможно? Не ошибка ли в переводе?

Никакой ошибки. В восьмидесятых сценарии применения карсул были совсем иными. Некоторые сложные вычисления документировались прямо на бумажной ленте: например, при расчете кредита финальная формула с итогом отправлялась на печать. То же самое касалось ключевых результатов инженерных изысканий. Сегодня это кажется избыточной сложностью, но сорок лет назад мир мыслил несколько иначе.

При этом сам калькулятор оставался легким и мобильным, а классический проводной порт считался для него обузой.

В 1990 году появился HP 48SX с инфракрасным портом на верхней панели, а годом позже свет увидел карманный компьютер HP 95LX, умевший отправлять документы на тот же принтер. К 1993 году из этих наработок сформировался фирменный последовательный протокол HP-SIR со скоростью 115 килобит, который стали внедрять в ноутбуки линейки OmniBook. Тут-то и начались типичные для девяностых проблемы: HP-SIR был далеко не единственным решением на рынке.

Компания Sharp продвигала собственный стандарт ASK с несущей частотой 500 килогерц. General Magic предлагала технологию MagicBeam. Первые поколения карманных компьютеров Apple Newton общались на «языке» Sharp.

Головную боль производителей отлично иллюстрирует ноутбук IBM ThinkPad 755, выпущенный в октябре 1994 года — уже после официального утверждения единого стандарта. Модель оснащалась двумя ИК-окнами (спереди и сзади) и поддерживала три режима работы (IBM, HP и Sharp) при заявленной совместимости с IrDA. Три несовместимых протокола в одном портативном компьютере — непозволительная роскошь.

Что делать, когда очередная война стандартов начинает утомлять? Садиться за стол переговоров. Двадцать восьмого июня 1993 года состоялось первое заседание Infrared Data Association. Инженеры HP вспоминали, что ожидали увидеть около полусотни человек от двух десятков компаний, но на встречу явилось свыше ста двадцати делегатов из пятидесяти с лишним фирм. Так случается, когда общая проблема допекает всех одновременно.

За основу взяли наработки HP-SIR. Физический уровень утвердили в апреле 1994-го, а канальный — в июне. Скорости варьировались от 2400 до 115 200 бит в секунду, полностью опираясь на инфраструктуру UART. Именно эта преемственность обеспечила стремительный взлет стандарта: разработчикам ноутбуков не приходилось проектировать специализированные сетевые контроллеры. Копеечный трансивер, аккуратное окошко в корпусе да стандартный UART с IrDA-кодером (вскоре прописавшимся прямо в Super I/O чипах) — и порт готов.

При этом действовало незыблемое правило, пережившее все итерации стандарта: любое знакомство начиналось на скорости 9600 бит в секунду. Высокоскоростное устройство и старый девайс сначала приветствовали друг друга на универсальном языке, согласовывали возможности и лишь после этого форсировали передачу. Для IrDA скорость 9600 оставалась единственной обязательной базой.

У этого принципа было обратное следствие. Высокоскоростной линк (от 576 килобит и выше) старые аппараты просто не замечали из-за предельной краткости импульсов. Чтобы быстрый сосед случайно не перебил чужой диалог, скоростные модули не реже раза в полсекунды отправляли маркер в старорежимном формате: полторы микросекунды света, семь микросекунд тишины, имитируя стартовый бит. Медлительное устройство считывало сигнал и понимало: эфир занят.

Семь этажей над светодиодом

Светодиод и контроллер UART составляли лишь фундамент. За три года ассоциация возвела над ним полноценную многоуровневую архитектуру.

Первый этаж занимал IrLAP — канальный протокол, выросший из проверенного десятилетиями проводного стандарта HDLC. Каждое устройство генерировало случайный 32-битный адрес «на лету» — никаких фабричных MAC-адресов и жестких реестров.

Включившись, гаджет присваивал себе номер, отправлял в эфир клич «кто здесь?» и ждал отклика. Инициатор соединения автоматически становился ведущим в паре.

Этажом выше располагался мультиплексор IrLMP, позволявший по единому лучу пропускать несколько логических потоков одновременно — например, печать и синхронизацию. Там же функционировала миниатюрная справочная служба IAS, выполнявшая роль единственного обязательного сервиса поверх IrLMP. Устройство запрашивало соседа: «Поддерживаешь ли ты печать? На каком канале?» — и получало ответ.

Далее следовал уровень TinyTP, управляющий потоком данных с помощью однобайтового заголовка. А выше разворачивалось самое интересное — прикладные протоколы.

Появившийся в ноябре 1995 года IrCOMM (разработанный силами Counterpoint, HP, Lexmark, Sharp, NTT и Nokia) эмулировал виртуальный COM-порт. Благодаря ему старый софт не нуждался в адаптации: терминал отправлял команды модему и получал ответы. Именно через IrCOMM в начале нулевых мобильный телефон превращался в GPRS-модем для ноутбука.

