Giao tiếp đơn giản khác với giao tiếp song công như thế nào? Thiết bị chuyển mạch mạng LAN

Kết nối Wi-Fi hoạt động ở chế độ bán song công và phần có dây của mạng cục bộ ở chế độ song công hoàn toàn. Tìm hiểu thêm bằng cách đọc bài viết này.

Song công và đơn giản

Trong mạng, thuật ngữ "song công" dùng để chỉ khả năng hai điểm hoặc thiết bị giao tiếp với nhau theo cả hai hướng, trái ngược với "đơn giản", dùng để chỉ giao tiếp một chiều. Trong hệ thống liên lạc song công hoàn toàn, cả hai điểm (thiết bị) đều có thể gửi và nhận thông tin. Ví dụ về hệ thống song công là điện thoại và bộ đàm.

Mặt khác, trong hệ thống đơn giản, một thiết bị truyền thông tin và thiết bị kia nhận. Điều khiển từ xa điều khiển từ xa là một ví dụ về hệ thống đơn giản trong đó điều khiển từ xa truyền tín hiệu nhưng không nhận được tín hiệu phản hồi.

Song công hoàn toàn và một nửa

Giao tiếp song công hoàn toàn giữa hai thành phần có nghĩa là cả hai có thể gửi và nhận thông tin cho nhau cùng một lúc. Điện thoại là hệ thống song công hoàn toàn vì cả hai bên có thể nói và nghe cùng một lúc.

Trong hệ thống bán song công, việc truyền và nhận thông tin phải diễn ra luân phiên. Trong khi một điểm đang truyền thì những điểm khác chỉ phải nhận. Bộ đàm là hệ thống bán song công, khi kết thúc quá trình truyền, người tham gia phải nói “Nhận”, điều này có nghĩa là anh ta đã sẵn sàng nhận thông tin.

Bộ định tuyến WiFi là thiết bị điều chỉnh và lên lịch các luồng thông tin đến và đi từ bất kỳ thiết bị nào có hỗ trợ WiFi. thiết bị điện tử(chẳng hạn như máy tính xách tay hoặc điện thoại thông minh) với Internet bằng một tiêu chuẩn hoặc giao thức nhất định có tên là IEEE 802.11, hoạt động ở chế độ bán song công. chỉ có WiFi Nhãn hiệu cho một tiêu chuẩn cụ thể của IEEE.

Thiết bị WiFi kết nối với bộ định tuyến bằng sóng vô tuyến 2,4 GHz hoặc 5 GHz. Bộ định tuyến đảm bảo phân phối chính xác luồng thông tin giữa thiết bị được kết nối và Internet; sử dụng quy trình Gọi phân chia thời gian (TDD) hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn.

TDD mô phỏng giao tiếp song công hoàn toàn bằng cách tạo hoặc chia các khoảng thời gian xen kẽ giữa truyền và nhận. Các gói dữ liệu truyền theo cả hai hướng theo lịch trình. Bằng cách sắp xếp chính xác các khoảng thời gian này, các thiết bị được kết nối có thể truyền và nhận đồng thời.

Hầu hết Vấn đề lớnĐể đạt được khả năng kiểm soát song công hoàn toàn đối với liên lạc vô tuyến là sự can thiệp trong hệ thống. Đây là hiện tượng nhiễu hoặc nhiễu mạnh hơn chính tín hiệu. Nói một cách đơn giản, nhiễu trong hệ thống song công hoàn toàn xảy ra khi một điểm truyền và nhận cùng lúc, đồng thời cũng nhận được đường truyền của chính nó, do đó xảy ra hiện tượng tự nhiễu.

Truyền thông không dây song công gần như hoàn toàn có thể thực hiện được trong các lĩnh vực nghiên cứu và cộng đồng khoa học. Điều này phần lớn đạt được bằng cách loại bỏ sự tự can thiệp ở hai cấp độ. Phương pháp đầu tiên là đảo ngược tín hiệu nhiễu, sau đó quá trình giảm nhiễu được tăng cường hơn nữa bằng kỹ thuật số.

