Duplex (telekommunikation)

Ett duplexkommunikationssystem är ett punkt-till-punkt- system som består av två eller flera anslutna parter eller enheter som kan kommunicera med varandra i båda riktningarna . Duplexsystem används i många kommunikationsnätverk, antingen för att möjliggöra samtidig kommunikation i båda riktningarna mellan två anslutna parter eller för att tillhandahålla en omvänd väg för övervakning och fjärrjustering av utrustning i fält. Det finns två typer av duplexkommunikationssystem: fullduplex (FDX) och halvduplex (HDX).

I ett full-duplex- system kan båda parter kommunicera med varandra samtidigt. Ett exempel på en fullduplexenhet är vanlig gammal telefontjänst ; parterna i båda ändarna av ett samtal kan tala och höras av den andra parten samtidigt. Hörluren återger talet från den fjärranslutna parten när mikrofonen sänder den lokala partens tal. Det finns en tvåvägskommunikationskanal mellan dem, eller mer strikt sagt, det finns två kommunikationskanaler mellan dem.

I ett halvduplex- eller semiduplexsystem kan båda parter kommunicera med varandra, men inte samtidigt; kommunikationen är en riktning i taget. Ett exempel på en halvduplexenhet är en walkie-talkie , en tvåvägsradio som har en tryckknapp . När den lokala användaren vill prata med fjärrpersonen trycker de på den här knappen, som slår på sändaren och stänger av mottagaren, vilket hindrar dem från att höra fjärrpersonen medan han pratar. För att lyssna på fjärrpersonen släpper de knappen, som slår på mottagaren och stänger av sändaren. Denna terminologi är inte helt standardiserad, och vissa källor definierar detta läge som simplex .

System som inte behöver duplexfunktion kan istället använda simplexkommunikation , där en enhet sänder och de andra bara kan lyssna. Exempel är radio och tv, garageportöppnare , babyvakter , trådlösa mikrofoner och övervakningskameror . I dessa enheter är kommunikationen bara i en riktning.

Halv duplex

En enkel illustration av ett halvduplex kommunikationssystem

Ett halvduplex- system (HDX) tillhandahåller kommunikation i båda riktningarna, men bara en riktning åt gången, inte samtidigt i båda riktningarna. Denna terminologi är inte helt standardiserad mellan definierande organisationer, och i radiokommunikation klassificerar vissa källor detta läge som simplex . Vanligtvis, när en part börjar en sändning, måste den andra parten på kanalen vänta på att sändningen ska slutföras innan den svarar.

Ett exempel på ett halvduplexsystem är ett tvåpartssystem såsom en walkie-talkie , där man måste säga "över" eller ett annat tidigare angivet nyckelord för att indikera slutet på sändningen, för att säkerställa att endast en part sänder åt gången . En bra liknelse för ett halvduplexsystem skulle vara en enfilig väg som tillåter dubbelriktad trafik, trafiken kan bara flyta i en riktning åt gången.


Halvduplexsystem används vanligtvis för att spara bandbredd , till priset av att minska den totala dubbelriktade genomströmningen, eftersom endast en enda kommunikationskanal behövs och delas växelvis mellan de två riktningarna. Till exempel kräver en walkie-talkie eller en DECT-telefon eller så kallade TDD 4G- eller 5G-telefoner endast en enda frekvens för dubbelriktad kommunikation, medan en mobiltelefon i det så kallade FDD-läget är en full-duplex-enhet, och generellt kräver två frekvenser för att bära de två samtidiga röstkanalerna, en i varje riktning.

I automatiska kommunikationssystem, såsom tvåvägs datalänkar, kan tidsmultiplexering användas för tidsallokering för kommunikation i ett halvduplexsystem. Till exempel kan station A i ena änden av datalänken tillåtas att sända i exakt en sekund, sedan kan station B i den andra änden tillåtas att sända i exakt en sekund, och sedan upprepas cykeln. I detta schema lämnas kanalen aldrig inaktiv.

I halvduplexsystem, om mer än en part sänder samtidigt, inträffar en kollision , vilket resulterar i förlorade eller förvrängda meddelanden.

Full duplex

En enkel illustration av ett fullduplex-kommunikationssystem. Full duplex är inte vanligt i handhållna radioapparater som visas här på grund av kostnaden och komplexiteten hos vanliga duplexmetoder, men används i telefoner , mobiltelefoner och trådlösa telefoner .

Ett full-duplex (FDX)-system tillåter kommunikation i båda riktningarna, och, till skillnad från halv-duplex, tillåter detta att ske samtidigt. Fasta telefonnät är fullduplex eftersom de tillåter både uppringare att tala och höras samtidigt. Full duplex-drift uppnås på en tvåtrådskrets genom användning av en hybridspole i en telefonhybrid . Moderna mobiltelefoner är också full-duplex.

Det finns en teknisk skillnad mellan full-duplex kommunikation, som använder en enda fysisk kommunikationskanal för båda riktningarna samtidigt, och dual-simplex kommunikation som använder två distinkta kanaler, en för varje riktning. Ur användarperspektivet spelar den tekniska skillnaden ingen roll och båda varianterna brukar kallas för full duplex .

