Duplex (telecommunicatie)

A duplex communicatie systeem is een point-to-point Systeem bestaande uit twee of meer verbonden partijen of apparaten die in beide richtingen met elkaar kunnen communiceren. Duplexsystemen worden gebruikt in veel communicatienetwerken, hetzij om gelijktijdige communicatie in beide richtingen tussen twee verbonden partijen mogelijk te maken of om een ​​omgekeerd pad te bieden voor de monitoring en op afstand aanpassing van apparatuur in het veld. Er zijn twee soorten duplex communicatiesystemen: full-duplex (FDX) en half-duplex (HDX).

In een full-duplex Systeem, beide partijen kunnen tegelijkertijd met elkaar communiceren. Een voorbeeld van een full-duplex apparaat is Gewone oude telefoondienst; De partijen aan beide uiteinden van een oproep kunnen spreken en tegelijkertijd door de andere partij worden gehoord. De oortelefoon reproduceert de spraak van de externe partij terwijl de microfoon de spraak van de lokale partij overbrengt. Er is een tweerichtingscommunicatiekanaal tussen hen, of meer strikt genomen, er zijn twee communicatiekanalen tussen hen.

In een half duplex of semiduplex Systeem, beide partijen kunnen met elkaar communiceren, maar niet gelijktijdig; De communicatie is één richting tegelijk. Een voorbeeld van een half-duplex-apparaat is een walkietalkie, a Tweezijdige radio dat heeft een push-to-talk knop. Wanneer de lokale gebruiker met de externe persoon wil praten, drukken ze op deze knop, die de zender inschakelt en de ontvanger uitschakelt, waardoor ze de externe persoon kunnen horen tijdens het praten. Om naar de externe persoon te luisteren, geven ze de knop los, die de ontvanger inschakelt en de zender uitschakelt.

Systemen die geen duplex -mogelijkheden nodig hebben, kunnen in plaats daarvan gebruiken simplex communicatie, waarin een apparaat verzendt en de andere alleen kunnen luisteren.[1] Voorbeelden zijn uitzending radio en televisie, Garagedeuropeners, Babyfonitors, draadloze microfoons, en bewakings camera's. In deze apparaten is de communicatie slechts in één richting.

Half duplex

Een eenvoudige illustratie van een half-duplex communicatiesysteem

A half duplex (HDX) -systeem biedt communicatie in beide richtingen, maar slechts één richting tegelijk, niet tegelijkertijd in beide richtingen.[1] Nadat een partij eenmaal een signaal begint te ontvangen, moet het wachten tot de transmissie voltooid is voordat hij antwoordt.

Een voorbeeld van een half-duplex-systeem is een tweepartijensysteem zoals een walkietalkie, waarbij men "over" of een ander eerder aangewezen trefwoord moet zeggen om het einde van de transmissie aan te geven, om ervoor te zorgen dat slechts één partij tegelijk uitzendt. Een analogie voor een half-duplex-systeem zou een eendebaans gedeelte van de weg zijn met verkeerscontrollers aan elk uiteinde. Verkeer kan in beide richtingen stromen, maar slechts één richting tegelijk, gereguleerd door de verkeerscontrollers.

Half-duplexsystemen worden meestal gebruikt om te behouden bandbreedte, ten koste van het verminderen van de totale bidirectionele doorvoer, omdat slechts één communicatiekanaal is nodig en wordt afwisselend gedeeld tussen de twee richtingen. Bijvoorbeeld, een walkietalkie of een DECT-telefoon of zogenaamde TDD 4G- of 5G-telefoons vereist slechts een enkele frequentie voor bidirectionele communicatie, terwijl een mobiele telefoon In de zogenaamde FDD-modus staat een full-duplex-apparaat en vereist over het algemeen twee frequenties om de twee gelijktijdige spraakkanalen te dragen, één in elke richting.

In automatische communicatiesystemen zoals tweerichtingsgegevens-links, Tijdverdeling multiplexing Kan worden gebruikt voor tijdstoewijzingen voor communicatie in een half-duplex-systeem. Station A aan het ene uiteinde van de gegevenslink kan bijvoorbeeld worden toegestaan ​​om exact een seconde te verzenden, waarna station B aan de andere kant exact een seconde kan worden verzenden, en vervolgens de cyclus herhaalt. In dit schema blijft het kanaal nooit inactief.