Còn mạng có dây thì sao?

Phần có dây của mạng cục bộ trao đổi dữ liệu ở chế độ song công hoàn toàn bằng cách sử dụng hai cặp dây xoắn tạo thành kết nối cáp Ethernet. Mỗi cặp được thiết kế để truyền và nhận các gói thông tin đồng thời, do đó không xảy ra xung đột dữ liệu và việc truyền tải diễn ra mà không bị nhiễu.

Tiến bộ trong truyền thông WiFi

Là một phần của giao thức IEEE 802.11, những thay đổi đã được thực hiện để đạt được phạm vi tốt nhất hoặc thông lượng tốt hơn, hoặc cả hai. Kể từ khi thành lập vào năm 1997 đến năm 2016, tiêu chuẩn không dâyđược điều chỉnh từ 802.11, 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac và cuối cùng là 802.22 mới nhất. Cho dù chúng có tiến bộ đến đâu thì chúng vẫn thuộc họ 802, họ sẽ luôn hoạt động ở chế độ bán song công. Mặc dù nhiều cải tiến đã được thực hiện, đặc biệt là với việc đưa vào Công nghệ MIMO, hoạt động ở chế độ bán song công làm giảm hiệu suất phổ tổng thể xuống một nửa.

Thật thú vị khi lưu ý rằng MIMO được hỗ trợ bởi các bộ định tuyến (đa đầu vào, nhiều đầu ra) quảng cáo tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều. Các bộ định tuyến này sử dụng nhiều ăng-ten để truyền và nhận nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc, điều này có thể làm tăng tốc độ tổng thể chuyển khoản. Điều này cũng phổ biến ở các bộ định tuyến 802.11N, quảng cáo tốc độ 600 megabit/giây trở lên. Tuy nhiên, vì chúng hoạt động ở chế độ bán song công nên 50 phần trăm (300 megabit/giây) thông lượngđược dành riêng cho việc truyền tải trong khi 50% còn lại được sử dụng để nhận.

WiFi song công hoàn toàn trong tương lai

Để song công hoàn toàn truyền thông không dây ngày càng phát triển lợi ích thương mại. Nguyên nhân chính là do tiến trình bán song công FDD và TDD chưa bão hòa. Cải tiến phần mềm, những tiến bộ điều chế và cải tiến trong công nghệ MIMO ngày càng trở nên phức tạp hơn. Khi ngày càng có nhiều thiết bị mới có kết nối không dây, nhu cầu cải thiện hiệu suất phổ là điều tối quan trọng. Sự ra đời của truyền thông không dây song công hoàn toàn sẽ ngay lập tức tăng gấp đôi hiệu suất quang phổ.

Thông thường, các hub được kết nối với switch, tức là. Toàn bộ phân khúc được kết nối với một cổng riêng biệt. Tuy nhiên, cổng cũng có thể được kết nối máy tính cá nhân(phân đoạn vi mô). Trong trường hợp này, công tắc và thẻ lan máy tính có thể hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn, tức là đồng thời truyền dữ liệu theo hướng ngược nhau, tăng gấp đôi dung lượng mạng. Chế độ song công hoàn toàn chỉ có thể thực hiện được nếu cả hai bên - card mạng và switch - đều hỗ trợ chế độ này. Ở chế độ song công hoàn toàn không có xung đột. Việc hai khung chồng lên nhau trong một cáp là điều bình thường. Để tách tín hiệu nhận được, mỗi bên sẽ trừ tín hiệu của chính mình khỏi tín hiệu thu được.

Ở chế độ bán song công, việc truyền dữ liệu chỉ được thực hiện bởi một bên, bên này có quyền truy cập vào phương tiện dùng chung bằng thuật toán CSMA/CD. Chế độ bán song công thực sự đã được thảo luận chi tiết trước đây.

