Co to jest półdupleks i pełny dupleks i jak wpływa na router?

Połączenia Wi-Fi działają w trybie półdupleksu, podczas gdy przewodowa część sieci LAN jest w trybie pełnego dupleksu. Wygląda więc na to, że łącząc się przez Wi-Fi, coś musiało dać. Czy byliśmy krótko? Czy lubisz tracić połowę czegokolwiek? Co gorsza, czy nie będziemy w stanie wykonać pewnych czynności na naszych komputerach i urządzeniach peryferyjnych, jeśli byłyby połączone przez Wi-Fi?

Dupleks kontra Simplex

W sieci termin „dupleks” oznacza zdolność dwóch punktów lub urządzeń do komunikowania się ze sobą, w przeciwieństwie do „simpleks”, który odnosi się do komunikacji jednokierunkowej. W systemie komunikacji dupleksowej oba punkty (urządzenia) mogą przesyłać i odbierać informacje. Przykłady systemów dupleksowych obejmują telefony i krótkofalówki.

Z drugiej strony, systemy simpleks pozwalają tylko jednemu urządzeniu przesyłać informacje, podczas gdy inne odbierają. Powszechny pilot na podczerwień jest doskonałym przykładem systemu simpleks, w którym pilot na podczerwień przesyła sygnały, ale nigdy nie odbiera w zamian.

Pełny i półdupleks

Komunikacja w trybie pełnego dupleksu między dwoma elementami oznacza, że ​​oba mogą jednocześnie transmitować i odbierać informacje. Telefony są systemami pełnodupleksowymi, więc obie strony mogą rozmawiać i słuchać jednocześnie.

W systemach półdupleksowych transmisja i odbiór informacji muszą odbywać się naprzemiennie. Podczas gdy jeden punkt nadaje, drugi musi tylko odbierać. Łączność radiowa walkie-talkie jest systemem półdupleksowym, co charakteryzuje się powiedzeniem “koniec” na koniec transmisji, aby wskazać, że strona jest gotowa na otrzymanie informacji.

Prosta ilustracja systemu komunikacji typu półdupleks. Źródło zdjęcia: Wikipedia

Jak dupleks wpływa na routery WiFi

Routery Wi-Fi to urządzenia, które modulują i planują przepływ informacji do iz dowolnego urządzenia elektronicznego obsługującego Wi-Fi (takiego jak laptop lub smartfon) do Internetu, przy użyciu określonego standardu lub protokołu o nazwie IEEE 802.11, który działa w trybie półdupleksu. Wi-Fi jest tylko marką znaku towarowego dla tego konkretnego standardu IEEE (poznaj wspólne standardy Wi-Fi Najczęstsze standardy i typy Wi-Fi Wyjaśnione Najczęstsze standardy Wi-Fi i wyjaśnione typy Mylone przez różne używane standardy Wi-Fi? Oto co musisz wiedzieć o IEEE 802.11ac i jego poprzednikach)..

Urządzenia WiFi łączą się bezprzewodowo z routerem za pomocą fal radiowych o częstotliwości 2,4 GHz lub 5 GHz. Router planuje i zapewnia prawidłowe przesyłanie informacji między każdym podłączonym urządzeniem a Internetem; bez kolizji i strat; przez wywołanie procesowe Time Division Duplexing (TDD), aby zachowywać się jak pełny dupleks.

TDD emuluje pełny dupleks, ustawiając lub dzieląc przedziały czasowe, które występują na przemian między transmisją a odbiorem. Pakiety danych przepływają w obie strony zgodnie z podziałami czasowymi. Po dokładnym skróceniu tych okresów, urządzenia podłączone w ten sposób wydają się jednocześnie nadawać i odbierać.

Dlaczego obecne routery nie mogą działać w trybie pełnego dupleksu?

Największym problemem związanym z uzyskaniem możliwości pełnego dupleksu przez radio jest samozakłócenie. Te zakłócenia lub szumy są bardziej intensywne niż sam sygnał. Mówiąc najprościej, zakłócenia w systemie pełnego dupleksu występują, gdy jeden punkt jednocześnie transmituje i odbiera, i odbierze także własną transmisję, dlatego powstaje samozakłócenie.

Schemat ilustrujący intereferencję z samym sobą. Źródło: Kumu Network

Praktyczne bezprzewodowe połączenie z pełnym dupleksem jest możliwe w dziedzinie badań i środowisk akademickich. W dużej mierze osiąga się to poprzez anulowanie samozakłócania na dwóch poziomach. Pierwszy polega na odwróceniu sygnału samego sygnału szumu, a następnie proces eliminacji szumu jest dalej wzmacniany cyfrowo. Kilku studentów Uniwersytetu Stanforda zbudowało działające prototypy radiowe w trybie pełnego dupleksu w 2010 i 2011 roku (przeczytaj białą księgę). Niektórzy z tych studentów stworzyli komercyjny startup o nazwie KUMU Networks, którego celem jest zrewolucjonizowanie sieci bezprzewodowych.