Инструкция к легендарной Nokia 6310i требовала лишь одного: совместить порты телефона и компьютера. Забавно, что Windows 2000 поставлялась со встроенным стеком IrDA, но без привычного универсального виртуального COM-порта. Поддержку IrCOMM-модемов Microsoft добавила позже, выпустив третий пакет обновлений.

В январе 1997 года появился протокол IrOBEX. Его создатели описывали его лаконично: OBEX выполняет ту же роль, что и HTTP, но для устройств, которым веб-сервер не по карманам. Передать объект, принять объект — визиткую карточку, заметку, файл.

Мало кто помнит, но 8 июня 1999 года консорциум Bluetooth SIG взял этот протокол на вооружение, внедрив OBEX поверх своего последовательного канала RFCOMM. Многие классические сценарии Bluetooth вроде Object Push и File Transfer разговаривали на языке, рожденном недрами IrDA.

Протокол IrMC (октябрь 1997 года), созданный инженерами Motorola, Nokia и Ericsson, стандартизировал обмен контактами, записями календаря и заметками. То, что Newton называл словом beam еще в 1993-м, а Palm III популяризировал весной 1998-го. Зажал кнопку адресной книги на секунду — и твоя визитка улетела на соседний аппарат. Существовали и более нишевые надстройки вроде IrLAN для локальных сетей или IrTran-P для цифровых камер, но на практике их встречали нечасто.

Кстати, о компьютерах Palm. Пользователи быстро догадались, что торцевой глазок напоминает телевизионный пульт, и энтузиасты создали утилиту OmniRemote. Она исправно функционировала, хотя штатный ИК-порт Palm III изначально не предназначался для подобных задач. Дальность обычно не превышала полутора метров, но сам факт впечатлял: средство обмена визитками научилось переключать домашний телевизор.

Пульт из неправильного порта

Здесь кроется любопытный технический нюанс. Обычный пульт ДУ и порт IrDA задействуют практически идентичный диапазон инфракрасного излучения, но «общаются» совершенно по-разному. Пульт не передает мегабитные потоки напропалую: он модулирует несущую частоту порядка 36–40 килогерц пачками импульсов и пауз. К примеру, в популярном протоколе NEC пакет длится около 560 микросекунд, а нули и единицы различаются длительностью последующей паузы.

Телевизионный приемник жестко заточен под эту специфику. Внутри него установлены фотодиод, схема автоматической регулировки усиления и узкополосный фильтр, настроенный на конкретную несущую (чаще 38 кГц). Он успешно отсекает фоновую засветку и уверенно вытягивает слабые посылки с нескольких метров. IrDA работает диаметрально противоположным образом: принимает короткие импульсы без всякой несущей и требует широкой полосы пропускания, необходимой для сотен килобит. Узкополосный фильтр от пульта туда не установишь.

Как же OmniRemote заставляла Palm III имитировать пульт ДУ? Программа не пыталась отправить телевизору пакет по протоколу IrDA. Получив низкоуровневый доступ к железу, софт программно синтезировал необходимую последовательность импульсов. Известен схожий трюк для КПК Palm: порт открывали на скорости 115 200 бод и подбирали байтовые комбинации так, чтобы аппаратный кодер IrDA генерировал вспышки с периодом телевизионной несущей. В частности, поток байтов 0x5B применялся именно для эмуляции частоты около 38 килогерц.

Аппаратный формирователь Palm III принудительно обрезал каждый импульс до 1,6–2 микросекунд. Для IrDA это штатный режим, а для пульта — слишком малый рабочий цикл (duty cycle). В результате телевизор команды распознавал, но дальность страдала. Разработчики OmniRemote честно предупреждали, что встроенный ИК-диод КПК слабоват, и рекомендовали внешний усилитель. Зато программа умела обучаться: стоило направить на Palm обычный пульт и нажать клавишу, как утилита определяла несущую и запоминала рисунок посылки. В настройках можно было вручную корректировать частоту, причем 39,2 кГц создатели считали самым универсальным значением.

Пассажир в дисководе

Почему же инфракрасный порт оказался в каждом ноутбуке без мощных корпоративных лоббистов?

Всё просто: он стоил сущие гроши. Во второй половине девяностых подавляющее большинство системных плат ПК и ноутбуков комплектовалось микросхемой Super I/O, управлявшей дисководами, COM- и LPT-портами, клавиатурой и мышей. Производители логики просто добавили туда поддержку IrDA в качестве бонуса.

Дальнейшая арифметика элементарна. Контроллер уже распаян на плате. Трансивер обходится в один-два доллара. Отверстие в пластиковом корпусе стоит центы. Драйвер Microsoft распространяла бесплатно — ИК-драйвер для Windows 95 вышел в мае 1996 года и гарантировал связь в трехфутовой зоне под углом тридцать градусов.