Trong bất kỳ chế độ hoạt động nào của bộ chuyển mạch (bán song công hoặc song công hoàn toàn), vấn đề quản lý luồng khung sẽ phát sinh. Một tình huống thường phát sinh khi một máy chủ tệp được kết nối với một trong các cổng chuyển mạch, được tất cả các máy trạm khác truy cập:

Tỷ lệ của nhiều cổng trên một.

Nếu cổng 3 đang hoạt động ở tốc độ 10 Mbps và các khung từ bốn máy tính còn lại cũng đạt tốc độ 10 Mbps thì các khung chưa được truyền sẽ tích lũy trong bộ đệm của cổng 3 và sớm hay muộn, bộ đệm này sẽ tràn. Giải pháp một phần Vấn đề này là phân bổ cổng 3 cho máy chủ tệp, với tốc độ 100 Mbit/s. Tuy nhiên, điều này không giải quyết được vấn đề mà chỉ trì hoãn nó: theo thời gian, người dùng sẽ muốn nhiều hơn nữa tốc độ cao hoạt động của mạng và switch sẽ được thay thế bằng switch mới, trong đó tất cả các cổng sẽ hoạt động ở tốc độ 100 Mbit/s. Một giải pháp phức tạp hơn, được triển khai trong hầu hết các thiết bị chuyển mạch, là kiểm soát luồng khung do máy tính tạo ra. Ở chế độ song công hoàn toàn, các tín hiệu dịch vụ đặc biệt “Tạm dừng truyền” và “Tiếp tục truyền” được sử dụng. Sau khi nhận được tín hiệu “Tạm dừng truyền”, card mạng phải dừng truyền khung cho đến khi có tín hiệu “Tiếp tục truyền” tiếp theo (rất tiếc, chuẩn 802.3x hiện tại không cung cấp khả năng giảm một phần cường độ truyền khung mà chỉ lệnh cấm hoàn toàn). Chế độ bán song công sử dụng "áp suất ngược" và "hành vi cổng chuyển đổi tích cực". Cả hai phương pháp đều cho phép bạn triển khai các cơ chế khá tinh vi để kiểm soát luồng khung hình, giảm một phần cường độ của chúng nhưng không giảm về 0.

Phương pháp áp suất ngược bao gồm việc tạo ra các va chạm nhân tạo trong một phân đoạn đang gửi quá nhiều khung hình tới bộ chuyển mạch. Để thực hiện điều này, bộ chuyển mạch thường sử dụng một chuỗi nhiễu (tín hiệu gây nhiễu tạo ra và tăng cường xung đột) được gửi đến đầu ra của cổng mà phân đoạn (hoặc máy tính) được kết nối để tạm dừng hoạt động của nó.

Phương pháp hoạt động mạnh mẽ của một cổng chuyển mạch dựa trên việc bắt giữ phương tiện sau khi kết thúc quá trình truyền gói tiếp theo hoặc sau khi xảy ra xung đột. Trong trường hợp đầu tiên, bộ chuyển mạch kết thúc việc truyền khung hình tiếp theo và thay vì tạm dừng công nghệ 9,6 μs, hãy tạm dừng 9,1 μs và bắt đầu truyền khung hình mới. Máy tính sẽ không thể lấy được môi trường vì nó đã đợi một khoảng dừng tiêu chuẩn là 9,6 µs và sau đó phát hiện ra rằng môi trường đã bị chiếm dụng. Trong trường hợp thứ hai, các khung của switch và máy tính va chạm và phát hiện ra xung đột. Máy tính tạm dừng sau khi va chạm ở tốc độ 51,2 µs, theo yêu cầu của tiêu chuẩn và công tắc - 50 µs. Và trong trường hợp này, máy tính không truyền được khung của nó. Switch có thể sử dụng cơ chế này một cách thích ứng, tăng cường tính linh hoạt khi cần thiết.

