Half-Duplex و Full-Duplex چیست و چه تاثیری بر روتر شما دارد؟

Wi-Fi و ارتباطات با دوبلکس شدن شکل می گیرند. اما Duplexing چیست و چگونه بر ارتباطات شما تأثیر می گذارد؟

نکات کلیدی

درک تفاوت بین سیستم‌های full duplex، half duplex و simplex می‌تواند بینشی در مورد طراحی و عملکرد فناوری روزانه ما ارائه دهد.
ارتباط دوطرفه کامل دو عنصر به هم پیوسته را قادر می سازد تا اطلاعات را به طور همزمان ارسال و دریافت کنند، در حالی که سیستم های نیمه دوبلکس از یک چارچوب متوالی برای انتقال و دریافت داده پیروی می کنند.
روترهای وای فای در حالت نیمه دورو کار می کنند، اما پیشرفت در فناوری روترهای دوبلکس کامل برای رفع چالش های تداخل خودکار و افزایش کارایی طیفی مورد توجه قرار گرفته است.

در دنیای به هم پیوسته امروزی، کارایی ارتباطات دیجیتال ما به فناوری‌های زیربنایی بستگی دارد که اغلب از آن غافل می‌شویم. یکی از این مفاهیم بنیادی «دوپلکس» است که بر نحوه انتقال و دریافت داده ها در شبکه ها حاکم است. چه در حال برقراری تماس تلفنی، تماشای پخش جریانی زنده یا استفاده از Wi-Fi باشید، درک تفاوت بین سیستم‌های full duplex، half duplex و simplex می‌تواند بینش‌هایی در مورد طراحی و عملکرد فناوری روزانه ما ارائه دهد.

دوپلکس در مقابل سیمپلکس: تفاوت چیست؟

در زمینه ارتباطات شبکه، اصطلاح دوبلکس به معنای توانایی دو نقطه یا دستگاه مختلف در برقراری ارتباط دو طرفه است. این در تضاد با مفهوم سیمپلکس است که به ارتباط یک طرفه اشاره دارد. در یک سیستم ارتباطی دوبلکس، هر دو نقطه شرکت کننده می توانند اطلاعات را ارسال و دریافت کنند. فناوری‌های روزمره مانند تلفن‌ها و رادیوها نمونه‌هایی از سیستم‌های دوبلکس هستند.

برعکس، سیستم‌های سیمپلکس فقط به یک دستگاه اجازه می‌دهند اطلاعات را منتقل کند در حالی که دستگاه دیگر دریافت می‌کند. به عنوان یک نمونه گویا، کنترل از راه دور مادون قرمز در همه جا را در نظر بگیرید که برای دستگاه های الکترونیکی مختلف استفاده می شود. کنترل از راه دور مادون قرمز به طور انحصاری نقش ارسال سیگنال ها را بر عهده می گیرد، بدون هر گونه بازخورد یا ظرفیت دریافت اطلاعات.

ویژگی

سیمپلکس

نیم دوبلکس

فول دوبلکس

تعریف

داده ها در یک زمان تنها در یک جهت جریان دارند

داده ها را می توان ارسال و دریافت کرد، اما نه به طور همزمان

داده ها به طور همزمان ارسال و دریافت می شوند

مثال ارتباطی

پخش های تلویزیونی

بیسیم

تماس های تلفنی

استفاده از فناوری

رادیو پخش می کند

برخی از پروتکل های وای فای

ارتباطات فیبر نوری

طرفداران

ساده، بدون تداخل

هزینه کمتر، صرفه جویی در انرژی

مطلب مرتبط: نحوه دیدن رمزهای وای فای در آیفون

سرعت داده بالا، ارتباط مستمر

منفی

بدون بازخورد یا تایید داده های دریافتی

سرعت داده آهسته تر به دلیل چرخش

پیچیدگی، نگرانی های تداخل

سناریوهای استفاده ایده آل

ایستگاه های صدا و سیما

محیط های با پهنای باند محدود، روترهای نیمه دوبلکس

نیازمندی های پهنای باند بالا، روتر دوبلکس کامل

فول و نیمه دوبلکس چه تفاوتی دارند؟

ارتباط دوطرفه کامل نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در زمینه تبادل داده است که دو عنصر به هم پیوسته را قادر می سازد تا اطلاعات را به طور همزمان ارسال و دریافت کنند. سیستم های تلفن مثال واضحی از این پدیده را ارائه می دهند، زیرا هر دو شرکت کننده در یک مکالمه می توانند همزمان صحبت کنند و گوش دهند.

