Tosidig (telekommunikasjon) - Duplex (telecommunications)

Et tosidig kommunikasjonssystem er et punkt-til-punkt- system som består av to eller flere tilkoblede parter eller enheter som kan kommunisere med hverandre i begge retninger. Duplekssystemer brukes i mange kommunikasjonsnettverk, enten for å tillate samtidig kommunikasjon i begge retninger mellom to tilkoblede parter eller for å gi en omvendt vei for overvåking og fjernjustering av utstyr i feltet. Det er to typer tosidig kommunikasjonssystemer: full dupleks (FDX) og halv dupleks (HDX).

I et full dupleks system kan begge parter kommunisere med hverandre samtidig. Et eksempel på en full dupleksenhet er vanlig gammel telefontjeneste ; partene i begge ender av en samtale kan snakke og bli hørt av den andre parten samtidig. Høretelefonen gjengir talen til den eksterne parten mens mikrofonen sender talen til den lokale parten. Det er en toveiskommunikasjonskanal mellom dem, eller strengere sagt, det er to kommunikasjonskanaler mellom dem.

I et halvdupleks- eller semiduplex- system kan begge parter kommunisere med hverandre, men ikke samtidig; kommunikasjonen er en retning om gangen. Et eksempel på en halv dupleksenhet er en walkie-talkie , en toveis radio som har en trykk-og-snakk- knapp. Når den lokale brukeren vil snakke med den eksterne personen, trykker de på denne knappen, som slår på senderen og slår av mottakeren, og forhindrer dem i å høre den eksterne personen mens de snakker. For å lytte til den eksterne personen slipper de knappen, som slår på mottakeren og slår av senderen.

Systemer som ikke trenger dupleksfunksjon, kan i stedet bruke enkeltsidig kommunikasjon , der en enhet sender og de andre bare kan lytte. Eksempler er kringkastingsradio og fjernsyn, garasjeportåpnere , babymonitorer , trådløse mikrofoner og overvåkingskameraer . I disse enhetene er kommunikasjonen bare i én retning.

Halv dupleks

En enkel illustrasjon av et halv dupleks kommunikasjonssystem

Et halv dupleks (HDX) system gir kommunikasjon i begge retninger, men bare én retning om gangen, ikke samtidig i begge retninger. Vanligvis, når en part begynner å motta et signal, må den vente på at overføringen er fullført, før den svarer.

Et eksempel på et halvdupleksystem er et topartisystem som en walkie-talkie , der man må bruke "over" eller et annet tidligere angitt søkeord for å indikere slutten på overføringen og sikre at bare én part sender om gangen. En analogi for et halvdupleksystem ville være en enfelts veistrekning med trafikkledere i hver ende. Trafikk kan flyte i begge retninger, men bare én retning av gangen, regulert av trafikkansvarlige.

Halv dupleks systemer brukes vanligvis for å spare båndbredde siden bare en enkelt kommunikasjonskanal er nødvendig og deles vekselvis mellom de to retningene. For eksempel krever en walkie-talkie bare en enkelt frekvens for toveiskommunikasjon, mens en mobiltelefon , som er en full dupleksenhet, vanligvis krever to frekvenser for å bære de to samtidige stemmekanalene, en i hver retning.

I automatiske kommunikasjonssystemer som toveis datakoblinger kan tidsdelingsmultipleksering brukes til tidstildelinger for kommunikasjon i et halvdupleksystem. For eksempel kan stasjon A i den ene enden av datalinken få lov til å sende i nøyaktig ett sekund, deretter kan stasjon B i den andre enden tillates å sende i nøyaktig ett sekund, og deretter gjentar syklusen. I denne ordningen blir kanalen aldri forlatt inaktiv.

I halv dupleks systemer, hvis flere enn én part sender samtidig, oppstår det en kollisjon , noe som resulterer i tapte eller forvrengte meldinger.

Full duplex

En enkel illustrasjon av et full dupleks kommunikasjonssystem. Full dupleks er ikke vanlig i håndholdte radioer som vist her på grunn av kostnaden og kompleksiteten ved vanlige tosidige metoder, men brukes i telefoner , mobiltelefoner og trådløse telefoner .

Et fullduplekssystem (FDX) tillater kommunikasjon i begge retninger, og i motsetning til halv dupleks lar dette skje samtidig.

Land-linje telefon nettverk er full dupleks siden de tillater både innringere til å snakke og bli hørt på samme tid. Full dupleksdrift oppnås på en to-leders krets ved bruk av en hybridspole i en telefonhybrid . Moderne mobiltelefoner er også full dupleks.

Det er et teknisk skille mellom full dupleks kommunikasjon, ved å bruke en enkelt fysisk kommunikasjonskanal for begge retninger samtidig og dual-simplex kommunikasjon som bruker to forskjellige kanaler, en for hver retning. Fra brukerperspektivet spiller den tekniske forskjellen ingen rolle, og begge variantene blir ofte referert til som full dupleks .