Många Ethernet- anslutningar uppnår full-duplex-drift genom att samtidigt använda två fysiska tvinnade par inuti samma jacka, eller två optiska fibrer som är direkt anslutna till varje nätverksenhet: ett par eller fiber är för att ta emot paket, medan det andra är för att skicka paket. Andra Ethernet-varianter, såsom 1000BASE-T, använder samma kanaler i varje riktning samtidigt. Hur som helst, med full-duplex-drift, blir själva kabeln en kollisionsfri miljö och fördubblar den maximala totala överföringskapaciteten som stöds av varje Ethernet-anslutning.

Full duplex har också flera fördelar jämfört med användningen av halv duplex. Eftersom det bara finns en sändare på varje tvinnat par finns det ingen konflikt och inga kollisioner så att tid inte slösas bort genom att behöva vänta eller återsända ramar. Full överföringskapacitet är tillgänglig i båda riktningarna eftersom sändnings- och mottagningsfunktionerna är separata.

Vissa datorbaserade system på 1960- och 1970-talen krävde full-duplex-faciliteter, även för halv-duplex-drift, eftersom deras poll-and-respons-scheman inte kunde tolerera de små förseningarna i att vända överföringsriktningen i en halv-duplex-linje. [ citat behövs ]

Eko-avstängning

Full-duplex ljudsystem som telefoner kan skapa eko, vilket distraherar användarna och hindrar modems prestanda. Eko uppstår när ljudet som kommer från den bortre änden kommer ut ur högtalaren i näränden och går in i mikrofonen igen där och skickas sedan tillbaka till den bortre änden. Ljudet dyker sedan upp igen vid originalkällans ände men fördröjt.

Eko-avstängning är en signalbearbetningsoperation som subtraherar fjärrsignalen från mikrofonsignalen innan den skickas tillbaka över nätverket. Ekodämpning är viktig teknik som gör att modem kan uppnå bra full-duplex-prestanda. Modemstandarderna V.32, V.34, V.56 och V.90 kräver ekodämpning. Ekodämpare är tillgängliga som både mjukvaru- och hårdvaruimplementationer. De kan vara oberoende komponenter i ett kommunikationssystem eller integrerade i kommunikationssystemets centralenhet .

Full-duplex-emulering

Där kanalåtkomstmetoder används i punkt-till-multipunkt- nätverk (såsom cellulära nätverk ) för att dela framåt- och bakåtkommunikationskanaler på samma fysiska kommunikationsmedium, är de kända som duplexmetoder.

Tidsindelning duplex

Time-division duplexing (TDD) är tillämpningen av tidsdelad multiplexering för att separera ut- och retursignaler. Den emulerar fullduplexkommunikation över en halvduplexkommunikationslänk.

Tidsuppdelad duplexning är flexibel i de fall där det finns asymmetri i upplänks- och nedlänksdatahastigheterna eller utnyttjandet. När mängden upplänksdata ökar kan mer kommunikationskapacitet tilldelas dynamiskt, och när trafikbelastningen blir lättare kan kapaciteten tas bort. Detsamma gäller i nedlänksriktningen.

Övergångsgapet för sändning/mottagning ( TTG ) är gapet (tiden) mellan en nedlänkskur och den efterföljande upplänkskuren. På liknande sätt mottagnings/sändningsövergångsgapet (RTG) gapet mellan en upplänkskur och den efterföljande nedlänkskuren.

Exempel på tidsuppdelade duplexsystem inkluderar:

Duplex med frekvensdelning

Ej att förväxla med Frequency-division multiplexing .

Frequency-division duplexing ( FDD ) innebär att sändaren och mottagaren arbetar med olika bärfrekvenser .

Metoden används ofta i hamradiodrift , där en operatör försöker använda en repeaterstation . Repeterstationen måste kunna sända och ta emot en sändning samtidigt och gör det genom att något ändra frekvensen med vilken den sänder och tar emot. Detta driftläge kallas duplexläge eller offsetläge . Upplänks- och nedlänksunderbanden sägs vara åtskilda av frekvensförskjutningen .

Frekvensuppdelade duplexsystem kan utöka sitt räckvidd genom att använda uppsättningar av enkla repeaterstationer eftersom kommunikationen som sänds på en enskild frekvens alltid går i samma riktning.

Duplex med frekvensdelning kan vara effektivt i fallet med symmetrisk trafik. I det här fallet tenderar tidsdelningsduplex att slösa bort bandbredd under övergången från sändning till mottagning, har större inneboende latens och kan kräva mer komplexa kretsar .

En annan fördel med frekvensdelningsduplex är att det gör radioplanering enklare och effektivare eftersom basstationer inte hör varandra (eftersom de sänder och tar emot i olika delband) och därför normalt inte kommer att störa varandra. Omvänt, med tidsdelade duplexsystem måste man vara försiktig med att hålla skyddstider mellan angränsande basstationer (vilket minskar spektral effektivitet ) eller att synkronisera basstationer, så att de kommer att sända och ta emot samtidigt (vilket ökar nätverkets komplexitet och därför kostar och minskar bandbreddsallokeringsflexibiliteten eftersom alla basstationer och sektorer kommer att tvingas använda samma upplänks/nedlänksförhållande).

Exempel på duplexsystem med frekvensdelning inkluderar:

Se även

Anteckningar

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Duplex_(telecommunications)&oldid=1154443455 "