Отказаться от порта означало сэкономить пару баксов и получить в спецификации строчку хуже, чем у конкурентов. Разумеется, никто на это не шел.

Статистика красноречива. По оценкам Laser Focus World, в 1997 году в мире реализовали около пятнадцати миллионов ноутбуков, причем 97 процентов из них несли на борту инфракрасный порт. В сегменте мобильных телефонов показатель тогда не превышал одного процента, но вскоре они наверстали упущенное лавинообразно. К 2000 году ассоциация насчитала свыше 300 миллионов устройств с фирменным логотипом, а годом позже профильные издания прогнозировали 1,3 миллиарда к 2003-му.

Даже стационарные десктопы не избежали этой участи. Загляните в документацию к материнской плате ASUS P2B 1998 года: на текстолите красуется пятиштырьковый разъем IR, а в BIOS присутствует пункт «UART2 Use Infrared». Сам модуль с окошком приходилось докупать отдельно, но разводка на плате была бесплатной, и разъемы устанавливали повсеместно.

Портом обзавелись даже цифровые камеры — например, Sony DSC-F1 из октябрьского релиза 1996 года. Правда, японские рецензенты отмечали, что передача снимков по световому лучу оказалась медленнее, чем по обычному кабелю последовательного интерфейса.

Компания Apple тоже экспериментировала с технологией, но ее роман с IrDA оказался недолгим. Первый iMac, вышедший в августе 1998 года, щеголял 4-мегабитным ИК-портом, но уже в январской ревизии 1999-го окошко исчезгло. Всего пять месяцев. Причем Apple заменила оптику не на абстрактный интерфейс, а на USB, сделав его основным портом для периферии. Портативные компьютеры Mac удерживали технологию до весны 2002 года, после чего отказались и от нее. Вскоре примеру купертиновцев последовала вся индустрия.

Мегабиты, мегабиты

Еще в октябре 1995 года ассоциация ратифицировала скоростные стандарты 0,576, 1,152 и 4 мегабита в секунду. Четырехмегабитный режим получил обозначение FIR (Fast Infrared). И вот тут сказка о дешевом и сердитом решении подошла к концу.

На скоростях от четырех мегабит стандартный UART уже не справлялся. Биты кодировались позиционно: каждые два бита транслировались в один из четырех временных слотов, куда помещался световой импульс длительностью 125 наносекунд. Контрольная сумма вычислялась по 32-битному алгоритму. ПК-контроллеры такого уровня требовали поддержки FIFO и непосредственного доступа к памяти (DMA), поскольку обрабатывать четырехмегабитный поток побайтно через прерывания было непосильно для процессоров того времени.

Для FIR требовался отдельный контроллер и более дорогой трансивер. Первым универсальным модулем, перекрывающим диапазон от 2400 бод до 4 мегабит, стал HP HSDL-1100.

В 1998 году HP продемонстрировала 16 мегабит в секунду, а в 1999-м комитет IrDA утвердил этот стандарт под именем VFIR, задействовав метод модуляции от исследователей IBM. Позже изменения зафиксировали в спецификации физического уровня, а Windows XP нативно поддерживала и 4, и 16 мегабит. Казалось бы, победа.

Но возникал закономерный вопрос: а было ли с кем общаться этому скоростному порту?

С мобильными телефонами — нет. В телефонах обычно устанавливали SIR на 115 килобит, реже — MIR на скорости чуть больше мегабита (как в Sony Ericsson T610). Режим FIR туда не мигрировал не из-за стоимости трансивера, а из-за ограничений чипсетов: четырехмегабитные контроллеры с DMA в мобильные процессоры никто не интегрировал. Японские обозреватели подсчитали, что перебросить полумегабайтный снимок с телефона на скорости 115 килобит занимало от 50 до 100 секунд, а то и дольше.

С принтерами ситуация обстояла аналогично. Культовый LaserJet 5P образца 1995 года принимал данные на скорости 115 килобит. В результате скоростной порт ноутбука в большинстве случаев вынужден был общаться с медленным «собеседником» на черепашьей скорости стандартного COM-порта.

Там же, где оба конца линии поддерживали честные четыре мегабита, в дело вступала та самая «пауза на кофе». Исследователи Борнмутского университета Вицас и Букувалас в 2003 году рассчитали: при задержке разворота в 10 миллисекунд и стандартных настройках четырехмегабитный линк демонстрировал реальную эффективность на уровне 0,59. Сорок процентов времени канал тратил на переключение направлений и ожидание. Тонкой настройкой длины кадров этот показатель удавалось поднять до 0,96, но в реальной жизни дефолтные параметры никто не трогал — работало же.

