Cum diferă comunicarea simplex de comunicarea duplex? Comutatoare LAN

Conexiunile WiFi funcționează în modul half-duplex, iar partea cu fir a rețelei locale funcționează în full duplex. Aflați mai multe citind acest articol.

Duplex vs simplex

În rețea, termenul „duplex” se referă la capacitatea a două puncte sau dispozitive de a comunica între ele în ambele direcții, spre deosebire de „simplex”, care se referă la comunicarea unidirecțională. Într-un sistem de comunicații full-duplex, ambele puncte (dispozitive) pot trimite și primi informații. Exemple de sisteme duplex sunt telefoanele și walkie-talki-urile.

Pe de altă parte, într-un sistem simplex, un dispozitiv transmite informații, iar celălalt primește. O telecomandă este un exemplu de sistem simplex, în care telecomanda transmite semnale, dar nu le primește ca răspuns.

Full și half duplex

Comunicarea full duplex între cele două componente înseamnă că ambele pot trimite și primi informații unul altuia în același timp. Telefoanele sunt sisteme full duplex, deoarece ambele părți pot vorbi și asculta în același timp.

În sistemele semi-duplex, transmisia și recepția informațiilor trebuie să se producă alternativ. În timp ce un punct transmite, celelalte trebuie doar să primească. Walkie-talki-urile sunt sisteme semi-duplex, la sfârșitul transmisiei participantul trebuie să spună „Primește”, ceea ce înseamnă că este gata să primească informații.

Routerele WiFi sunt dispozitive care modulează și programează fluxurile de informații către și de la orice dispozitiv electronic compatibil WiFi (cum ar fi un laptop sau un smartphone) către Internet, folosind un standard sau un protocol specific numit IEEE 802.11, care funcționează în modul half-duplex. WiFi este doar o marcă comercială pentru un anumit standard IEEE.

Dispozitivele WiFi se conectează la router folosind unde radio de 2,4 GHz sau 5 GHz. Routerul garantează distribuirea corectă a fluxurilor de informații între dispozitivul conectat și Internet; folosind un proces Time Division Calling (TDD) care funcționează în modul full duplex.

TDD emulează comunicarea full duplex prin crearea sau împărțirea perioadelor de timp care alternează între transmitere și recepție. Pachetele de date circulă în ambele direcții, conform programului. Prin eșalonarea precisă a acestor perioade de timp, dispozitivele conectate pot transmite și recepționa simultan.

Cea mai mare provocare pentru a obține controlul radio full-duplex este interferența intra-sistem. Aceasta este interferența sau zgomotul mai intens decât semnalul în sine. Mai simplu spus, interferența într-un sistem full duplex are loc atunci când un punct transmite și primește în același timp și, de asemenea, primește propria sa transmisie, prin urmare apare auto-interferența.

Comunicațiile fără fir aproape full-duplex sunt posibile în domeniile de cercetare și comunitățile științifice. Acest lucru se realizează în mare măsură prin eliminarea autointerferenței la două niveluri. Prima metodă este inversarea semnalului de zgomot în sine, iar apoi procesul de reducere a zgomotului este îmbunătățit în continuare digital.

Dar o rețea cu fir?

Partea cu fir a rețelei locale comunică în modul full duplex folosind două perechi de fire răsucite care formează o conexiune prin cablu Ethernet. Fiecare pereche este proiectată să transmită și să primească pachete de informații simultan, astfel încât nu există nicio coliziune a datelor și transmisia are loc fără interferențe.

Progrese în comunicațiile WiFi

Ca parte a protocolului IEEE 802.11, au fost făcute modificări pentru a obține o gamă mai bună sau un debit mai bun, sau ambele. De la începuturile sale în 1997 până în 2016, standardele wireless au evoluat de la 802.11, 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac și, în sfârșit, cel mai recent 802.22. Oricât de avansați au devenit, totuși aparțin familiei 802, care va funcționa întotdeauna în modul half-duplex. Deși s-au făcut multe îmbunătățiri, în special prin includerea tehnologiei MIMO, operarea în modul semi-duplex reduce eficiența spectrală generală cu un factor de două.