Tiêu chuẩn IEEE 802.3-2012 xác định hai chế độ hoạt động của lớp con MAC:

● bán song công (nửa vời x) – sử dụng phương thức CSMA/CD để truy cập nút vào phương tiện dùng chung. Một nút chỉ có thể nhận hoặc truyền dữ liệu cùng một lúc với điều kiện phải có quyền truy cập vào phương tiện truyền dẫn;

● song công hoàn toàn (song công hoàn toàn) – cho phép một cặp nút có kết nối điểm-điểm đồng thời nhận và truyền dữ liệu. Để làm được điều này, mỗi nút phải được kết nối với một cổng chuyển mạch chuyên dụng.

Phương thức truy cập CSMA/CD

Ý tưởng cơ bản của Ethernet là sử dụng cấu trúc liên kết bus dựa trên cáp đồng trục. Cáp được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn dùng chung mà qua đó các máy trạm được kết nối với mạng sẽ phát sóng truyền hai chiều (theo mọi hướng). Đầu cuối (phích cắm) được lắp đặt ở cả hai đầu cáp.

Cơm. 5,21 mạng Ethernet

Vì một phương tiện truyền dẫn chung đã được sử dụng nên cần phải có quyền kiểm soát quyền truy cập của các nút vào phương tiện vật lý. Để tổ chức quyền truy cập của các nút vào phương tiện truyền dẫn dùng chung, nó đã được sử dụng phương pháp nhiều quyền truy cập với cảm biến sóng mang và phát hiện va chạm(Carrier Sense Đa truy cập với phát hiện va chạm, CSMA/CD).

Phương pháp CSMA/CD dựa trên cuộc thi(tranh chấp) các nút để giành quyền truy cập mạng và bao gồm các thủ tục sau:

● kiểm soát sóng mang;

● phát hiện va chạm.

Trước khi truyền, thiết bị mạng phải đảm bảo rằng phương tiện truyền dẫn rõ ràng. Điều này đạt được bằng cách lắng nghe nhà cung cấp dịch vụ. Nếu phương tiện còn trống, thiết bị sẽ bắt đầu truyền dữ liệu. Trong quá trình truyền khung, thiết bị tiếp tục lắng nghe môi trường truyền. Điều này được thực hiện để đảm bảo rằng không có thiết bị nào khác bắt đầu truyền dữ liệu cùng lúc. Sau khi kết thúc truyền khung, tất cả các thiết bị mạng phải chịu được thời gian tạm dừng công nghệ (Inter Packet Gap) bằng 9,6 μs. Sự tạm dừng này được gọi là khoảng thời gian liên khung và cần thiết để đưa vào trạng thái ban đầu bộ điều hợp mạng và để ngăn chặn một thiết bị mạng chiếm lấy môi trường. Sau khi kết thúc thời gian tạm dừng công nghệ, các thiết bị có quyền bắt đầu truyền khung hình của mình, vì Thứ tư là miễn phí.

Các thiết bị mạng có thể bắt đầu truyền dữ liệu bất cứ lúc nào chúng xác định rằng kênh đó trống. Nếu một thiết bị cố gắng bắt đầu truyền một khung nhưng thấy rằng mạng đang bận, nó buộc phải đợi cho đến khi nút gửi kết thúc việc truyền.

Cơm. 5,22 Truyền khung trên mạng Ethernet

Ethernet là phương tiện phát sóng nên tất cả các trạm đều nhận được tất cả các khung được truyền qua mạng. Tuy nhiên, không phải thiết bị nào cũng xử lý được những khung hình này. Chỉ thiết bị có địa chỉ MAC khớp với địa chỉ MAC đích được chỉ định trong tiêu đề khung mới sao chép nội dung của khung vào bộ đệm trong. Sau đó, thiết bị sẽ kiểm tra khung để tìm lỗi và nếu không có lỗi, nó sẽ truyền dữ liệu nhận được đến giao thức cấp cao hơn. Ngược lại, khung sẽ bị loại bỏ. Thiết bị gửi không được thông báo liệu khung có được gửi thành công hay không.