Mange Ethernet- tilkoblinger oppnår full dupleksoperasjon ved samtidig bruk av to fysiske tvunnede par inne i samme kappe, eller to optiske fibre som er direkte koblet til hver nettverksenhet: ett par eller fiber er for mottak av pakker, mens den andre er for sending pakker. Andre Ethernet-varianter, for eksempel 1000BASE-T, bruker de samme kanalene i hver retning samtidig. Uansett, med full dupleksdrift, blir selve kabelen et kollisjonsfritt miljø og dobler maksimal total overføringskapasitet som støttes av hver Ethernet-tilkobling.

Full dupleks har også flere fordeler i forhold til bruk av halv dupleks. Siden det bare er en sender på hvert tvunnede par, er det ingen stridigheter og ingen kollisjoner, så tiden er ikke bortkastet ved å måtte vente eller overføre rammer. Full overføringskapasitet er tilgjengelig i begge retninger fordi sende- og mottaksfunksjonene er separate.

Noen datamaskinbaserte systemer på 1960- og 1970-tallet krevde full dupleksanlegg, selv for halv dupleksdrift, siden deres avstemnings- og svarordninger ikke kunne tolerere de små forsinkelsene i å reversere overføringsretningen i en halv duplekslinje.

Ekkokansellering

Full dupleks lydsystemer som telefoner kan skape ekko, noe som distraherer brukerne og hindrer ytelsen til modemer. Ekko oppstår når lyden som kommer fra den fjerne enden kommer ut av høyttaleren i den nærmeste enden og går inn i mikrofonen der og deretter sendes tilbake til den fjerne enden. Lyden dukker deretter opp igjen ved den opprinnelige kilden, men forsinket.

Ekkokansellering er en signalbehandlingsoperasjon som trekker fjerntliggende signal fra mikrofonsignalet før det sendes tilbake over nettverket. Ekkokansellering er viktig teknologi som gjør at modemer kan oppnå god full dupleksytelse. De V.32, V.34, V.56 og V.90 modem standarder krever ekko. Ekkokansellerer er tilgjengelige som både programvare og maskinvareimplementeringer. De kan være uavhengige komponenter i et kommunikasjonssystem eller integrert i kommunikasjonssystemets sentrale behandlingsenhet .

Emulering i full dupleks

Når kanaltilgangsmetoder brukes i punkt-til-flerpunkt- nettverk (for eksempel mobilnett ) for å dele kommunikasjonskanaler forover og bakover på det samme fysiske kommunikasjonsmediet, er de kjent som tosidige metoder.

Tidsdeling tosidig

Tidsdelings dupleks (TDD) er anvendelsen av tidsdelingsmultipleksering for å skille ut- og retursignaler. Den emulerer full dupleks kommunikasjon over en halv dupleks kommunikasjonslenke.

Tidsdeling dupleks er fleksibel i tilfelle der det er asymmetri av datahastigheter eller utnyttelse av opp- og nedkoblinger . Etter hvert som mengden oppkoblingsdata øker, kan mer kommunikasjonskapasitet tildeles dynamisk, og etter hvert som trafikkbelastningen blir lettere, kan kapasiteten tas bort. Det samme gjelder i nedlink -retningen.

Overføringsgapet for overføring/mottak (TTG) er gapet (tiden) mellom en nedlink -burst og den påfølgende opplink -burst. På samme måte er mottag/send overgangsspalten (RTG) gapet mellom en opplink -burst og den påfølgende nedlink -burst.

Eksempler på tidsdeling-tosidig systemer inkluderer:

Frekvensdeling dupleks

Frekvensdeling dupleksering (FDD) betyr at senderen og mottakeren bruker forskjellige bærefrekvenser . Metoden brukes ofte i skinkeradiooperasjon , der en operatør prøver å bruke en repeaterstasjon . Repeaterstasjonen må være i stand til å sende og motta en overføring samtidig og gjør det ved å endre frekvensen litt ved hvilken den sender og mottar. Denne modusen kalles dupleksmodus eller forskyvningsmodus .

Uplink og downlink sub-bånd sies å være atskilt med frekvensforskyvningen . Frekvensdeling dupleks kan være effektiv i tilfelle symmetrisk trafikk. I dette tilfellet har tidsdeling dupleks en tendens til å kaste bort båndbredde under overgangen fra overføring til mottak, har større iboende latens og kan kreve mer komplekse kretser .

Duplekssystemer med frekvensdeling kan utvide rekkevidden ved å bruke sett med enkle repeaterstasjoner fordi kommunikasjonen som sendes på en enkelt frekvens alltid beveger seg i samme retning.

En annen fordel med frekvensdeling dupleks er at det gjør radioplanlegging enklere og mer effektivt siden basestasjoner ikke "hører" hverandre (som de sender og mottar i forskjellige underbånd) og derfor normalt ikke vil forstyrre hverandre. Motsatt, med tidsdeling-tosidig-systemer, må det tas hensyn til å holde vaktider mellom nabobasestasjoner (noe som reduserer spektral effektivitet ) eller for å synkronisere basestasjoner, slik at de vil sende og motta samtidig (noe som øker nettverkskompleksiteten og koster derfor og reduserer fleksibiliteten ved tildeling av båndbredde ettersom alle basestasjoner og sektorer vil bli tvunget til å bruke det samme uplink/downlink -forholdet).

Eksempler på frekvensdelings duplekssystemer er:

Se også

Merknader

Referanser

Videre lesning