Tryby transmisji i kierunek przepływu danych
W komunikacji między dwoma urządzeniami kierunek przepływu informacji jest podstawową właściwością łącza. Określa, czy dane są przesyłane w jednym kierunku, w obu kierunkach naprzemiennie, czy w obu kierunkach jednocześnie. Wyróżnia się trzy główne tryby transmisji.
1. Transmisja simpleksowa
to tryb transmisji z jednym, z góry ustalonym kierunkiem przepływu danych. Informacja może być przekazywana od urządzenia nadającego do odbierającego. Role nadajnika i odbiornika pozostają przypisane do końców łącza.
Przykłady komunikacji simpleksowej
- Radiofonia i telewizja: Stacja centralna nadaje sygnał, a odbiorniki domowe go odbierają. Kanał odbiornika radiowego nie służy do wysyłania sygnału z powrotem do stacji.
- Komputer i monitor: Komputer wysyła obraz do monitora. W klasycznym modelu simpleksowym monitor nie przekazuje danych użytkownika z powrotem, choć współczesne interfejsy mogą mieć dodatkowy kanał zwrotny.
- GPS: Satelity transmitują sygnały do odbiorników GPS na Ziemi, które odbierają je bez odpowiedzi w kanale GPS. Odbiornik GPS w samochodzie nie nadaje przez ten system do satelitów.
2. Transmisja półdupleksowa
oznacza transmisję w obu kierunkach z dostępem naprzemiennym. Oba urządzenia mogą nadawać i odbierać, lecz w danej chwili nadaje tylko jedno z nich.
Przykłady komunikacji półdupleksowej
- Krótkofalówki i radio CB: Jedna osoba musi wcisnąć przycisk, aby mówić, a druga osoba może tylko słuchać. Aby odpowiedzieć, druga osoba musi poczekać, aż pierwsza skończy i puści przycisk. Powiedzenie "odbiór" sygnalizuje koniec transmisji, aby poinformować drugą stronę, że nadeszła jej kolej.
3. Transmisja dupleksowa
umożliwia jednoczesne nadawanie i odbieranie przez oba urządzenia. Pozwala to na dwukierunkową wymianę danych bez przełączania kierunku transmisji.
Przykłady komunikacji dupleksowej
- Rozmowa telefoniczna: Obie strony mogą mówić i słyszeć w tym samym czasie, co pozwala na przerywanie sobie i naturalny przebieg rozmowy.
- Sieci Ethernet z pełnym dupleksem: Komputer podłączony do przełącznika może jednocześnie wysyłać i odbierać pakiety. Niezależny przepływ w obu kierunkach zwiększa przepustowość względem trybu półdupleksowego.
Techniki realizacji transmisji dwukierunkowej
Jednoczesna transmisja w obu kierunkach wymaga rozdzielenia kierunków w przestrzeni, częstotliwości albo czasie. Dobór techniki zależy od medium:
- Dwa kanały fizyczne: Oddzielne ścieżki mogą obsługiwać każdy kierunek, na przykład dwie pary przewodów w łączu 100BASE-TX, jedna do wysyłania i druga do odbierania.
- Dupleks z podziałem częstotliwości (FDD): Dostępne pasmo jest dzielone na dwa podpasma. Jedno służy do nadawania, a drugie do odbierania, co pozwala na jednoczesny przepływ w obu kierunkach. Rozwiązanie jest stosowane w systemach telefonii komórkowej.
- Dupleks z podziałem czasu (TDD): Czas transmisji jest dzielony na krótkie, naprzemienne szczeliny. Jedna szczelina służy do nadawania, następna do odbierania. TDD zapewnia transmisję w obu kierunkach, lecz kierunki korzystają z medium kolejno, więc tryb ten jest półdupleksowy.
- Tłumienie echa (echo cancellation): Technika realizacji pełnego dupleksu na pojedynczej parze przewodów, stosowana między innymi w liniach DSL. W rozwiązaniach z nakładającymi się pasmami urządzenie nadaje i odbiera na tej samej częstotliwości w tym samym czasie. Procesor sygnałowy DSP estymuje echo własnego sygnału i odejmuje je od sygnału odebranego, pozostawiając składnik pochodzący z drugiego końca łącza.