Este interesant de remarcat faptul că MIMO suportat de routere (multi-input, multi-output) face publicitate unor rate de date mult mai mari. Aceste routere folosesc mai multe antene pentru a transmite și a primi mai multe fluxuri de date simultan, ceea ce poate crește viteza totală de transmisie. Acest lucru este obișnuit și în routerele 802.11N, care promovează viteze de 600 megabiți pe secundă și mai mari. Cu toate acestea, deoarece funcționează în modul half-duplex, 50% (300 megabiți pe secundă) din lățimea de bandă este rezervată pentru transmisie, în timp ce celelalte 50% sunt folosite pentru recepție.

WiFi full duplex în viitor

Există un interes comercial în creștere pentru comunicațiile fără fir full-duplex. Motivul principal este că progresul în FDD și TDD semi-duplex nu este saturat. Îmbunătățirile software, progresele în modulare și îmbunătățirile aduse tehnologiei MIMO devin din ce în ce mai complexe. Pe măsură ce tot mai multe dispozitive noi sunt conectate wireless, nevoia de a îmbunătăți eficiența spectrului este în cele din urmă primordială. Apariția comunicațiilor fără fir full-duplex va dubla instantaneu eficiența spectrală.

De obicei, hub-urile sunt conectate la comutator, de ex. Un întreg segment este conectat la un port separat. Cu toate acestea, computerele individuale se pot conecta și la port (microsegmentare). În acest caz, comutatorul și placa de rețea a computerului pot funcționa în modul full duplex, de exemplu. transmite simultan date în direcții opuse, dublând capacitatea rețelei. Modul full duplex este posibil numai dacă ambele părți - placa de rețea și comutatorul - acceptă acest mod. În modul full duplex, nu există coliziuni. Este normal ca două cadre să se suprapună într-un cablu. Pentru a izola semnalul primit, fiecare parte își scade propriul semnal din semnalul rezultat.

În modul half-duplex, transmisia datelor este efectuată de o singură parte, care obține acces la mediul partajat folosind algoritmul CSMA/CD. Modul semi-duplex a fost de fapt discutat în detaliu anterior.

În orice mod de funcționare a comutatorului (half-duplex sau full-duplex), apare problema gestionării fluxurilor de cadre. Adesea apare o situație când un server de fișiere este conectat la unul dintre porturile de comutare, care este accesat de toate celelalte stații de lucru:

Raportul dintre mai multe porturi la unul.

Dacă portul 3 funcționează la 10 Mbps, iar cadrele de la celelalte patru computere ajung și la 10 Mbps, atunci cadrele netransmise se vor acumula în bufferul portului 3 și, mai devreme sau mai târziu, acest buffer se va depăși. O soluție parțială la această problemă ar fi alocarea portului 3 pentru serverul de fișiere, cu o viteză de 100 Mbit/s. Totuși, acest lucru nu rezolvă problema, ci doar o amână: în timp, utilizatorii vor dori viteze de rețea mai mari, iar comutatorul va fi înlocuit cu unul nou, în care toate porturile vor funcționa la o viteză de 100 Mbit/s. O soluție mai sofisticată, implementată în majoritatea switch-urilor, este controlul fluxului de cadre generate de computere. În modul full duplex, sunt utilizate semnale speciale de serviciu „Suspend transmission” și „Resume transmission”. După ce a primit semnalul „Suspendați transmisia”, placa de rețea trebuie să nu mai transmită cadre până la semnalul ulterior „Reluați transmisia” (din păcate, standardul actual 802.3x nu prevede o reducere parțială a intensității transmisiei cadrelor, ci doar o interdicție completă). este posibil). Modul semi-duplex utilizează „contrapresiunea” și „comportamentul agresiv al portului de comutare”. Ambele metode vă permit să implementați mecanisme destul de subtile de control al fluxului de cadre, reducând parțial intensitatea acestora, dar nu reducând-o la zero.