Так и сосуществовали: на бумаге красовались 4, а затем 16 мегабит, тогда как реальная скорость всецело зависела от размеров пакетов, размеров окон и задержек переключения, зачастую оказываясь намного ниже паспортных значений.

Стоп-кадр: 2003

И тем не менее, дела у технологии шли неплохо. Давайте зафиксируем расстановку сил в 2003 году.

• Мобильные телефоны. Согласно каталогам GSMArena, инфракрасный порт присутствовал более чем в 60 процентах моделей 2003 года. Речь идет о доле моделей, а не тиражах: бюджетные хиты вроде Nokia 1100 или 3310 выпускались без него. Зато флагманы вроде Nokia 6600, Sony Ericsson T610, Siemens S55 или рабочая лошадка деловых людей Nokia 6310i (использовавшаяся командированными как GPRS-модем через IrCOMM) поголовно оснащались заветным глазком.

• Ноутбуки. В марте 2003 года корпорация Intel запустила мобильную платформу Centrino, сделав Wi-Fi обязательным стандартом. Однако культовый ThinkPad T40 — один из первых ноутбуков на Centrino — по-прежнему сходил с конвейера с четырехмегабитным ИК-портом. Беспроводную сеть добавили, но IrDA демонтировать не стали.

А что же Bluetooth? Спецификацию 1.0 приняли летом 1999 года, и аналитики Dataquest тут же прогнозировали появление технологии в 79 процентах телефонов к 2002-му. По факту к указанному сроку доля составляла скромные четыре процента. Чипы обещали продавать по пять долларов, но в июне 2001 года журнал Computerworld констатировал, что реальная стоимость компонентов для производителей колеблется от 27 до 50 долларов, составляя в среднем 30 USD.

В сентябре того же года компания Ericsson признавала: внедрение Bluetooth обходится в 15–25 долларов, тогда как целевой показатель составлял те самые пять. Инфракрасный же модуль неизменно стоил доллар-два. К 2004 году, по подсчетам EE Times, базовый чип Bluetooth подешевел до пяти долларов, но с учетом обвязки и антенн готовое решение все равно многократно превосходило оптический аналог по цене. По оценкам Strategy Analytics, за 2003 год в мире реализовали 516 миллионов телефонов и всего 69 миллионов Bluetooth-чипов для всех типов устройств вместе взятых.

Скорость передачи. Стандарт Bluetooth 1.1 обеспечивал полезный поток до 721 килобита в секунду, а готовящаяся версия 2.0 обещала до трех мегабит на физическом уровне. IrDA к тому моменту уже семь лет предлагала четыре мегабита в ноутбуках и шестнадцать по спецификации. Собственное радио Bluetooth так и не превзошло FIR по пиковой скорости — 24 мегабита в версии 3.0 (2009 год) ему одолжил стандарт Wi-Fi.

В декабре 2002 года южнокорейский оператор SK Telecom запустил сервис мобильных платежей: пользователь направлял телефон на терминал, и транзакция Visa уходила по световому лучу. Технология носила название IrFM (Point and Pay). Производители активно выпускали софтверные стеки, а исполнительный директор ассоциации Рон Браун вскоре отчитывался о продаже более 200 миллионов телефонов с IrDA за один лишь 2004 год.

Скрытый текст

В те годы на каждой презентации повторяли еще один аргумент: инфракрасный порт внедряют потому, что радиоизлучение запрещено в больницах и на борту самолетов. Возможно, для кого-то это имело значение, но главный козырь звучал куда прозаичнее. Оптический передатчик юридически не приравнивался к радиостанции, не требуя лицензий на частоты ни в одной юрисдикции. Компания Vishay формулировала это предельно прямо: продавайте устройства с IrDA по всему миру без регуляторных ограничений. Для вендора, поставляющего аппаратуру на четыре десятка рынков, это весомее любых больниц.

Итог очевиден. Себестоимость кратно ниже. Паспортная скорость выше. Установленная база исчисляется сотнями миллионов устройств, в то время как Bluetooth лишь наращивает скромные десятки миллионов чипов ежегодно. Никаких бюрократических согласований радиочастот. Софт встроен в большинство настольных ОС. По всем формальным признакам IrDA выглядела непобедимой.

Что же пошло не так?

Свет не проходит сквозь карман

Любопытно, что первопроходцем в мире Bluetooth стал вовсе не телефон и не ноутбук. Пятнадцатого ноября 1999 года компания Ericsson продемонстрировала гарнитуру HBH-10: двадцать граммов веса, радиус действия десять метров, а телефон при этом спокойно покоится в кармане брюк. Именно этот последний фактор оказался судьбоносным, хотя осознали это не сразу.