Inne prace, takie jak IBFD (In-Band Full-Duplex) Cornell University i STAR (Simultaneous Transmit and Receive) Photonic Systems Inc..

Co z przewodową siecią LAN?

Przewodowa część sieci LAN komunikuje się w trybie pełnego dupleksu z dwiema parami skręconych drutów tworzących połączenie kabla Ethernet. Każda para jest przeznaczona do jednoczesnego przesyłania i odbierania pakietów informacyjnych, a zatem nie dochodzi do kolizji danych ani zakłóceń.

Oto wszystko, co musisz wiedzieć o kablach Ethernetowych Wszystko, co musisz wiedzieć o kablach Ethernetowych Wszystko, co musisz wiedzieć o kablach Ethernetowych .

Kabel FTP3 Barana Ivo - Praca własna. Na licencji Public Domain za pośrednictwem Wikimedia Commons

Postęp w łączności WiFi

W ramach protokołu IEEE 802.11 wprowadzono zmiany w celu uzyskania albo lepszego zasięgu, albo lepszej przepustowości danych, lub obu tych elementów. Od początkowych dni w latach 1997–2013 standardy Wi-Fi zostały zmienione z 802.11 na 802.11b / a, 802.11g, 802.11n, a na koniec 802.11ac (w przypadku zakupu routera bezprzewodowo-sieciowego W przypadku zakupu routera bezprzewodowego 802.11ac „Czy powinieneś kupić router bezprzewodowy 802.11ac? 802.11ac obiecuje błyskawiczne prędkości, ale wielu konsumentów dopiero zaczyna aktualizację do 802.11n, pozostawiając wielu do zastanowienia się, czy nowa wersja jest warta.”). Bez względu na to, jak zaawansowani się stali, nadal należą do rodziny 802.11, która zawsze będzie działać w trybie półdupleksu. Mimo że wprowadzono ulepszenia, w szczególności poprzez włączenie MIMO (co MIMO 4 rzeczy, które należy wiedzieć przed zakupem routera Wi-Fi w domu 4 Co należy wiedzieć przed zakupem routera Wi-Fi w domu Zastanawiasz się, jak uzyskać Wi- Fi w domu, czym jest router Wi-Fi lub jakiego routera potrzebujesz? To wprowadzenie odpowie na Twoje pytania i nie tylko.?) Praca w trybie półdupleks zmniejsza ogólną wydajność widmową o połowę.

Co ciekawe, routery obsługiwane przez MIMO (wiele wejść i wiele wyjść) reklamują znacznie wyższe prędkości transmisji danych. Te routery wykorzystują wiele anten do jednoczesnego przesyłania i odbierania wielu strumieni danych, co może zwiększyć ogólne prędkości transferu. Jest to powszechnie spotykane w 802.11n i nowszych routerach, które reklamują prędkości od 600 megabitów na sekundę i więcej. Ponieważ jednak działają one w trybie półdupleksu, 50 procent (300 megabitów na sekundę) przepustowości jest zarezerwowane do transmisji, podczas gdy pozostałe 50 procent jest wykorzystywane do odbioru.

W pełni dupleksowe WiFi w przyszłości

Rośnie zainteresowanie komercyjne łącznością bezprzewodową w trybie pełnego dupleksu. Głównym powodem jest to, że postępy w półdupleksowym FDD i TDD są nasycone. Ulepszenia oprogramowania, postępy modulacji i ulepszenia MIMO stają się coraz trudniejsze. Ponieważ coraz więcej urządzeń łączy się bezprzewodowo, potrzeba zwiększenia wydajności widmowej stanie się ostatecznie najważniejsza. Połączenie bezprzewodowe w trybie pełnego dupleksu z powodzeniem wykazało natychmiastowe podwojenie wydajności widmowej.

W obszarach, w których minimalny wpływ na sprzęt, rekonfigurację oprogramowania, zmiany regulacyjne i inwestycje pieniężne, zmiana z półdupleksu na pełny dupleks zacznie przybierać na znaczeniu. Kierując się początkowo potrzebą większej przepustowości, w najbliższej przyszłości możemy znaleźć WiFi z pełnym dupleksem, początkowo obok najnowszych komponentów półdupleksowych.