Metoda contrapresiunii constă în crearea de coliziuni artificiale într-un segment care trimite prea multe cadre la comutator. Pentru a face acest lucru, comutatorul utilizează de obicei o secvență de blocaj (semnale de interferență care creează și sporesc o coliziune) trimisă la ieșirea portului la care este conectat segmentul (sau computerul) pentru a-și suspenda activitatea.

Metoda comportamentului agresiv al unui port de comutare se bazează pe capturarea mediului fie după încheierea transmisiei următorului pachet, fie după o coliziune. În primul caz, comutatorul termină de transmis următorul cadru și, în loc de o pauză tehnologică de 9,6 μs, face o pauză de 9,1 μs și începe să transmită un nou cadru. Computerul nu va putea achiziționa mediul deoarece a așteptat o pauză standard de 9,6 µs și apoi a descoperit că mediul era deja ocupat. În al doilea caz, cadrele comutatorului și computerul se ciocnesc și este detectată o coliziune. Computerul se oprește după o coliziune la 51,2 µs, conform cerințelor standardului, iar comutatorul - 50 µs. Și în acest caz, computerul nu reușește să-și transmită cadrul. Comutatorul poate folosi acest mecanism în mod adaptiv, crescându-și agresivitatea după cum este necesar.

Standardul IEEE 802.3-2012 definește două moduri de funcționare ale substratului MAC:

● semi-duplex (semidublu x) – folosește metoda CSMA/CD pentru accesul nodului la mediul partajat. Un nod poate primi sau transmite date doar la un moment dat, cu condiția obținerii accesului la mediul de transmisie;

● full duplex (full-duplex) – permite unei perechi de noduri care au o conexiune punct la punct să primească și să transmită simultan date. Pentru a face acest lucru, fiecare nod trebuie să fie conectat la un port de comutare dedicat.

Metoda de acces CSMA/CD

Ideea de bază a Ethernet a fost să folosească o topologie de magistrală bazată pe cablu coaxial. Cablul a fost folosit ca mediu de transmisie partajat prin care stațiile de lucru conectate la rețeau difuzau transmisie bidirecțională (în toate direcțiile). La ambele capete ale cablului au fost instalate terminatoare (fișe).

Orez. 5.21 Rețea Ethernet

Deoarece a fost folosit un mediu de transmisie comun, era necesar controlul asupra accesului nodurilor la mediul fizic. Pentru a organiza accesul nodurilor la mediul de transmisie partajat, a fost folosit metodă de acces multiplu cu detectarea transportatorului și detectarea coliziunilor(Acces multiplu Carrier Sense cu detectare a coliziunilor, CSMA/CD).

Metoda CSMA/CD se bazează pe competiție(contenție) nodurilor pentru dreptul de acces la rețea și include următoarele proceduri:

● controlul transportatorului;

● detectarea coliziunilor.

Înainte de a transmite, dispozitivul de rețea trebuie să se asigure că mediul de transmisie este clar. Acest lucru se realizează prin ascultarea purtătorului. Dacă mediul este liber, dispozitivul începe să transmită date. În timpul transmisiei cadru, dispozitivul continuă să asculte mediul de transmisie. Acest lucru se face pentru a se asigura că niciun alt dispozitiv nu a început să transmită date în același timp. După încheierea transmisiei cadrelor, toate dispozitivele de rețea trebuie să reziste la o pauză tehnologică (Inter Packet Gap) egală cu 9,6 μs. Această pauză se numește interval intercadreși este necesar pentru a restabili adaptoarele de rețea la starea lor inițială și pentru a preveni confiscarea exclusivă a mediului de către un dispozitiv de rețea. După încheierea pauzei tehnologice, dispozitivele au dreptul să înceapă să-și transmită cadrele, deoarece Miercuri este liberă.

Dispozitivele de rețea pot începe să transmită date oricând determină că canalul este liber. Dacă un dispozitiv încearcă să înceapă să transmită un cadru, dar constată că rețeaua este ocupată, este forțat să aștepte până când nodul de trimitere termină transmiterea.

