Duplex (távközlés) - Duplex (telecommunications)

A duplex kommunikációs rendszer egy pont-pont rendszer, amely két vagy több csatlakoztatott félből vagy eszközből áll, és amelyek mindkét irányban kommunikálhatnak egymással. A duplex rendszereket számos kommunikációs hálózatban alkalmazzák, vagy lehetővé teszik az egyidejű kommunikációt mindkét irányban két kapcsolt fél között, vagy fordított utat biztosítanak a terepi berendezések felügyeletéhez és távoli beállításához. Kétféle duplex kommunikációs rendszer létezik: full-duplex (FDX) és half-duplex (HDX).

A full-duplex rendszer, mindkét fél képes kommunikálni egymással párhuzamosan. A teljes duplex eszköz példája a sima régi telefonszolgáltatás ; a hívás mindkét végén lévő felek egyszerre beszélhetnek, és a másik fél meghallgathatja őket. A fülhallgató reprodukálja a távoli fél beszédét, miközben a mikrofon továbbítja a helyi fél beszédét. Kétirányú kommunikációs csatorna van közöttük, vagy szigorúbban véve két kommunikációs csatorna van közöttük.

Egy fél-duplex vagy félduplex rendszer, mindkét fél képes kommunikálni egymással, de nem egyidejűleg; a kommunikáció egy irány egy időben. A félduplex eszköz példája a walkie-talkie , egy kétirányú rádió , amely push-to-talk gombbal rendelkezik. Amikor a helyi felhasználó beszélni szeretne a távoli személlyel, megnyomja ezt a gombot, amely bekapcsolja az adót, és kikapcsolja a vevőt, megakadályozva, hogy beszéd közben hallja a távoli személyt. A távoli személy hallgatásához elengedik a gombot, amely bekapcsolja a vevőt és kikapcsolja az adót.

Azok a rendszerek, amelyeknek nincs szükségük duplex képességre, ehelyett használhatnak szimplex kommunikációt , amelyben az egyik eszköz továbbít, a másik pedig csak hallgathat. Ilyenek például a műsorszóró rádió és televízió, garázsnyitó , bébiőr , vezeték nélküli mikrofonok , és kamerákkal . Ezekben az eszközökben a kommunikáció csak egy irányban történik.

Félduplex

Image
Egy félig duplex kommunikációs rendszer egyszerű illusztrációja

A félduplex (HDX) rendszer mindkét irányban kommunikációt biztosít, de egyszerre csak egy irányba, nem egyszerre mindkét irányba. Általában, ha egy fél jeleket kezd fogadni, meg kell várnia az átvitel befejezését, mielőtt válaszolna.

A fél-duplex rendszerre példa egy két részes rendszer, például egy walkie-talkie , ahol az "over" vagy más, korábban kijelölt kulcsszó használatával kell jelezni az átvitel végét, és biztosítani kell, hogy egyszerre csak egy fél küldjön. A félduplex rendszer analógiája egy egysávos útszakasz lenne, amelynek mindkét végén forgalomirányítók lennének. A forgalom mindkét irányban folyhat, de egyszerre csak egy irányba, amelyet a forgalomirányítók szabályoznak.

Fél-duplex rendszereket szoktak használni a sávszélesség megtakarítására, mivel csak egyetlen kommunikációs csatornára van szükség, és felváltva oszlik meg a két irány között. Például egy walkie-talkie csak egyetlen frekvenciát igényel a kétirányú kommunikációhoz, míg a mobiltelefon , amely teljes duplex eszköz, általában két frekvenciát igényel a két egyidejű hangcsatorna hordozásához, egy-egy irányba.

Az olyan automatikus kommunikációs rendszerekben, mint a kétirányú adatkapcsolatok, az időosztásos multiplexelés használható a fél-duplex rendszer kommunikációjának időelosztására. Például az adatkapcsolat egyik végén lévő A állomásnak pontosan egy másodpercig kell adnia, majd a másik végén lévő B állomásnak egy másodpercig, majd a ciklus megismétlődik. Ebben a sémában a csatorna soha nem marad tétlen.

Fél-duplex rendszerekben, ha egynél több fél ad egyszerre, ütközés következik be, ami elveszett vagy torz üzeneteket eredményez.

Teljes duplex

Image
A teljes duplex kommunikációs rendszer egyszerű illusztrációja. A teljes duplex nem gyakori a kézi rádiókban, amint az itt látható, a közös duplex módszerek költsége és összetettsége miatt, de telefonokban , mobiltelefonokban és vezeték nélküli telefonokban használják .

A full-duplex (FDX) rendszer mindkét irányban lehetővé teszi a kommunikációt, és ellentétben a half-duplex-el, lehetővé teszi, hogy ez egyszerre történjen.

A vezetékes telefonhálózatok teljesen duplexek, mivel lehetővé teszik mindkét hívó számára, hogy egyszerre beszéljenek és halljanak. A full-duplex működést kétvezetékes áramkörön érik el , ha hibrid tekercset használnak a telefon hibridben . A modern mobiltelefonok is duplexek.

Technikai különbség van a full-duplex kommunikáció között, amely egyetlen fizikai kommunikációs csatornát használ mindkét irányban egyidejűleg, és a dual-simplex kommunikáció között, amely két különböző csatornát használ, egy-egy irányt. Felhasználói szempontból a technikai különbség nem számít, és mindkét változatot általában full duplexnek nevezik .