از سوی دیگر، سیستم های نیمه دوبلکس از یک چارچوب متوالی برای انتقال و دریافت داده پیروی می کنند. در این سیستم ها فرآیند انتقال و دریافت اطلاعات به صورت متناوب اتفاق می افتد. در حالی که یکی از دو نقطه در حال انتقال داده است، دیگری به نقش دریافت محدود می شود. ارتباطات رادیویی واکی تاکی از یک سیستم نیمه دوبلکس استفاده می کند که در آن یک طرف صحبت می کند در حالی که دیگری گوش می دهد و سپس برعکس.

با پیشرفت تکنولوژی، تمایز بین ارتباطات دوبلکس کامل و نیمه دوبلکس به عنوان پایه ای برای طراحی و پیاده سازی سیستم های ارتباطی کارآمد در حوزه های مختلف عمل می کند، که هر کدام متناسب با نیازهای خاص تعامل در دست هستند.

چگونه Duplexing روی روترهای Wi-Fi تأثیر می گذارد

روترهای Wi-Fi جریان اطلاعات را بین دستگاه‌های الکترونیکی دارای Wi-Fi (مانند لپ‌تاپ یا تلفن‌های هوشمند) و اینترنت با استفاده از استاندارد خاصی به نام IEEE 802.11 هدایت می‌کنند که در حالت نیمه دوبلکس کار می‌کند. Wi-Fi علامت تجاری این استاندارد خاص IEEE است (استانداردهای رایج Wi-Fi را درک کنید).

دستگاه های Wi-Fi به صورت بی سیم با استفاده از امواج رادیویی با فرکانس 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز به روتر متصل می شوند. روتر با فرآیندی به نام Time Division Duplexing (TDD) جریان اطلاعات صحیح بین هر دستگاه متصل و اینترنت را بدون برخورد و از دست دادن، زمان‌بندی می‌کند و تضمین می‌کند که مانند دوروی کامل عمل کند.

TDD با تنظیم یا تقسیم دوره هایی که بین ارسال و دریافت متناوب است، دوبلکس شدن کامل را تقلید می کند. بسته های داده به هر دو طرف جریان می یابند که توسط تقسیم های زمانی دیکته می شود. به نظر می‌رسد که با برش دادن این دوره‌ها، دستگاه‌هایی که به این طریق متصل می‌شوند به طور همزمان ارسال و دریافت می‌کنند.

مطلب مرتبط: چگونه با استفاده از پاداش های یادگیری کوین بیس، رمز ارز رایگان به دست آوریم

چرا روترها نمی توانند در حالت Full Duplex اجرا شوند؟

چالش اصلی در دستیابی به قابلیت دوبلکس کامل از طریق رادیو، خود تداخل است. این تداخل یا نویز اغلب قوی تر از سیگنال واقعی است. به زبان ساده، خود تداخلی در یک سیستم دوبلکس کامل زمانی اتفاق می‌افتد که یک نقطه به طور همزمان ارسال و دریافت کند. این منجر به دریافت انتقال خود می شود و خود تداخل ایجاد می کند.

در تحقیقات و دانشگاه ها، ایده یک روتر دوبلکس کامل برای ارتباطات بی سیم در حال جلب توجه است و به یک دوبلکس کامل در زمینه شبکه می پردازد. این یک تحول در جهت ساختن هر روتر فول دوبلکس است. برای امکان‌پذیر ساختن این امر در یک روتر دوبلکس کامل، محققان با استفاده از تکنیک‌هایی مانند معکوس کردن نویزهای ناخواسته و استفاده از پیشرفت‌های دیجیتال، با چالش خود تداخلی مقابله می‌کنند.

چند دانشجوی دانشگاه استنفورد در سال‌های 2010 و 2011 نمونه‌های اولیه رادیویی کامل دوبلکس را ساختند. آنها همچنین اسناد فنی [PDF] کار خود را منتشر کردند. برخی از این دانشجویان یک استارتاپ تجاری به نام KUMU Networks تشکیل داده اند که متعهد به ایجاد انقلابی در شبکه های بی سیم است.

آثار دیگری مانند IBFD (In-Band Full Duplex) توسط دانشگاه کرنل و STAR (Simultaneous Transmit and Receive) توسط Photonic Systems Inc. نیز می‌توان یافت.

شبکه سیمی نیمه دوبلکس است یا کامل؟

بخش سیمی شبکه LAN به صورت دوبلکس کامل با دو جفت سیم پیچ خورده که اتصال کابل اترنت را تشکیل می دهند، ارتباط برقرار می کند. هر جفت به طور انحصاری بسته های اطلاعاتی را به طور همزمان ارسال و دریافت می کند، بنابراین هرگونه برخورد و تداخل داده را حذف می کند.