Orez. 5.22 Transmisie de cadre pe o rețea Ethernet

Ethernet este un mediu de difuzare, astfel încât toate stațiile primesc toate cadrele transmise prin rețea. Cu toate acestea, nu toate dispozitivele vor procesa aceste cadre. Numai dispozitivul a cărui adresă MAC se potrivește cu adresa MAC de destinație specificată în antetul cadrului copiază conținutul cadrului în tamponul intern. Dispozitivul verifică apoi cadrul pentru erori și, dacă nu există, transmite datele primite către protocolul superior. În caz contrar, cadrul va fi aruncat. Dispozitivul expeditor nu este notificat dacă cadrul a fost livrat cu succes sau nu.

În rețelele Ethernet, conflictele sunt inevitabile ( ciocniri), deoarece posibilitatea apariției lor este inerentă algoritmului CSMA/CD însuși. Acest lucru se datorează faptului că există un anumit timp între momentul transmiterii, când dispozitivul de rețea verifică dacă rețeaua este liberă și momentul în care începe transmisia efectivă. Este posibil ca un alt dispozitiv din rețea să înceapă să transmită în acest timp.

Dacă mai multe dispozitive dintr-o rețea încep să transmită aproximativ în același timp, fluxurile de biți care provin de la diferite dispozitive se ciocnesc între ele și devin distorsionate, de exemplu. are loc o coliziune. În acest caz, fiecare dintre dispozitivele de transmisie trebuie să poată detecta o coliziune înainte de a termina transmiterea cadrului său. După ce a detectat o coliziune, dispozitivul oprește transmiterea cadrului și întărește coliziunea prin trimiterea unei secvențe speciale de 32 de biți în rețea, numită gem-consecvența. Acest lucru se face astfel încât toate dispozitivele din rețea să poată recunoaște coliziunea. După ce toate dispozitivele au recunoscut coliziunea, fiecare dispozitiv este oprit pentru un anumit interval de timp selectat aleatoriu (diferit pentru fiecare stație de rețea). Când timpul a expirat, dispozitivul poate începe să transmită din nou date. La reluarea transmisiei, dispozitivele implicate în coliziune nu au prioritate pentru transmiterea datelor față de alte dispozitive din rețea.

Dacă 16 încercări de a transmite un cadru provoacă o coliziune, atunci emițătorul trebuie să nu mai încerce și să renunțe la cadrul.

Orez. 5.23 Detectarea coliziunilor Ethernet

Domeniul de coliziune

În tehnologia Ethernet half-duplex, indiferent de standardul stratului fizic, există un concept domeniul de coliziune.

Domeniul de coliziune(domeniul de coliziune) este o parte a rețelei Ethernet, toate nodurile care recunosc o coliziune, indiferent de partea în care are loc a rețelei.

O rețea Ethernet construită pe repetitoare și hub-uri formează un domeniu de coliziune.

Reamintim că un repetor era un dispozitiv de nivel fizic al modelului OSI utilizat pentru a conecta segmente ale unui mediu de transmisie de date pentru a crește lungimea totală a rețelei.

Rețelele Ethernet (specificațiile 10BASE2 și 10BASE5) bazate pe cablu coaxial au folosit repetoare cu două porturi care conectează două segmente fizice. Repeatorul a funcționat după cum urmează: a primit semnale de la un segment de rețea, le-a amplificat, a restabilit sincronizarea și le-a transmis către altul. Repetoarele nu au efectuat filtrare complexă și alte procesări de trafic, deoarece nu erau dispozitive inteligente. De asemenea, numărul total de repetoare și segmentele pe care le-au conectat a fost limitat din cauza întârzierilor și din alte motive.