Скрытый текст

Первое время Bluetooth-гарнитура казалась бессмысленной без аналогичного модуля в самом телефоне, поэтому в комплекты ранних моделей вкладывали специальные адаптеры. Впрочем, уже с 2000 года на рынок вышли телефоны со встроенными чипами.

Обратите внимание: Bluetooth занял ту нишу, где ИК-связь конкурировать была неспособна. Технически IrDA позволяла передавать голосовой трафик (спецификация IrMC 1.1 даже описывала телефонию с быстрым переключением направлений), но для беспроводной гарнитуры это тупик. Порты должны находиться в зоне прямой видимости, канал постоянно переключается, а телефон нельзя оставить в кармане. Для гарнитур, стремительно завоевывавших популярность, свет подходил меньше всего.

Дальше — больше. Инфракрасный луч не пробивает ткань пиджака. Не проникает сквозь стенку сумки. Не огибает край стола. Любой сеанс связи по протоколу IrDA начинался с ритуала: извлечь оба девайса, водрузить на ровную поверхность и аккуратно сориентировать окошки в пределах 15-градусного конуса.

На той же Nokia 6110 имелась двухпользовательская «Змейка», работавшая через инфракрасный порт. Создатель игры Танели Арманто позже вспоминал, что большинство владельцев предпочитали одиночный режим либо вовсе не подозревали о сетевой функции. Укладывать два телефона носами друг к другу на столе — не самый естественный сценарий для развлечений.

Bluetooth же, отбросив первичную процедуриру сопряжения, избавлял от необходимости целиться устройствами. Да, разовый обмен с незнакомым аппаратом требовал определенной возни (включить видимость, обнаружить девайс, ввести PIN), но в дальнейшем связь устанавливалась автоматически и без всякой оптической ориентации в пространстве.

Что касается скорости: номинальные 721 килобит Bluetooth против 4 мегабит FIR уступали лишь на бумаге. Рядовой потребитель пользовался телефоном со стандартом SIR на 115 килобит. На этом фоне Bluetooth 1.1 выглядел вшестеро быстрее по спецификации и кратно шустрее на практике, работая прямо из кармана.

Журнал Forbes в декабре 2003 года подсчитал, что семь из каждых десяти выпущенных Bluetooth-чипов монтировались именно в мобильные телефоны, а не в ноутбуки.

Нельзя не упомянуть и безопасность. На канальном уровне IrDA не имела ни аутентификации, ни шифрования. Как отмечали исследователи, конфиденциальность обеспечивалась самой геометрией луча: видишь мой порт — значит, вижу и я тебя. Никаких PIN-кодов и спаривания. Геометрия вместо криптографии.

Конечно, абсолютной защиты не было: отраженный свет теоретически можно перехватить, а мощная оптика позволяла считывать луч с другого конца помещения. Но это уже шпионские страсти, тогда как от случайного соседа по столику в кафе геометрия защищала надежно.

Разработчикам Bluetooth пришлось закладывать в базовую полосу и PIN-коды, и спаривание, и шифрование. Не от хорошей жизни: радиоволны из кармана не позволяют визуально определить собеседника. Зато пользоваться получившейся сетью можно было вслепую.

Существовала у световой технологии и вполне реальная уязвимость. В августе 2001 года корпорация Microsoft выпустила бюллетень MS01-046: поврежденный IrDA-пакет, отправленный с расстояния вытянутой руки, приводил к перезагрузке Windows 2000. Впрочем, злоумышленнику требовалось физически находиться поблизости, что существенно сужало круг потенциальных угроз.

Кабель быстрее всех

Bluetooth триумфально забрал себе голосовой трафик и потеснил ИК-связь в обмене мелкими файлами. Однако главный сценарий использования — синхронизация телефона с ПК, перекачка музыки и фотографий — ушел вовсе не ему.

Эту нишу захватил провод. В октябре 2000 года, спустя полгода после релиза USB 2.0, консорциум USB-IF утвердил разъем mini-USB, продиктованный необходимостью уменьшить габариты интерфейса в мобильных аппаратах. Компания Nokia с 2002 года продвигала собственный Pop-Port для подключения по шине USB, а с 2005-го начала переходить на стандартный mini-USB. В январе 2007-го появился спецификационный стандарт micro-USB, и к концу того же года он прописался в первых телефонах финского бренда.

В феврале 2009-го семнадцать ведущих игроков рынка, включая Nokia, Motorola, Samsung и Sony Ericsson, подписали соглашение в рамках GSMA о переходе на единое зарядное устройство с разъемом micro-USB. Один кабель для питания и синхронизации.