در اینجا همه چیزهایی که باید در مورد کابل های اترنت بدانید آمده است.

پیشرفت در اتصال Wi-Fi

در پروتکل IEEE 802.11، تغییراتی برای دستیابی به برد بهتر یا توان عملیاتی داده یا هر دو انجام شد. از روزهای شکل گیری آن در سال 1997، استانداردهای Wi-Fi از 802.11 به 802.11b/a، 802.11g، 802.11n، 802.11ac (آیا باید یک روتر بی سیم-AC بخرید؟) و اکنون به 802.11ax تغییر یافته است.

جالب توجه است، روترهایی که توسط فناوری MIMO پشتیبانی می‌شوند، نرخ‌های انتقال داده را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند. این روترها از چندین آنتن برای انتقال و دریافت همزمان چند جریان داده استفاده می کنند که به طور موثر سرعت انتقال کلی را افزایش می دهد. این ویژگی در مدل‌های روتر 802.11n و جدیدتر، که دارای سرعت 600 مگابیت در ثانیه و بالاتر هستند، رایج است. اما این روترها به دلیل عملکرد نیمه دوبلکس خود، 50 درصد (300 مگابیت بر ثانیه) از پهنای باند را برای ارسال و 50 درصد باقیمانده را برای دریافت اختصاص می دهند. توجه به این نکته مهم است که این ارقام ثابت نیستند و می توانند بر اساس روتر و شرایط خاص متفاوت باشند.

مطلب مرتبط: نحوه محاسبه و بررسی محدوده روتر Wi-Fi خود

FDD در مقابل TDD: تفاوت چیست؟

در زمینه ارتباطات بی سیم، به ویژه هنگامی که اینترنت دوبلکس را در نظر می گیریم، دو روش غالب برای Duplexing وجود دارد: Frequency Division Duplexing (FDD) و Time Division Duplexing (TDD).

FDD با استفاده از دو باند فرکانسی مجزا، امکان انتقال و دریافت همزمان داده ها را فراهم می کند. این رویکرد منعکس کننده چیزی است که معمولاً در سیستم های روتر دوبلکس کامل یافت می شود، جایی که عملیات ارسال و دریافت همزمان انجام می شود. وقتی تعجب می‌کنید که اینترنت یک دوطرفه کامل است، می‌توانید به شبکه‌های تلفن همراه مانند 3G و 4G نگاه کنید، که معمولاً از این روش FDD برای ارتباط استفاده می‌کنند و قابلیت‌های واقعی تمام دوبلکس را به نمایش می‌گذارند.

از سوی دیگر، TDD مکانیک های پشت عملیات دوبلکس روتر را به ما یادآوری می کند. TDD بین دوره های انتقال و دریافت در یک باند فرکانسی متناوب می شود، دقیقاً مانند نحوه عملکرد روترهای نیمه دوبلکس. رفتاری مشابه با سیستم های نیمه دوبلکس دارد، جایی که تبادل داده به صورت متوالی انجام می شود. به دلیل تناوب سریع این دوره ها، تصور انتقال و دریافت همزمان را در دستگاه هایی مانند روترهای Wi-Fi ارائه می دهد.

Wi-Fi Full Duplex در آینده

علاقه تجاری فزاینده ای به فناوری روتر دوبلکس کامل وجود دارد. دلیل اصلی این است که پیشرفت در FDD و TDD نیمه دوبلکس اشباع کننده است. پیشرفت‌های نرم‌افزاری، پیشرفت‌های مدولاسیون و پیشرفت‌های MIMO سخت‌تر و سخت‌تر می‌شوند. همانطور که دستگاه های بیشتری به صورت بی سیم متصل می شوند، نیاز به افزایش بازده طیفی در نهایت بسیار مهم خواهد بود. اتصالات بی سیم کامل دوبلکس با موفقیت دو برابر شدن آنی این بازده طیفی را نشان داده است.

در مناطقی که حداقل تاثیر بر سخت افزار، پیکربندی مجدد نرم افزار، تغییرات نظارتی و سرمایه گذاری های پولی وجود دارد، این تغییر از نیمه دوبلکس به کامل دوبلکس بیشتر و برجسته تر خواهد شد. در ابتدا به دلیل نیاز به ظرفیت بیشتر، ممکن است به زودی Wi-Fi کامل دوبلکس را پیدا کنیم، در ابتدا در کنار جدیدترین اجزای نیمه دوبلکس.