Trong mạng Ethernet, xung đột là không thể tránh khỏi ( Sự va chạm), bởi vì khả năng xuất hiện của chúng vốn có trong chính thuật toán CSMA/CD. Điều này là do có một khoảng thời gian giữa thời điểm truyền, khi thiết bị mạng kiểm tra xem mạng có rảnh hay không và thời điểm truyền thực sự bắt đầu. Có thể một số thiết bị khác trên mạng sẽ bắt đầu truyền trong thời gian này.

Nếu nhiều thiết bị trên mạng bắt đầu truyền gần như cùng lúc thì luồng bit đến từ các thiết bị khác nhau, va chạm với nhau và bị biến dạng, tức là xảy ra va chạm. Trong trường hợp này, mỗi thiết bị phát phải có khả năng phát hiện xung đột trước khi truyền xong khung của nó. Sau khi phát hiện xung đột, thiết bị sẽ ngừng truyền khung và củng cố xung đột bằng cách gửi một chuỗi đặc biệt 32 bit tới mạng, được gọi là mứt-Tính nhất quán. Điều này được thực hiện để tất cả các thiết bị mạng có thể nhận ra xung đột. Sau khi tất cả các thiết bị đã nhận ra xung đột, mỗi thiết bị sẽ tắt trong một khoảng thời gian được chọn ngẫu nhiên nhất định (khác nhau đối với mỗi trạm mạng). Khi hết thời gian, thiết bị có thể bắt đầu truyền lại dữ liệu. Khi quá trình truyền tiếp tục, các thiết bị liên quan đến xung đột không được ưu tiên truyền dữ liệu qua các thiết bị khác trên mạng.

Nếu 16 lần cố gắng truyền một khung hình gây ra xung đột thì bộ phát phải ngừng thử và loại bỏ khung đó.

Cơm. 5,23 Phát hiện xung đột Ethernet

Miền va chạm

Trong công nghệ Ethernet bán song công, bất kể tiêu chuẩn lớp vật lý là gì, đều có một khái niệm miền va chạm.

Miền va chạm(miền va chạm) là một phần của mạng Ethernet, tất cả các nút trong đó đều nhận ra xung đột bất kể nó xảy ra ở phần nào của mạng.

Mạng Ethernet được xây dựng trên các bộ lặp và hub tạo thành một miền xung đột.

Hãy nhớ lại rằng bộ lặp là một thiết bị lớp vật lý của mô hình OSI được sử dụng để kết nối các phân đoạn của phương tiện truyền dữ liệu nhằm tăng chiều dài tổng thể của mạng.

Mạng Ethernet (thông số kỹ thuật 10BASE2 và 10BASE5) dựa trên cáp đồng trục sử dụng bộ lặp hai cổng kết nối hai phân đoạn vật lý. Bộ lặp hoạt động như sau: nó nhận tín hiệu từ một phân đoạn mạng, khuếch đại chúng, khôi phục đồng bộ hóa và truyền chúng sang phân đoạn mạng khác. Các bộ lặp không thực hiện việc lọc phức tạp và xử lý lưu lượng khác, bởi vì không phải là thiết bị thông minh. Ngoài ra, tổng số bộ lặp và các phân đoạn mà chúng kết nối bị hạn chế do độ trễ về thời gian và các lý do khác.

Sau đó, các bộ lặp đa cổng xuất hiện, trong đó các máy trạm được kết nối bằng cáp riêng. Các bộ lặp đa cổng như vậy được gọi là “hub”. Lý do cho sự xuất hiện của các bộ lặp đa cổng như sau. Do công nghệ Ethernet ban đầu sử dụng cáp đồng trục và cấu trúc liên kết bus làm phương tiện truyền dẫn nên rất khó cài đặt. hệ thống cáp xây dựng. Sau đó tiêu chuẩn quốc tếĐối với hệ thống cáp có cấu trúc trong các tòa nhà, ông đã xác định việc sử dụng cấu trúc liên kết hình sao, trong đó tất cả các thiết bị được kết nối với một điểm tập trung duy nhất bằng cáp xoắn đôi. Công nghệ Token Ring hoàn toàn phù hợp với những yêu cầu này và do đó, để tồn tại trong cuộc thi, Công nghệ Ethernet đã phải thích ứng với những yêu cầu mới. Đây là cách mà đặc tả Ethernet 10BASE-T xuất hiện, sử dụng cáp xoắn đôi và cấu trúc liên kết hình sao làm phương tiện truyền dẫn.