Sok Ethernet- kapcsolat teljes duplex működést tesz lehetővé, ha egyidejűleg két fizikai csavart érpárt használ ugyanabban a köpenyben, vagy két optikai szálat, amelyek közvetlenül kapcsolódnak az egyes hálózati eszközökhöz: az egyik pár vagy szál csomagok fogadására, a másik pedig küldésre szolgál csomagokat. Más Ethernet-változatok, például az 1000BASE-T ugyanazokat a csatornákat használják minden irányban egyszerre. Mindenesetre a full-duplex működés esetén maga a kábel ütközésmentes környezet lesz, és megduplázza az egyes Ethernet-kapcsolatok által támogatott maximális átviteli kapacitást.

A full-duplex több előnnyel is rendelkezik a half-duplex használatával szemben. Mivel minden csavart érpáron csak egy adó van, nincs vita és nincs ütközés, így nem vesztegeti az időt a várakozás vagy a keretek újraküldése. A teljes átviteli kapacitás mindkét irányban elérhető, mivel a küldési és fogadási funkciók külön vannak.

Az 1960-as és 1970-es évek néhány számítógépes rendszere teljes duplex szolgáltatást igényelt, még a fél-duplex működéshez is, mivel lekérdezési és válaszadási rendszereik nem tudták elviselni az átviteli irány megfordításának enyhe késedelmét egy fél-duplex vonalon.

A visszhang törlése

A full-duplex audiorendszerek, mint például a telefonok, visszhangot kelthetnek, ami elvonja a felhasználók figyelmét és akadályozza a modemek teljesítményét. A visszhang akkor jelentkezik, amikor a távoli végből származó hang a közeli végén jön ki a hangszóróból, és újra belép a mikrofonba, majd visszaküldi a távoli végbe. A hang ekkor újra megjelenik az eredeti forrás végén, de késik.

A visszhangszűrés egy jelfeldolgozó művelet, amely kivonja a távoli jelet a mikrofon jeléből, mielőtt az a hálózaton keresztül visszaküldésre kerül. A visszhangszűrés fontos technológia, amely lehetővé teszi a modemek számára a teljes duplex teljesítmény elérését. A V.32, V.34, V.56 és V.90 modem szabványok visszhangszűrést igényelnek. Az Echo gyorsító szoftveres és hardveres megvalósításként is elérhető. Ezek lehetnek önálló komponensek egy kommunikációs rendszerben, vagy integrálhatók a kommunikációs rendszer központi processzorába .

Teljes duplex emuláció

Amennyiben csatorna-hozzáférési módszereket használnak pont-többpont hálózatok (mint például a cellás hálózatok ) való osztására előre és hátra kommunikációs csatornát ugyanazon a fizikai kommunikációs közeget, azok ismertek, mint kétoldalas módszerekkel.

Időosztásos duplex

Az időosztásos duplexelés (TDD) az időosztásos multiplexelés alkalmazása a kimenő és a visszatérő jelek elkülönítésére. Teljes duplex kommunikációt emulál egy fél duplex kommunikációs kapcsolaton keresztül.

Az időosztásos duplexelés rugalmas abban az esetben, ha a felfelé és lefelé irányuló adatátviteli sebességek vagy kihasználtság aszimmetriája van . A felfelé irányuló adatmennyiség növekedésével több kommunikációs kapacitás osztható ki dinamikusan, és a forgalomterhelés csökkenésével a kapacitás elvehető. Ugyanez vonatkozik a lefelé irányuló irányra is.

Az átviteli/fogadási átmeneti rés (TTG) a lefelé irányuló és az azt követő felfelé irányuló kapcsolat közötti rés (idő). Hasonlóképpen, a fogadás/átvitel átmeneti rés (RTG) a felfelé irányuló kapcsolat és az azt követő lefelé irányuló kapcsolat közötti rés.

Példák az időosztásos duplex rendszerekre:

Frekvenciaosztásos duplex

A frekvenciaosztásos duplex (FDD) azt jelenti, hogy az adó és a vevő különböző vivőfrekvenciákkal működik . A módszert gyakran használják sonkás rádióműveletekben , amikor a kezelő ismétlőállomást próbál használni . Az ismétlőállomásnak képesnek kell lennie egyidejűleg küldeni és fogadni egy adást, és ezt úgy kell elvégezni, hogy kissé megváltoztatja az adás és a fogadás gyakoriságát. Ezt a működési módot duplex vagy offset módnak nevezik .

A felfelé és lefelé irányuló alsávokat a frekvenciaeltolással elválasztják . A frekvenciaosztásos duplexelés hatékony lehet szimmetrikus forgalom esetén. Ebben az esetben az időosztásos duplexelés hajlamos a sávszélesség elpazarolására az átvitelről a vételre történő átváltás során, nagyobb belső késéssel rendelkezik , és összetettebb áramkört igényelhet .

A frekvenciaosztásos duplex rendszerek egyszerű ismétlőállomások használatával bővíthetik tartományukat, mivel az egyetlen frekvencián továbbított kommunikáció mindig ugyanabba az irányba halad.

A frekvenciaosztásos duplexelés másik előnye, hogy megkönnyíti és hatékonyabbá teszi a rádiótervezést, mivel a bázisállomások nem „hallják” egymást (mivel különböző alsávokban adnak és vesznek), és ezért általában nem zavarják egymást. Ezzel szemben az időosztásos duplex rendszereknél ügyelni kell a szomszédos bázisállomások közötti őrzési idő betartására (ami csökkenti a spektrális hatékonyságot ), vagy szinkronizálni kell a bázisállomásokat, hogy azok egyszerre küldjenek és fogadjanak (ami növeli a hálózat összetettségét és ezért költséget jelent, és csökkenti a sávszélesség -elosztás rugalmasságát, mivel minden bázisállomás és szektor kénytelen ugyanazt a felfelé/lefelé mutató arányt használni).

Példák a frekvenciaosztásos duplex rendszerekre:

Lásd még

Megjegyzések

Hivatkozások

További irodalom