Что это сулило инфракрасной связи? Передача мегабайта данных по протоколу SIR занимала полторы минуты по документам и до трех в реальной жизни. По шине USB 1.1 — около секунды. Честно говоря, первые кабели Nokia для бюджетных аппаратов (например, DKU-5) представляли собой переходники USB на последовательный порт с теми же 115 килобитами. Но они выигрывали у светового луча за счет надежности — провод не обрывался от случайного движения руки. Полноценный же USB внедрялся в смартфонах, а у Motorola (с 2004 года) и остальных производителей (после 2009-го) этот же кабель одновременно заряжал батарею. Инфракрасный порт проиграл не Bluetooth, а универсальному проводу, который пользователь и так подключал ежедневно.

На стороне компьютеров шел аналогичный процесс. Индустрия постепенно избавлялась от устаревших интерфейсов (legacy-портов). Инициатива PC 99 активно продвигала шины USB и CardBus взамен классических COM и LPT, хотя IrDA в спецификациях еще значилась. Программа PC 2001 ужесточила требования к ПК, сделав их фактически безмодемными и безоконными в плане устаревшей периферии. ИК-порт пережил соседей по микросхеме Super I/O ненадолго — общий тренд неизбежно вел к его закату.

Когда ноутбук перестал быть коллекцией специализированных разъемов на все случаи жизни, инфракрасное окошко исчезло за компанию с COM-портом, перестав быть обязательным элементом спецификации.

Последний сценарий

Оставался последний бастион — беспроводная печать документов и обмен файлами между двумя лэптопами. Его окончательно разрушил Wi-Fi.

С появлением платформы Centrino стандарт Wi-Fi стремительно превратился в обязательное оснащение каждого мобильного компьютера. Файлы между машинами потекли через общие сетевые папки, а вскоре их окончательно вытеснили копеечные USB-флешки, к середине нулевых заполнившие каждый карман. Печать перешла на сетевые принтеры. Надобность укладывать ноутбуки вплотную друг к другу отпала.

Показательно, что основной обвал популярности IrDA в лэптопах и телефонах пришелся на 2007–2008 годы — буквально на два поколения модельных рядов.

Взгляните на даты. ThinkPad T60 (2006 год) еще с портом, а модель T61 (2007-го) уже без него. Dell Latitude D520 (2006) содержит пункт Fast IR в BIOS, а Latitude E6400 (2008) лишена этой опции.

Toshiba Tecra M10 (2008) оснащалась устаревшим COM-портом, но инфракрасный модуль из нее исключили. Fujitsu продержалась дольше остальных: LifeBook E8420 2008 года выпуска все еще описывает порт в руководстве.

В телефонах наблюдалась та же картина. Sony Ericsson K810 (февраль 2007-го) выходил с портом, а K850 (осень того же года) — уже без него. Смартфон HTC TyTN (2006) нес ИК-порт, а TyTN II (2007) — нет. Культовая Nokia N95 в марте 2007-го совмещала на борту вообще всё: IrDA, Bluetooth 2.0, Wi-Fi и mini-USB. Но вышедшая в ноябре того же года N82 лишилась оптического окошка. Последними оплотами финского гиганта стали бизнес-аппараты E66 и E71, представленные в июне 2008-го.

Выпущенный летом 2007 года iPhone изначально не имел инфракрасного порта, а в среде Android стандартный стек и API для такой связи отсутствовали напрочь. Исключение составляла лишь японская специфика, к которой мы еще вернемся.

Почему это произошло повсеместно и в один момент? Порт беспроводной связи ценен лишь тогда, когда есть с кем устанавливать соединение. Как только лэптопы обзавелись Wi-Fi, а телефоны — Bluetooth и USB, инфракрасный глазок на каждом устройстве оказался обречен общаться лишь с аналогичным рудиментом на другом аппарате. Их количество сокращалось с каждым кварталом, превращая оставшиеся порты в бесполезный балласт.

Сыграл роль и конструктивный фактор. IrDA требовала отдельного прозрачного окна в корпусе устройства. В мобильных телефонах 2004–2007 годов свободное место на торцах стало на вес золота: там размещались слоты карт памяти, разъемы гарнитур, динамики, кнопки камеры и регулировки громкости. Выделять дефицитную площадь под невостребованный глазок казалось экономически нецелесообразным.

Тончайшая Motorola RAZR V3 (ноябрь 2004 года), ставшая одним из бестселлеров десятилетия, оснащалась Bluetooth и mini-USB, но не имела инфракрасного порта. Компания сделала ставку на радиоинтерфейс годом ранее в модели V600, и ультратонкому корпусу оптическое стекло было уже ни к чему. Трансивер стоил дешево, а ценное место на корпусе — дорого.

Японская оговорка

Вся описанная драма разворачивалась во всем мире за исключением одной страны. И это поистине уникальный сюжет.