Các bộ tập trung làm việc tại trình độ thể chất các mô hình OSI. Họ lặp lại các tín hiệu nhận được từ một trong các cổng đến tất cả các cổng đang hoạt động khác, khôi phục trước chúng và không thực hiện bất kỳ hoạt động lọc lưu lượng hoặc xử lý dữ liệu nào khác. Do đó, cấu trúc liên kết logic của các mạng được xây dựng bằng cách sử dụng các hub luôn luôn là một bus.

Tại một thời điểm, trong các mạng được xây dựng trên các bộ lặp và bộ tập trung, chỉ có một nút có thể truyền dữ liệu. Trong trường hợp nhận tín hiệu đồng thời ở môi trường chung truyền xảy ra va chạm, dẫn đến hư hỏng các khung được truyền. Do đó, tất cả các thiết bị được kết nối với các mạng như vậy đều nằm trong cùng một miền xung đột.

Cơm. 5,24 Miền va chạm

Khi số lượng phân đoạn mạng và máy tính trong đó tăng lên, số lượng xung đột cũng tăng lên và thông lượng mạng giảm xuống. Ngoài ra, băng thông của phân khúc được chia cho tất cả các thiết bị kết nối với nó. Ví dụ: khi mười máy trạm được kết nối với phân đoạn 10 Mbps, mỗi thiết bị có thể truyền ở tốc độ trung bình không quá 1 Mbps. Nhiệm vụ nảy sinh phân đoạn mạng, I E. chia người dùng thành các nhóm (phân đoạn) theo vị trí thực tế của họ, nhằm giảm số lượng khách hàng tranh giành băng thông.

Quay sô mạng Ethernet

Vấn đề phân đoạn mạng và tăng hiệu suất của nó đã được giải quyết bằng cách sử dụng một thiết bị có tên cầu(cầu). Cây cầu được phát triển bởi kỹ sư Radia Perlman của Digital Equipment Corporation (DEC) vào đầu những năm 1980 và là một thiết bị lớp liên kết dữ liệu OSI được thiết kế để kết nối các phân đoạn mạng. Cây cầu được phát minh muộn hơn một chút so với bộ định tuyến, nhưng vì nó rẻ hơn và minh bạch đối với các giao thức cấp mạng (nó hoạt động ở cấp liên kết dữ liệu) nên nó được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ. Kết nối cầu ( bắc cầu) là một phần cơ bản của các tiêu chuẩn mạng cục bộ của IEEE.

Cây cầu hoạt động theo một thuật toán cầu trong suốt(cầu trong suốt), được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.1D. Trước khi gửi các khung từ phân đoạn này sang phân đoạn khác, nó sẽ phân tích chúng và chỉ truyền nếu việc truyền đó thực sự cần thiết, đó là địa chỉ MAC. trạm làm việcđích thuộc về một đoạn khác. Do đó, cây cầu đã tách biệt lưu lượng của một đoạn khỏi lưu lượng của một đoạn khác và chia một miền va chạm lớn thành nhiều miền nhỏ, điều này làm tăng Tổng hiệu suất mạng. Tuy nhiên, cầu truyền các khung quảng bá (ví dụ, cần thiết cho hoạt động của Giao thức ARP) từ phân đoạn này sang phân đoạn khác, vì vậy tất cả các thiết bị mạng đều nằm trong một miền phát sóng (Miền phát sóng).

Thông tin chi tiết hơn về thuật toán Cây cầu trong suốt sẽ được thảo luận ở Chương 6.