Mai târziu, au apărut repetoare multiport, la care stațiile de lucru erau conectate cu un cablu separat. Astfel de repetoare multiport sunt numite „hub-uri”. Motivul apariției repetoarelor multiport a fost următorul. Deoarece tehnologia Ethernet originală folosea cablu coaxial și o topologie magistrală ca mediu de transmisie, a fost dificil de instalat cablarea clădirii. Mai târziu, standardul internațional pentru cablarea structurată a clădirilor a specificat utilizarea unei topologii în stea, în care toate dispozitivele au fost conectate la un singur punct de concentrare folosind cablare cu perechi răsucite. Tehnologia Token Ring se potrivește perfect acestor cerințe și, prin urmare, pentru a supraviețui în competiție, tehnologia Ethernet a trebuit să se adapteze noilor cerințe. Așa a apărut specificația Ethernet 10BASE-T, care a folosit ca mediu de transmisie cabluri cu perechi răsucite și o topologie în stea.

Hub-urile funcționau la nivelul fizic al modelului OSI. Au repetat semnalele primite de la unul dintre porturi către toate celelalte porturi active, pre-restaurându-le și nu au efectuat nicio filtrare a traficului sau alte procesări de date. Prin urmare, topologia logică a rețelelor construite folosind hub-uri a rămas întotdeauna o magistrală.

La un moment dat, în rețelele construite pe repetitoare și hub-uri, un singur nod putea transmite date. În cazul sosirii simultane a semnalelor într-un mediu de transmisie comun, coliziune, ceea ce a dus la deteriorarea cadrelor transmise. Astfel, toate dispozitivele conectate la astfel de rețele se aflau în același domeniu de coliziune.

Orez. 5.24 Domeniul de coliziune

Pe măsură ce numărul de segmente de rețea și de computere din ele a crescut, numărul de coliziuni a crescut și debitul rețelei a scăzut. În plus, lățimea de bandă a segmentului a fost împărțită între toate dispozitivele conectate la acesta. De exemplu, atunci când zece stații de lucru erau conectate la un segment de 10 Mbps, fiecare dispozitiv putea transmite la o viteză medie de cel mult 1 Mbps. Sarcina a apărut segmentarea rețelei, adică împărțirea utilizatorilor în grupuri (segmente) în funcție de locația lor fizică, pentru a reduce numărul de clienți care concurează pentru lățimea de bandă.

Ethernet comutat

Problema segmentării rețelei și a creșterii performanței acesteia a fost rezolvată folosind un dispozitiv numit pod(pod). Puntea a fost dezvoltată de inginerul Digital Equipment Corporation (DEC) Radia Perlman la începutul anilor 1980 și a fost un dispozitiv de nivel OSI de legătură de date conceput pentru a conecta segmente de rețea. Puntea a fost inventată puțin mai târziu decât routerele, dar din moment ce era mai ieftin și transparent pentru protocoalele la nivel de rețea (a funcționat la nivel de legătură de date), a devenit utilizat pe scară largă în rețelele locale. Conexiuni pod ( punând) reprezintă o parte fundamentală a standardelor rețelelor locale IEEE.

Puntea a funcționat conform unui algoritm punte transparentă(punte transparentă), care este definit de standardul IEEE 802.1D. Înainte de a trimite cadre de la un segment la altul, le analiza și le transmitea doar dacă o astfel de transmisie era cu adevărat necesară, adică adresa MAC a stației de lucru destinație aparținea altui segment. În acest fel, podul a izolat traficul unui segment de cel al altuia și a împărțit un domeniu mare de coliziune în mai multe mici, ceea ce a crescut performanța generală a rețelei. Cu toate acestea, puntea transmitea cadre de difuzare (de exemplu, necesare pentru funcționarea protocolului ARP) de la un segment la altul, astfel încât toate dispozitivele de rețea erau într-un singur domeniul de difuzare (Domeniul de difuzare).

Algoritmul de punte transparentă va fi discutat mai detaliat în Capitolul 6.

Ethernet comutat(Rețea Ethernet comutată) – o rețea Ethernet ale cărei segmente sunt conectate prin punți sau comutatoare

Orez. 5.25 Conectarea a două segmente de rețea folosind o punte

Deoarece podurile erau de obicei dispozitive cu două porturi, eficiența lor a rămas doar atâta timp cât numărul de stații de lucru din segment a rămas relativ mic. De îndată ce a crescut, a apărut congestie în rețele, ceea ce a dus la pierderea pachetelor de date.

