Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из полудуплекса )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Дуплексная система связи является точкой-точка системы , состоящей из двух или более соединенных сторон или устройств , которые могут взаимодействовать друг с другом в обоих направлениях. Дуплексные системы используются во многих сетях связи либо для обеспечения одновременной связи в обоих направлениях между двумя подключенными сторонами, либо для обеспечения обратного пути для мониторинга и удаленной настройки оборудования в полевых условиях. Существует два типа дуплексных систем связи: полнодуплексный (FDX) и полудуплексный (HDX).

В полнодуплексной системе обе стороны могут общаться друг с другом одновременно. Примером полнодуплексного устройства является старая простая телефонная связь ; стороны на обоих концах вызова могут говорить и быть услышанными другим абонентом одновременно. Наушник воспроизводит речь удаленного абонента, поскольку микрофон передает речь местного абонента. Между ними существует двусторонний канал связи, точнее говоря, между ними есть два канала связи.

В полудуплексном или полудуплексных системах, обе стороны могут общаться друг с другом, но не одновременно; общение идет в одном направлении. Пример полудуплексном устройства является рацией , двухстороннее радио , которое имеет толчок для разговора кнопки. Когда локальный пользователь хочет поговорить с удаленным человеком, он нажимает эту кнопку, которая включает передатчик и выключает приемник, не позволяя им слышать удаленного человека во время разговора. Чтобы слушать удаленного человека, они отпускают кнопку, которая включает приемник и выключает передатчик.

Системы, которым не нужна дуплексная связь, могут вместо этого использовать симплексную связь , при которой одно устройство передает, а другие могут только слушать. [1] Примерами являются радиовещание и телевидение, устройства открывания гаражных ворот , радионяни , беспроводные микрофоны и камеры наблюдения . В этих устройствах связь только в одном направлении.

Полудуплекс [ править ]

Простая иллюстрация полудуплексной системы связи

Полудуплексная система (HDX) обеспечивает связь в обоих направлениях, но только в одном направлении , в то время, а не одновременно в обоих направлениях. [1] Обычно, когда сторона начинает получать сигнал, она должна дождаться завершения передачи, прежде чем ответить.

Примером полудуплексной системы является двухсторонняя система, такая как рация , в которой нужно использовать "over" или другое ранее назначенное ключевое слово, чтобы указать конец передачи и гарантировать, что только одна сторона передает одновременно. Аналогом полудуплексной системы может быть однополосный участок дороги с диспетчерами движения на каждом конце. Трафик может течь в обоих направлениях, но только в одном направлении за раз, что регулируется диспетчерами трафика.

Полудуплексные системы обычно используются для экономии полосы пропускания, поскольку требуется только один канал связи, который попеременно используется в двух направлениях. Например, рация требует только одной частоты для двунаправленной связи, в то время как сотовый телефон , который является полнодуплексным устройством, обычно требует двух частот для передачи двух одновременных голосовых каналов, по одному в каждом направлении.

В системах автоматической связи, таких как двусторонние каналы передачи данных, мультиплексирование с временным разделением может использоваться для распределения времени для связи в полудуплексной системе. Например, станции A на одном конце линии передачи данных можно разрешить передачу ровно одну секунду, затем станции B на другом конце можно разрешить передачу точно в течение одной секунды, а затем цикл повторяется. В этой схеме канал никогда не остается свободным.

В полудуплексных системах, если более чем одна сторона передает одновременно, возникает коллизия , приводящая к потере или искажению сообщений.

Полный дуплекс [ править ]

Простая иллюстрация полнодуплексной системы связи. Полнодуплексный режим не является распространенным в портативных радиостанциях, как показано здесь, из-за стоимости и сложности обычных методов дуплексной связи, но используется в телефонах , мобильных и беспроводных телефонах .

Полнодуплексный система (FDX) обеспечивает связь в обоих направлениях, и, в отличие от полудуплексных, это позволяет происходить одновременно. [1]

Проводные телефонные сети являются полнодуплексными, поскольку они позволяют обоим вызывающим абонентам говорить и быть услышанными одновременно. Полнодуплексный режим достигается по двухпроводной схеме за счет использования гибридной катушки в телефонном гибриде . Современные сотовые телефоны также являются полнодуплексными. [2]

Технически существует различие между полнодуплексной связью, использующей один физический канал связи для обоих направлений одновременно, и двойной симплексной связью, которая использует два отдельных канала, по одному для каждого направления. С точки зрения пользователя техническая разница не имеет значения, и оба варианта обычно называют полнодуплексными .