In half-duplexsystemen, als meer dan één partij tegelijkertijd verzendt, een botsing komt voor, wat resulteert in verloren of vervormde berichten.

Volledige duplex

Een eenvoudige illustratie van een full-duplex communicatiesysteem. Full-duplex is niet gebruikelijk in handheld-radio's zoals hier getoond vanwege de kosten en complexiteit van gemeenschappelijke duplexingmethoden, maar wordt gebruikt in telefoons, telefoons en Nieteloze telefoons.

A full-duplex (FDX) Systeem staat communicatie in beide richtingen toe en laat, in tegenstelling tot half-duplex, tegelijkertijd gebeuren.[1]

Vaste telefoon telefoon Netwerken zijn full-duplex, omdat ze beide bellers tegelijkertijd toestaan ​​te spreken en te horen. Full-duplex bewerking wordt bereikt op een tweedraads circuit door het gebruik van een hybride spoel in een Telefoonhybride. Moderne mobiele telefoons zijn ook full-duplex.[2]

Er is een technisch onderscheid tussen full-duplex communicatie, dat een enkel fysiek communicatiekanaal voor beide richtingen tegelijkertijd gebruikt, en dual-simplex Communicatie die twee verschillende kanalen gebruikt, één voor elke richting. Vanuit het perspectief van de gebruiker doet het technische verschil er niet toe en beide varianten worden gewoonlijk aangeduid als Volledige duplex.

Veel Ethernet Verbindingen bereiken een volledige duplexbewerking door gelijktijdig gebruik te maken van twee fysiek gedraaide paren In dezelfde jas, of twee optische vezels die rechtstreeks zijn aangesloten op elk netwerkapparaat: het ene paar of vezel is voor het ontvangen van pakketten, terwijl het andere voor het verzenden van pakketten is. Andere Ethernet -varianten, zoals 1000Base-T Gebruik dezelfde kanalen in elke richting tegelijkertijd. In elk geval, met volledige duplexbewerking, wordt de kabel zelf een botsingsvrije omgeving en verdubbelt de maximale totale transmissiecapaciteit die wordt ondersteund door elke Ethernet-verbinding.

Full-Duplex heeft ook verschillende voordelen ten opzichte van het gebruik van half-duplex. Aangezien er slechts één zender op elk gedraaid paar is, is er geen stelling en geen botsingen, dus de tijd wordt niet verspild door te moeten wachten of hertransmitframes. Volledige transmissiecapaciteit is beschikbaar in beide richtingen omdat de verzend- en ontvangstfuncties gescheiden zijn.

Sommige computergebaseerde systemen van de jaren 1960 en 1970 vereisten full-duplex-faciliteiten, zelfs voor de half-duplex-werking, omdat hun poll-en-responsschema's de lichte vertragingen bij het omkeren van de transmissierichting in een half-duplexlijn niet konden verdragen.

Echo -annulering

Volledige duplex audiosystemen zoals telefoons kunnen echo maken, wat afleidt voor gebruikers en de prestaties van modems belemmert. Echo treedt op wanneer het geluid dat afkomstig is van het verre uiteinde uit de luidspreker aan het nabije einde komt en de microfoon opnieuw binnenkomt[a] Daar en wordt dan teruggestuurd naar het uiteinde. Het geluid verschijnt vervolgens aan het oorspronkelijke bronuiteinde maar vertraagt.

Echo -annulering is een signaalverwerkingsbewerking die het verre-end signaal van het microfoonsignaal aftrekt voordat het over het netwerk wordt verzonden. Echo -annulering is een belangrijke technologie die toestaat modems om goede volledige duplexprestaties te bereiken. De v.32, v.34, v.56 en v.90 modemstandaarden echo -annulering vereisen.[3] ECHO -annuleerders zijn beschikbaar als zowel software- als hardware -implementaties. Het kunnen onafhankelijke componenten zijn in een communicatiesysteem of geïntegreerd in het communicatiesysteem Centrale verwerkingseenheid.