O creștere a numărului de dispozitive conectate în rețele, o creștere a puterii procesoarelor stațiilor de lucru și apariția aplicațiilor multimedia și a aplicațiilor client-server au necesitat mai multă lățime de bandă. Ca răspuns la aceste cereri în creștere, Kalpana a lansat primul intrerupator (intrerupator), numit EtherSwitch.

Comutatorul este o punte multiport și funcționează, de asemenea, la nivelul de legătură de date al modelului OSI. Principala diferență dintre un switch și un bridge este că este mai productiv, poate stabili simultan mai multe conexiuni între diferite perechi de porturi și suportă funcționalitate avansată.

Orez. 5.26 Rețea locală construită pe comutatoare

În 1993, Kalpana a introdus tehnologia Full Duplex Ethernet Switch (FDES) în comutatoarele sale. După ceva timp, odată cu dezvoltarea tehnologiei Fast Ethernet, operarea full-duplex a devenit parte a standardului IEEE 802.3.

Funcționarea în modul full duplex oferă posibilitatea de a primi și transmite simultan informații, deoarece Doar două dispozitive sunt conectate la mediul de transmisie. Recepția și transmisia sunt efectuate pe două canale fizice diferite punct la punct. De exemplu, peste diferite perechi de cabluri torsadate sau diferite fibre ale unui cablu optic.

Acest lucru elimină apariția coliziunilor în mediul de transmisie (nu mai este necesară metoda CSMA/CD, deoarece nu există nicio dispută pentru accesul la mediul de transmisie), crește timpul disponibil pentru transmiterea datelor și dublează lățimea de bandă utilă a canalului. . Fiecare canal oferă transmisie la viteză maximă. De exemplu, pentru specificația 10BASE-T, fiecare legătură transmite date la 10 Mbps. Pentru specificația 100BASE-TX - la o viteză de 100 Mbit/s. La sfârșitul unei conexiuni duplex, viteza conexiunii se dublează deoarece Datele pot fi transmise și primite simultan. De exemplu, în specificația 1000BASE-T, în care datele sunt transmise pe canale cu o viteză de 1000 Mbit/s, debitul total va fi egal cu 2000 Mbit/s.

Orez. 5.27 Transmiterea datelor în modul full duplex

De asemenea, datorită modului full duplex, limitarea lungimii totale a rețelei și a numărului de dispozitive din aceasta a dispărut. Singurul lucru rămas este limitarea lungimii cablurilor care conectează dispozitivele adiacente.

Funcționarea în modul full duplex este posibilă numai atunci când se conectează dispozitive de rețea ale căror porturi îl acceptă. Dacă un segment care reprezintă un mediu partajat este conectat la un port de dispozitiv, portul va funcționa în modul half-duplex și va recunoaște coliziunile. Porturile dispozitivelor moderne de rețea acceptă funcția de auto-detecție a modurilor de operare half-duplex sau full-duplex.

Când portul funcționează în modul full duplex, intervalul de trimitere dintre cadrele succesive nu trebuie să fie mai mic decât o pauză tehnologică egală cu 9,6 μs. Pentru a preveni depășirea bufferelor de recepție a dispozitivului atunci când funcționează în modul full duplex, este necesar să utilizați un mecanism de control al fluxului de cadre.

Trebuie remarcat faptul că specificațiile 10, 40 și 100 Gigabit Ethernet acceptă doar funcționarea full-duplex. Acest lucru se datorează faptului că rețelele moderne au devenit complet comutate, iar comutatoarele folosesc aproape întotdeauna full duplex atunci când interacționează cu alte switch-uri sau adaptoare de rețea de mare viteză.