Хорошая аналогия для полнодуплексной системы - это двухполосная дорога с одной полосой для каждого направления. Более того, в большинстве систем полнодуплексного режима, переносящих компьютерные данные, переданные данные не кажутся отправленными до тех пор, пока они не будут получены, и подтверждение не будет отправлено обратно другой стороной. Таким образом, такие системы реализуют надежные методы передачи.

Двусторонние радиостанции могут быть спроектированы как полнодуплексные системы, передающие на одной частоте и принимающие на другой; это также называется дуплексом с частотным разделением каналов. Дуплексные системы с частотным разделением каналов могут расширять свой диапазон за счет использования наборов простых ретрансляционных станций, поскольку сообщения, передаваемые на любой отдельной частоте, всегда проходят в одном и том же направлении.

Полнодуплексные соединения Ethernet работают за счет одновременного использования двух физических витых пар внутри одной оболочки, которые напрямую подключены к каждому сетевому устройству: одна пара предназначена для приема пакетов, а другая пара - для отправки пакетов. Это фактически делает сам кабель средой без коллизий и удваивает максимальную общую пропускную способность, поддерживаемую каждым соединением Ethernet.

Полнодуплексный режим также имеет несколько преимуществ по сравнению с полудуплексом. Во-первых, нет коллизий, поэтому время не тратится на повторную передачу кадров. Во-вторых, полная пропускная способность доступна в обоих направлениях, поскольку функции отправки и приема разделены. В-третьих, поскольку на каждой витой паре имеется только один передатчик, станциям (узлам) не нужно ждать, пока другие завершат передачу.

Некоторым компьютерным системам 1960-х и 1970-х годов требовались полнодуплексные средства, даже для полудуплексной работы, поскольку их схемы опроса и ответа не допускали небольших задержек при изменении направления передачи в полудуплексной линии.

Подавление эха [ править ]

Полнодуплексные аудиосистемы, такие как телефоны, могут создавать эхо, которое необходимо удалить. Эхо возникает, когда звук, выходящий из динамика, исходящий от дальнего конца, снова попадает в микрофон и отправляется обратно на дальний конец. Затем звук снова появляется в конце исходного источника, но с задержкой. Этот путь обратной связи может быть акустическим, по воздуху или может быть механически связан, например, в телефонной трубке. Подавление эха - это операция обработки сигнала, которая вычитает сигнал на дальнем конце из сигнала микрофона, прежде чем он будет отправлен обратно по сети.

Эхоподавление - важная технология, позволяющая модемам достигать хороших полнодуплексных характеристик. В V.32, V.34, V.56, V.90 и стандарты модемов требуют эхоподавления. [3]

Эхоподавители доступны как в программном, так и в аппаратном исполнении. Они могут быть независимыми компонентами в системе связи или интегрированы в центральный процессор системы связи . Устройства, которые не устраняют эхо, иногда не обеспечивают хорошую работу в полнодуплексном режиме.

Полнодуплексная эмуляция [ править ]

В тех случаях, когда методы доступа к каналу используются в сетях точка-множество точек (таких как сотовые сети ) для разделения прямого и обратного каналов связи в одной и той же физической среде связи, они известны как методы дуплексирования.

Дуплекс с временным разделением [ править ]

Дуплекс с временным разделением (TDD) - это применение мультиплексирования с временным разделением для разделения исходящих и обратных сигналов. Он имитирует полнодуплексную связь по полудуплексному каналу связи.

Дуплекс с временным разделением каналов является гибким в случае асимметрии скоростей передачи данных по восходящей и нисходящей линиям связи . По мере увеличения объема данных восходящей линии связи можно динамически распределять большую пропускную способность, а по мере уменьшения нагрузки трафика пропускная способность может уменьшаться. То же самое применимо в направлении нисходящей линии связи. Передачи / прием переход зазор (ТТГ) является разрывом (время) между пакетами нисходящей линии связи и последующим всплеском восходящей линии связи. Точно так же интервал перехода приема / передачи (RTG) - это интервал между пакетом восходящей линии связи и последующим пакетом нисходящей линии связи. [4]

Для стационарных радиосистем радиотрассы восходящей и нисходящей линий связи, вероятно, очень похожи. Это означает, что такие методы, как формирование луча, хорошо работают с системами TDD.