Ethernet đã chuyển mạch(Mạng chuyển mạch Ethernet) – mạng Ethernet có các phân đoạn được kết nối bằng cầu nối hoặc bộ chuyển mạch

Cơm. 5,25 Kết nối hai phân đoạn mạng bằng cầu nối

Vì bridge thường là thiết bị hai cổng nên hiệu quả của chúng chỉ duy trì được khi số lượng máy trạm trong phân khúc vẫn còn tương đối nhỏ. Ngay khi nó tăng lên, tình trạng tắc nghẽn xảy ra trong mạng dẫn đến mất các gói dữ liệu.

Sự gia tăng số lượng thiết bị được kết nối trong mạng, sự gia tăng sức mạnh của bộ xử lý máy trạm, sự xuất hiện ứng dụng đa phương tiện và các ứng dụng máy khách-máy chủ yêu cầu nhiều băng thông hơn. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng này, Kalpana đã tung ra sản phẩm đầu tiên công tắc (công tắc), được gọi là EtherSwitch.

Switch là một cầu nối đa cổng và cũng hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Sự khác biệt chính giữa switch và bridge là nó hoạt động hiệu quả hơn, có thể thiết lập đồng thời một số kết nối giữa các cặp cổng khác nhau và hỗ trợ chức năng nâng cao.

Cơm. 5,26 Mạng cục bộđược xây dựng trên các thiết bị chuyển mạch

Năm 1993, Kalpana giới thiệu song công hoàn toàn công nghệ Ethernet(Bộ chuyển mạch Ethernet song công hoàn toàn, FDES) cho các thiết bị chuyển mạch của bạn. Sau một thời gian, khi công nghệ phát triển Ethernet nhanh Hoạt động song công hoàn toàn đã trở thành một phần của tiêu chuẩn IEEE 802.3.

Hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn cung cấp khả năng nhận và truyền thông tin đồng thời, bởi vì Chỉ có hai thiết bị được kết nối với phương tiện truyền dẫn. Việc tiếp nhận và truyền tải được thực hiện trên hai kênh vật lý"điểm-điểm". Ví dụ: qua các cặp cáp xoắn đôi khác nhau hoặc các sợi cáp quang khác nhau.

Điều này giúp loại bỏ sự xuất hiện xung đột trong môi trường truyền dẫn (phương pháp CSMA/CD không còn cần thiết vì không còn tranh chấp quyền truy cập vào môi trường truyền dẫn), tăng thời gian truyền dữ liệu và tăng gấp đôi băng thông hữu ích của kênh. . Mỗi kênh cung cấp đường truyền tới hết tốc độ. Ví dụ: đối với thông số kỹ thuật 10BASE-T, mỗi liên kết truyền dữ liệu ở tốc độ 10 Mbps. Đối với thông số kỹ thuật 100BASE-TX - ở tốc độ 100 Mbit/s. Khi kết thúc kết nối song công, tốc độ kết nối tăng gấp đôi vì Dữ liệu có thể được gửi và nhận đồng thời. Ví dụ: trong thông số kỹ thuật 1000BASE-T, trong đó dữ liệu được truyền qua các kênh với tốc độ 1000 Mbit/s, tổng thông lượng sẽ bằng 2000 Mbit/s.

Cơm. 5,27 Truyền dữ liệu ở chế độ song công hoàn toàn

Ngoài ra, nhờ chế độ song công hoàn toàn, giới hạn về tổng chiều dài của mạng và số lượng thiết bị trong đó đã biến mất. Điều duy nhất còn lại là hạn chế về độ dài của cáp kết nối các thiết bị lân cận.

Hoạt động song công hoàn toàn chỉ có thể thực hiện được khi được kết nối Thiết bị mạng, có cổng hỗ trợ nó. Nếu một phân đoạn đại diện cho phương tiện chia sẻ được kết nối với một cổng thiết bị, cổng đó sẽ hoạt động ở chế độ bán song công và nhận biết các xung đột. Các cổng của các thiết bị mạng hiện đại đều hỗ trợ chức năng tự động phát hiện chế độ hoạt động bán song công hoặc song công hoàn toàn.