Modul de operare duplex al unui modem înseamnă capacitatea de a transmite și de a primi informații simultan. Problema modemului nu este capacitatea canalului de a transmite informații duplex; un canal telefonic obișnuit este duplex, iar capacitatea demodulatorului modemului de a recunoaște semnalul de intrare pe fundalul propriului semnal de ieșire reflectat de echipamentul PBX. Mai mult decât atât, puterea sa poate fi nu numai comparabilă, dar în majoritatea cazurilor depășește semnificativ puterea semnalului util primit (deoarece combinarea și separarea transmisiei și recepției se realizează folosind sisteme diferențiale care nu pot fi configurate în mod ideal pentru a suprima complet modemul local. semnal transmițător). Prin urmare, dacă modemurile pot transmite informații simultan în ambele direcții este determinat de capacitățile protocolului stratului fizic.

Conectarea unui abonat de date la un canal telefonic poate fi realizată folosind un capăt cu patru fire (în principal cu canale închiriate) și/sau un capăt cu două fire (în principal cu canale comutate). Cu o terminație cu patru fire, transmisia și recepția sunt efectuate independent una de cealaltă. În acest caz, fiecare pereche este folosită pentru a transmite informații într-o singură direcție și problema separării semnalului de intrare și a semnalului de ieșire reflectat nu există.

Transmiterea datelor prin canale telefonice cu o terminație cu două fire este organizată folosind una dintre următoarele metode:

transmisie alternativă în fiecare direcție (mod semi-duplex);

diviziunea în frecvență a direcțiilor de transmisie (mod duplex: simetric sau asimetric - în funcție de egalitatea sau inegalitatea vitezelor de transmisie în diferite direcții);

transmisie simultană în ambele sensuri cu suprimarea semnalului reflectat de propriul emițător la recepție (mod duplex cu anulare a ecoului).

Cel mai simplu de implementat și cel mai puțin eficient în utilizarea canalului de comunicație este metoda de transmisie secvențială (half-duplex), deoarece transmisia se realizează într-o singură direcție și există o pierdere de timp pentru schimbarea direcției de transmisie. Datorită absenței problemelor cu penetrarea reciprocă a subcanalelor de transmisie, precum și cu reflectarea ecoului, protocoalele semi-duplex sunt, în general, caracterizate printr-o imunitate mai mare la zgomot și capacitatea de a utiliza întreaga lățime de bandă a canalului. Această metodă este utilizată la viteze mici de transmisie. Toate protocoalele destinate comunicării prin fax sunt semi-duplex. Odată cu dezvoltarea unor viteze mai mari, a devenit posibilă organizarea transmisiei pseudo-duplex pe baza acestei metode (modul duplex al echipamentelor terminale de date cu transmisie semi-duplex în canal) - așa-numita. metoda „ping-pong”.

Protocoale modem

Modemurile pot fi clasificate în funcție de protocoalele pe care le implementează. Toate protocoalele care reglementează anumite aspecte ale funcționării modemurilor pot fi clasificate în două mari grupe: internaționale și de marcă.

Protocoalele la nivel internațional sunt dezvoltate sub auspiciile ITU-T și adoptate de acesta ca recomandări (fostul ITU-T era denumit Comitetul consultativ pentru telefonie și telegraf internațional - ICCT, abrevierea internațională CCITT). Toate recomandările ITU-T privind modemurile sunt din seria V. Protocoalele proprietare sunt dezvoltate de companiile de modem individuale pentru a depăși concurența. Adesea, protocoalele proprietare devin protocoale standard de facto și sunt adoptate parțial sau integral ca recomandări ITU-T, așa cum sa întâmplat cu o serie de protocoale Microcom. Companii atât de cunoscute precum AT&T, Motorolla, U.S. Robotics, ZyXEL și altele dezvoltă cel mai activ noi protocoale și standarde.

Din punct de vedere funcțional, protocoalele modemului pot fi împărțite în următoarele grupuri:

Protocoale de reglementare a conexiunii și algoritmi de interacțiune între modem și DTE (V.10, V.11, V.24, V.25, V.25bis, V.28);

Protocoale de modulație care definesc principalele caracteristici ale modemurilor destinate canalelor telefonice dial-up și dedicate. Acestea includ protocoale precum V.17, V.22, V.32, V.34, HST, ZyX și un număr mare de altele;

Protocoale de protecție împotriva erorilor (V.41, V.42, MNP1-MNP4);

Protocoale de compresie a datelor transmise, cum ar fi MNP5, MNP7, V.42bis;

Protocoale de coordonare a parametrilor de comunicare la etapa de stabilire a acestuia ( Tremurarea mâinii), de exemplu V.8.

