В статье мы постараемся подробно рассказать о том, что такое дуплексная связь. Это принцип соединения приемника и передатчика, который подразумевает передачу информации одновременно в обе стороны. Впервые концепция такой связи была реализована полтора столетия назад в трансатлантическом телеграфе и чуть позднее в телетайпах. Такая идея прекрасно экономила физические каналы связи. Представьте, сколько бы стоил кабель, проложенный по дну океана. Сами можете видеть – экономия существенная. В случае с телетайпом все обстоит куда проще. Идея уже всем была известна, но придумали несколько иной способ вывода информации (с помощью печатающих устройств).
Симплексные системы
Симплексная и дуплексная связь – это, можно сказать, синонимы. Но отличия имеются в принципе передачи и приема информации. В случае с дуплексной связью могут одновременно несколько устройств обмениваться информацией (принимать ее и передавать). А вот при организации симплексной связи сначала вещает одно устройство, затем второе, третье и т. д. Другими словами, существует некоторая очередность.
Вот примеры симплексных систем:
- Радиовещание.
- Микрофоны для записи звука.
- Радионяни.
- Беспроводные и проводные наушники.
- Различные камеры слежения.
- Беспроводные системы управления какими-либо приборами.
Симплексная связь не нуждается в возможности передачи информации в обе стороны.
Принцип функционирования дуплексных устройств
Что касается устройств дуплексной связи, то они имеют несколько иную конструкцию. С их помощью происходит соединение двух точек. В качестве примера можно привести современные компьютерные порты типа Ethernet. Именно в них обычно происходит такой обмен информацией. Аналогичный принцип закладывается и в телефонной связи – ведь вы прекрасно знаете, что два человека могут разговаривать и слышать одновременно.
В цифровой технике существует только видимость эффекта дуплексной радиосвязи (и проводной тоже). Если бы каналы приема и передачи работали на самом деле одновременно, аппаратура сгорала бы за считанные секунды. Существует определенное временное деление, с его помощью происходит формирование и коммутация пакетов. И пользователи, которые используют средства связи, не могут заметить «подвох». Существует так называемый неполный дуплекс, который активно используется в рациях. При этом разбивается канал с помощью внедрения определенных кодовых слов, которые произносят абоненты.
Как делятся каналы по времени
В качестве следующего примера мы рассмотрим Всемирную паутину – интернет. Именно здесь важно разделение каналов и выделение временных промежутков различным абонентам. Это линии с несимметричными скоростями (присутствует одновременно и выгрузка, и загрузка данных). Неравенство каналов для различных потоков информации позволило воплотить в жизнь доступ к спутникам. При таком доступе запрос осуществляется к ближайшей сети мобильного оператора, а ответ уже приходит от спутника из космических глубин.
Приведем примеры устройств, использующих такие технологии:
- Третье поколение сотовой связи (более привычное обозначение 3G).
- Несколько разновидностей LTE.
- WiMAX (или 3G+).
- А также менее известная телефония беспроводного типа DECT.
Разновидности передачи информации
Чуть более 50 лет назад начали широко внедряться импульсные устройства. Причина ее массового внедрения заключается в том, что появилась и хорошо зарекомендовала себя твердотельная электроника. Дискретные ламповые устройства занимали слишком большие пространства (если сравнивать с более продвинутыми полупроводниковыми).
Изначально было два режима, в которых происходило сжатие каналов:
- Циклический (синхронный) тип передачи – к линии абоненты подключаются периодически. Причем последовательность подключения строго оговаривается. Сначала нужно разработать структуру кадра, затем внедрить синхронизирующие сигналы. Что касается характера кодирования, то он не имеет значения.
- Асинхронный тип передачи широко используется в цифровых системах. В этом случае посылается информация заранее сформированными пакетами, размер у которых составляет несколько сотен или даже тысяч бит. Так как имеются адреса, появляется возможность организовать асинхронное взаимодействие. Такой принцип используется на сегодняшний день даже в сотовой связи. Нужно обратить внимание на то, что в современных протоколах связи количество байтов четное. По этой причине синхронизация отсутствует чисто формально.
Частота сигнала и его форма
Также нужно отметить, что каждый пакет информации дополняется заголовком. Состав передаваемой информации определяется тем, какой стандарт имеет протокол. Загрузка канала происходит с определенным периодом и частотой. Советские дуплексные каналы связи работали с частотой 8 кГц (дискретизация телефонного сигнала происходит со скоростью 64 кбит/сек).
Отметим несколько методов модуляции несущей частоты:
- ШИМ (широтно-импульсная).
- Время-импульсная.
- Амплитудно-импульсная.
Двоичные типы сигналов кодируются при помощи импульсов прямоугольной формы. При этом получается бесконечно широкий спектр, а истинный сигнал можно обрезать с помощью фильтров. Результат этого – сглаживание фронтов. За счет растягивания происходит межимпульсная интерференция. По соседним каналам появляются помехи – это происходит из-за того, что спектры пересекаются.
Ступени временного разделения
А теперь давайте рассмотрим, какие ступени разделения сигнала можно встретить в переговорных устройствах дуплексной связи. Можно выделить такую иерархию:
- На первой ступени находится 32 канала, из них два отводятся для служебных сообщений. Скорость этих каналов суммарная 2048 кбит/сек.
- Остальные ступени формируются с помощью уплотнения четырех потоков мультиплексированием (побитным). Стоит отметить, что все разделы стандартов формируются заранее.
Частотное деление
И напоследок стоит поговорить о частотном делении. Оно было впервые применено на практике связистом Игнатьевым Г. Г. в 1880 году. Передатчик сигнала формирует определенный набор импульсов аналогового типа (как правило, их 12). Ширина сигнала стандартная – в диапазоне 300-3500 Гц. В блоке имеется необходимое количество генераторов, работающих в данном диапазоне.
Частотное деление можно назвать идеальным для организации каналов симметричного трафика. Оно активно используется в технологиях ADSL, IEEE 802.16, CDMA2000.