В Японии первый универсальный IrDA-порт появился в 2000 году на аппарате Nokia NM502i, созданном для оператора DoCoMo. Роль оператора здесь ключевая. В начале нулевых компания Panasonic продолжила развитие линейки Ir-Kiss, а модель P503i (2001 год) уже поддерживала протокол IrMC 1.1 для пересылки контактов и расписаний. Идея прижилась настолько глубоко, что к 2007 году фраза «обменяться контактами» в Японии автоматически подразумевала наведение телефонных аппаратов инфракрасными глазками друг на друга.

Вопрос со скоростью тоже решили элегантно. В августе 2005 года оператор DoCoMo вместе с компаниями Sharp, ITX E-Globaledge и университетом Васэда внедрили профиль IrSimple. Пересылка полумегабайтного снимка сократилась с 4–11 секунд (в классическом IrDA на 4 Мбит) примерно до одной секунды. Аппаратная часть осталась прежней — разработчики просто переписали протокол.

Упрощенный вариант IrSS внедрили в принтеры Epson, Canon и телевизионную технику.

Дальше последовали цифры, в которые сложно поверить. Представленный в марте 2012 года Android-смартфон Sony Xperia acro HD комплектовался полноценным инфракрасным портом для передачи мультимедиа и записной книжки. Модель Fujitsu arrows NX F-02H вышла в декабре 2015-го с тем же рудиментом. Популярные в Японии «раскладушки» от Sharp и Fujitsu продавались с ИК-окошком вплоть до 2019 года (Fujitsu F-01M дебютировала в ноябре 2019-го). Лишь у ее преемницы, модели F-41C образца 2022 года, в спецификациях наконец появился прочерк.

Почему так вышло именно в Японии? Облик мобильных устройств там определяли сотовые операторы, а DoCoMo годами последовательно насаждала инфракрасный стандарт в экосистеме — вероятность обнаружить порт у собеседника была близка к ста процентам. Технология Bluetooth в японских телефонах приживалась медленно, поэтому световой луч обладал реальным сетевым эффектом: им действительно постоянно пользовались.

К слову, обмен визитками — один из немногих сценариев, где сближение телефонов выглядит предельно естественным: два человека стоят лицом к лицу, обмениваясь контактами, смотрят друг на друга, а процедура занимает секунду. В стране, где бумажная визитка — священный ритуал, инфракрасный порт занял нишу, где им пользоваться действительно удобно.

Гигабит на шести сантиметрах

Пока массовые телефоны и ноутбуки избавлялись от ИК-окошек, сам стандарт продолжал развиваться. Около 2006 года комитет согласовал спецификацию UFIR со скоростью почти сто мегабит, однако до коммерческих чипов дело не дошло. В 2009-м приняли стандарт Giga-IR, обеспечивавший от 512 мегабит до 1,024 гигабита в секунду. В июле 2009 года оператор KDDI демонстрировал на токийской выставке передачу ста мегабайт данных за одну секунду.

Правда, дальность связи Giga-IR по спецификации сократилась до шести сантиметров (а на практике производители заявляли о пяти). Корпорация Fraunhofer IPMS в 2014 году отчитывалась о лабораторном создании оптического модуля на 10 гигабит в секунду, но это относилось к смежной ветке беспроводной оптической связи. Компания Sony еще в 2008-м представила технологию TransferJet: 560 мегабит на дистанции до трех сантиметров, но уже на радиочастотах.

Что здесь сказать? Метр при 115 килобитах, метр при шестнадцати мегабитах — а гигабитная итерация осознанно сменила парадигму, переключившись на шестисантиметровую зону. Перед ней стояла единственная задача: мгновенно перебросить огромный массив данных на сверхмалом расстоянии. Но на такой дистанции проще применить обычный провод USB, которому не страшны ни яркий свет, ни плотная ткань одежды.

Что осталось от луча

Юридическое лицо ассоциации еще долго числилось в американских реестрах, хотя реальная активность со временем сошла на нет. Доменное имя IrDA перекупили сторонние лица, а от самой организации в открытом доступе остались лишь архивы спецификаций. Тем не менее, технологическое наследие стандарта оказалось богаче, чем кажется на первый взгляд.

Протокол OBEX пережил саму IrDA и десятилетиями применялся в профилях Bluetooth для обмена файлами и карточками. Формат визиток vCard массово пошел в народ именно благодаря инфракрасным КПК и телефонам с протоколом IrMC, а Bluetooth унаследовал этот сценарий вместе с сопутствующими протоколами.

Операционные системы расставались с оптическим наследием без энтузиазма. Выпущенная в июле 2015 года Windows 10 лишилась стека IrDA, но уже в ноябрьском обновлении его вернули после жалоб пользователей. Начиная с версии 1903 стек перевели в статус компонента по требованию с пометкой «требуется только для устаревшего оборудования». В Windows 11 этот код присутствует до сих пор.