Full-duplex emulatie

Waar Channel Access -methoden worden gebruikt in point-to-multipoint netwerken (zoals Cellulaire netwerken) Voor het delen van voorwaartse en omgekeerde communicatiekanalen op hetzelfde fysieke communicatiemedium, staan ​​ze bekend als duplexmethoden.

Tijdverdeling duplexing

Tijdverdeling duplexing (TDD) is de toepassing van Tijdverdeling multiplexing Om naar buiten te scheiden en signalen terug te sturen. Het emuleert full-duplex communicatie over een half-duplex communicatielink.

Tijdverdeling Duplexing is flexibel in het geval dat er is asymmetrie van de uplink en downlink Gegevenstarieven of gebruik. Naarmate de hoeveelheid uplinkgegevens toeneemt, kan meer communicatiecapaciteit dynamisch worden toegewezen en naarmate de verkeersbelaster lichter wordt, kan de capaciteit worden weggenomen. Hetzelfde geldt in de downlink -richting.

De Verzend/ontvang overgangskloof (TTG) is de kloof (tijd) tussen een downlink -burst en de daaropvolgende uplink -burst. Evenzo de Ontvang/verzenden overgangskloof (RTG) is de kloof tussen een uplink -burst en de daaropvolgende downlink burst.[4]

Voorbeelden van tijdverdeling Duplexing Systems zijn onder meer:

Frequentie-divisie duplexing

Frequentie-divisie duplexing (FDD) betekent dat de zender en ontvanger werken met verschillende Carrierfrequenties.

De methode wordt vaak gebruikt in Ham Radio operatie, waarbij een operator probeert een herhaling station. Het repeater -station moet tegelijkertijd een transmissie kunnen verzenden en ontvangen en doet dit door de frequentie waarop het wordt gestuurd en ontvangt enigszins te wijzigen. Deze werkingswijze wordt aangeduid als Duplex -modus of offset -modus. Uplink- en downlink-subbanden zouden worden gescheiden door de frequentie -offset.

Frequentie-divisie Duplex-systemen kunnen hun bereik uitbreiden met behulp van sets eenvoudige repeater-stations omdat de communicatie die op een enkele frequentie wordt verzonden altijd in dezelfde richting reizen.

Frequentie-divisie duplexing kan efficiënt zijn in het geval van symmetrisch verkeer. In dit geval heeft tijdverdeling duplexing de neiging om bandbreedte te verspillen tijdens de overstap van verzending naar ontvangen, heeft een grotere inherent latentie, en kan complexer vereisen circuit.

Een ander voordeel van frequentiedivisie duplexing is dat het radioplanning eenvoudiger en efficiënter maakt, omdat basisstations dat niet doen horen elkaar (zoals ze overbrengen en ontvangen in verschillende subbanden) en zullen daarom normaal gesproken niet met elkaar interfereren. Omgekeerd, met tijdverdeling duplexingsystemen, moet er voorzichtig zijn om de bewakingstijden tussen naburige basisstations te houden (die afnemen spectrale efficiëntie) of om basisstations te synchroniseren, zodat ze tegelijkertijd zullen verzenden en ontvangen (wat de netwerkcomplexiteit verhoogt en daarom kost, en de flexibiliteit van de bandbreedtetoewijzing vermindert, omdat alle basisstations en sectoren worden gedwongen om dezelfde uplink/downlink -verhouding te gebruiken) .

Voorbeelden van frequentie-divisie Duplexing Systems zijn onder meer:

Zie ook

Aantekeningen

  1. ^ Dit feedbackpad kan akoestisch zijn, door de lucht, of het kan mechanisch worden gekoppeld, bijvoorbeeld in een telefoonhandset.

Referenties

  1. ^ a b c Don Lancaster."TV Typemachine Cookbook". ((Tv -typemachine). 1978. p. 175.
  2. ^ "Frequenties van mobiele telefoons". Hoe dingen werken. Opgehaald 2019-02-14.
  3. ^ Greenstein, Shane; Stango, Victor (2006). Normen en openbaar beleid. Cambridge University Press. pp. 129–132. ISBN 978-1-139-46075-0.
  4. ^ "TTG vs rtg-wat is TTG- en RTG-gaten in WiMax, LTE". Opgehaald 2021-06-05.

Verder lezen