Prefixele „bis” și „ter” din denumirile de protocol indică, respectiv, a doua și a treia modificare a protocoalelor existente sau un protocol legat de protocolul original. În acest caz, protocolul original, de regulă, rămâne acceptat.

Printre varietatea de protocoale modem, clasificarea lor condiționată prezentată în diagramă poate aduce o oarecare claritate.

În sistemele tehnice, apare adesea sarcina de a conecta două subsisteme sau două noduri pentru a organiza schimbul de informații între ele. Legătura de comunicare rezultată este numită canal de comunicare.

Canalele de comunicație pot fi împărțite după tipul de semnal transmis (electric, optic, semnal radio etc.), după mediul de transmisie a datelor (aer, conductor electric, fibră optică etc.) și după multe alte caracteristici. Acest articol va discuta despre împărțirea canalelor de comunicare în funcție de moduri și reguli de primire și transmitere a informațiilor. Pe baza acestor caracteristici, canalele de comunicare sunt împărțite în simplex, half-duplex și full-duplex.

Comunicare simplex

Un canal de comunicație simplex este un canal unidirecțional; datele prin intermediul acestuia pot fi transmise doar într-o singură direcție. Primul nod este capabil să trimită mesaje, al doilea le poate primi doar, dar nu poate confirma primirea sau răspunde. Un exemplu tipic al acestui tip de canale de comunicare sunt anunțurile vocale din școli, spitale și alte instituții. Un alt exemplu este radioul și televiziunea.

La transmisia de date simplex, un nod de comunicație are un transmițător și celălalt (altele) un receptor.

Comunicare semi-duplex

Cu un tip de comunicare semi-duplex, ambii abonați au capacitatea de a primi și transmite mesaje. Fiecare nod conține atât un receptor, cât și un transmițător, dar nu pot funcționa simultan. În fiecare moment de timp, canalul de comunicație este format din emițătorul unui nod și receptorul altuia.

Un exemplu tipic de canal de comunicare semi-duplex este un walkie-talkie. La radio, un dialog sună de obicei cam așa:

- Belka, Belka! Sunt Madagascar! Bine ati venit!

- Madagascar, eu sunt Belka. Bine ati venit!

Cuvântul „Primire” deleagă dreptul de a transmite un mesaj. În acest moment, nodul care a fost receptor devine emițător și invers. Desigur, direcția schimbului de date nu se schimbă de la sine. Există un buton special pe radio în acest scop. O persoană care începe să vorbească apasă pe acest buton, transformându-și walkie-talkie în modul de transmisie. După aceea, își spune mesajul și cuvântul de cod „Primire”, eliberează butonul și revine în modul receptor. Cuvântul cod îi permite celuilalt abonat să știe că mesajul este complet și poate trece în modul de transmitere pentru un mesaj de răspuns. Cuvântul „Recepție” vă permite să evitați coliziunile atunci când ambii abonați încep să transmită simultan și niciunul dintre mesaje nu va fi auzit de interlocutor.

Comunicare duplex

Pe un canal duplex, datele pot fi transmise în ambele direcții simultan. Fiecare nod de comunicație are un receptor și un transmițător. După stabilirea comunicării, emițătorul primului abonat se conectează la receptorul celui de-al doilea și invers.

Un exemplu clasic de canal de comunicare duplex este o conversație telefonică. Desigur, este dificil pentru o persoană să vorbească și să asculte interlocutorul în același timp, dar o astfel de oportunitate există în timpul unei conversații telefonice și, vedeți, vorbirea la un telefon duplex este mult mai convenabilă decât la jumătate. walkie-talkie duplex. Dispozitivele electronice, spre deosebire de oameni, pot transmite și primi simultan mesaje fără probleme, datorită vitezei și arhitecturii interne.