Разработчики дистрибутивов Linux поступили радикальнее. В августе 2017 года Грег Кроа-Хартман признал стек ненужным балластом, а с релизом ядра 4.17 в июне 2018-го его вычистили целиком. Причина банальна: код годами никто не поддерживал и не исправлял. Владельцам раритетной периферии предложили реализовывать поддержку на уровне пользовательского пространства.

Где IrDA живет по сей день

Здесь требуется сделать важную оговорку. IrDA скончалась как массовый интерфейс потребительской электроники, но вовсе не исчезла из специализированной техники. В марте 2024 года компания Vishay обновила сразу пять серийных линеек трансиверов IrDA (со скоростью до 115,2 кбод и метровой дальностью), отдельно подчеркнув планы по их долгосрочному выпуску. Среди целевых рынков производитель называет приборы учета энергии, медицинское оборудование и промышленную автоматику.

Наглядный пример из медицины обнаружился в актуальных руководствах: портативный тимпанометр MedRx Otowave 102 для диагностики органов слуха по-прежнему оснащен аппаратным интерфейсом IrDA на 9600 бод. Через него результаты обследования передаются на совместимый принтер или в компьютерную систему. Производитель поясняет выбор оптики просто: подобный интерфейс исключает электрические риски при сопряжении с медоборудованием, питающимся от электросети.

В индустриальной сфере всё еще прозаичнее. В технической документации к газовым счетчикам Dresser MeterWare предписано подключать к ноутбуку USB-IrDA адаптер, совмещать его с оптическим окном прибора и считывать телеметрию с конфигурационными логами напрямую. Никакого Bluetooth или Wi-Fi — чистый IrDA через выносной донгл.

Тут неожиданно выясняется, что все недостатки инфракрасной связи оборачиваются достоинствами. Сервисному инженеру не нужно выискивать нужное устройство среди десятка соседних по радиоканалу: он просто подносит адаптер к конкретному счетчику. Гальваническая развязка абсолютная. Держать радиомодуль постоянно активным не требуется. Скорости 115 килобит для выгрузки журналов событий и параметров хватает с избытком. В смартфонах этот сценарий умер, но в приборостроении и медицине он живее всех живых.

Скрытый текст

Существует еще одна ветка, которую нередко путают с IrDA. Речь об оптическом порте на электрических счетчиках по стандарту IEC 62056-21: та же ближняя инфракрасная зона, магнитная головка на корпусе, сеанс связи со стартовой скоростью 300 бод. Ряд измерительных приборов задействует аналогичный простой оптический интерфейс. Внешне всё это напоминает ранние версии IrDA и порой использует схожие физические принципы, однако полноценного стека протоколов IrLAP/IrLMP там нет. Именно поэтому подобные интерфейсы следует отличать от классического стандарта IrDA.

Да и само железо никуда не делось. Корпорация Vishay продолжает отгружать SIR-трансиверы, а в 2024 году обновила серии TFBS4xx и TFDU4xx, гарантировав их долгосрочную доступность. Инфракрасные диоды в Samsung Galaxy S4 или смартфонах Xiaomi сюда не относятся — это пульты ДУ, они умеют лишь вещать в одну сторону и с IrDA несовместимы (как и порты в тамагочи Furby 1998 года или Game Boy Color, где игра дергала светодиод напрямую через регистр). Свет как способ передачи байтов пережил сам стандарт.

Заключение

Инфракрасный порт стоил дешевле Bluetooth, долгое время превосходил его по паспортной скорости, не занимал радиочастотный спектр и присутствовал вожмиллиардной армии устройств. Но наше поверхностное сравнение мегабит и ценников лукаво. Реальный пользователь оценивал технологию по иному критерию: нужно ли доставать телефон из кармана, выцеливать окошко и замирать на пару минут.

В таблицах 2003 года IrDA выглядела безупречно. Однако в сухие строки спецификаций никак не умещались ее фундаментальные изъяны: свет не проникает сквозь карман, связь требует жесткой видимости, а аппараты необходимо физически сопрягать в пространстве.

Bluetooth победил не красивыми цифрами в отчетах, а сценариями использования. Он функционировал без прямой видимости, обеспечивал нормальный двусторонний трафик, запоминал сопряженные устройства и предлагал базовое шифрование. Главный вопрос сводился к простому принципу: что обязан сделать человек ради установления связи? И со временем ответ все чаще звучал как «ничего». А окончательный крест на технологии поставили стандарты USB и Wi-Fi, забравшие оставшиеся сценарии за счет скорости и абсолютного удобства.

В общем, если в недрах вашего стола пылится ноутбук 2005 года и старенькая Nokia 6310i — положите их глазками друг к другу. Скорее всего, они по-прежнему друг друга увидят. Только не дышите.

---

Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.
Эксклюзивно для читателей SE7ENа мы даем бонус 10% при первом пополнении.

 

Источник