Примеры дуплексных систем с временным разделением включают:

  • Дополнительные эфирные интерфейсы UMTS 3G TD-CDMA для внутренней мобильной связи.
  • Китайский эфирный интерфейс мобильной связи TD-LTE 4-G , TD-SCDMA 3-G .
  • Беспроводная телефония DECT
  • Полудуплексные сети с коммутацией пакетов, основанные на множественном доступе с контролем несущей , например, 2-проводный или узловой Ethernet , беспроводные локальные сети и Bluetooth , могут рассматриваться как дуплексные системы с временным разделением каналов, хотя и не TDMA с фиксированной длиной кадра.
  • IEEE 802.16 WiMAX
  • PACTOR
  • Интерфейс ISDN BRI U , варианты с использованием линейной системы мультиплексирования со сжатием во времени (TCM)
  • G.fast , стандарт цифровой абонентской линии (DSL), разработанный ITU-T

Дуплекс с частотным разделением [ править ]

Дуплекс с частотным разделением (FDD) означает, что передатчик и приемник работают с разными несущими частотами . Этот метод часто используется в радиолюбителях , когда оператор пытается использовать ретранслятор . Станция-ретранслятор должна иметь возможность отправлять и принимать передачи одновременно, и для этого нужно немного изменить частоту, на которой она отправляет и принимает. Этот режим работы называется дуплексным режимом или режимом смещения .

Поддиапазоны восходящей и нисходящей линий связи разделены сдвигом частоты . Дуплекс с частотным разделением каналов может быть эффективным в случае симметричного трафика. В этом случае дуплексная связь с временным разделением имеет тенденцию к потере полосы пропускания во время переключения с передачи на прием, имеет большую внутреннюю задержку и может потребовать более сложных схем .

Еще одно преимущество дуплексной связи с частотным разделением каналов состоит в том, что она упрощает и повышает эффективность радиопланирования, поскольку базовые станции не «слышат» друг друга (поскольку они передают и принимают в разных поддиапазонах) и поэтому обычно не создают помех друг другу. И наоборот, в системах дуплексной связи с временным разделением необходимо соблюдать осторожность, чтобы сохранить защитное время между соседними базовыми станциями (что снижает спектральную эффективность ) или синхронизировать базовые станции, чтобы они передавали и принимали одновременно (что увеличивает сложность сети и следовательно стоимость и снижает гибкость распределения полосы пропускания, поскольку все базовые станции и сектора будут вынуждены использовать одно и то же соотношение восходящей / нисходящей линии связи)

Примеры дуплексных систем с частотным разделением каналов:

  • ADSL и VDSL
  • Большинство мобильных технологий , включая UMTS / WCDMA, используют дуплексный режим с частотным разделением каналов и систему cdma2000 .
  • IEEE 802.16 WiMax также использует дуплексный режим с частотным разделением каналов.

См. Также [ править ]

  • Канал связи
  • Перекрестная операция
  • Двухпутная железная дорога
  • Несоответствие дуплекса
  • Дуплексер
  • Четырехпроводная схема
  • Мультиплексирование
  • Нажми чтобы говорить
  • Управление радиоресурсами
  • Симплексная связь

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Дон Ланкастер. "Поваренная книга пишущей машинки ТВ" . ( ТВ Пишущая машинка ). 1978. стр. 175.
  2. ^ "Частоты сотового телефона" . HowStuffWorks . Проверено 14 февраля 2019 .
  3. ^ Гринштейн, Шейн; Станго, Виктор (2006). Стандарты и государственная политика . Издательство Кембриджского университета. С. 129–132. ISBN 978-1-139-46075-0.
  4. ^ http://www.rfwireless-world.com/Terminology/TTG-gap-vs-RTG-gap-in-WiMAX-LTE.html

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Таненбаум, Эндрю С. (2003). Компьютерные сети . Прентис Холл. ISBN 0-13-038488-7.
  • Риихонен, Танели (2014). Проектирование и анализ дуплексных режимов и протоколов пересылки для ретрансляционных каналов OFDM (A) . Серия публикаций Университета Аалто «ДОКТОРАЛЬНЫЕ ДИСЕРТАЦИИ», 81/2014. ISBN 978-952-60-5715-6.