Khi cổng hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn, khoảng thời gian gửi giữa các khung liên tiếp không được nhỏ hơn khoảng dừng công nghệ bằng 9,6 μs. Để tránh tràn bộ đệm nhận của thiết bị khi hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn, cần sử dụng cơ chế kiểm soát luồng khung.

Cần lưu ý rằng thông số kỹ thuật 10, 40 và 100 Gigabit Ethernet chỉ hỗ trợ hoạt động song công hoàn toàn. Điều này là do thực tế là mạng hiện đạiđã được chuyển đổi hoàn toàn và chuyển đổi khi tương tác với các công tắc khác hoặc tốc độ cao bộ điều hợp mạng Hầu như luôn luôn sử dụng chế độ song công hoàn toàn.

Chế độ hoạt động song công của modem có nghĩa là khả năng truyền và nhận thông tin đồng thời. Vấn đề đối với modem không phải là khả năng truyền thông tin song công của kênh; một kênh điện thoại thông thường là song công và bộ giải điều chế modem có thể nhận ra tín hiệu đầu vào trên nền tín hiệu đầu ra của chính nó được phản ánh từ thiết bị ATS. Hơn nữa, công suất của nó không những có thể so sánh được mà trong hầu hết các trường hợp còn vượt quá đáng kể công suất của tín hiệu hữu ích nhận được (vì việc kết hợp và phân tách truyền và nhận được thực hiện bằng cách sử dụng các hệ thống vi sai không thể được cấu hình lý tưởng để triệt tiêu hoàn toàn modem cục bộ. tín hiệu phát). Do đó, việc modem có thể truyền thông tin đồng thời theo cả hai hướng hay không được xác định bởi khả năng của giao thức lớp vật lý.

Việc kết nối của thuê bao dữ liệu với kênh điện thoại có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đầu bốn dây (chủ yếu với các kênh thuê) và/hoặc đầu hai dây (chủ yếu với các kênh chuyển mạch). Với đầu cuối bốn dây, việc truyền và nhận được thực hiện độc lập với nhau. Trong trường hợp này, mỗi cặp được sử dụng để truyền thông tin chỉ theo một hướng và vấn đề tách tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra phản xạ không tồn tại.

Việc truyền dữ liệu qua các kênh điện thoại có đầu cuối hai dây được tổ chức bằng một trong các phương pháp sau:

truyền luân phiên theo từng hướng (chế độ bán song công);

phân chia tần số các hướng truyền (chế độ song công: đối xứng hoặc không đối xứng - tùy thuộc vào sự bằng nhau hay không đều của tốc độ truyền theo các hướng khác nhau);

truyền đồng thời theo cả hai hướng với việc triệt tiêu tín hiệu phản xạ của máy phát của chính nó khi thu (chế độ song công có chức năng khử tiếng vang).

Cách đơn giản nhất để thực hiện và kém hiệu quả nhất trong việc sử dụng kênh truyền thông là phương pháp truyền tuần tự (bán song công), bởi vì việc truyền tải chỉ được thực hiện theo một hướng và mất thời gian để thay đổi hướng truyền. Do không có vấn đề về sự thâm nhập lẫn nhau của các kênh con truyền dẫn, cũng như phản xạ tiếng vang, các giao thức bán song công trong trường hợp chungđược đặc trưng bởi khả năng chống nhiễu cao hơn và khả năng sử dụng toàn bộ băng thông kênh. Phương pháp này được sử dụng ở tốc độ truyền thấp. Tất cả các giao thức dành cho giao tiếp fax đều là bán song công. Với sự phát triển của tốc độ cao hơn, trên cơ sở phương pháp này có thể tổ chức truyền song công giả (chế độ song công của thiết bị đầu cuối dữ liệu với truyền bán song công trong kênh) - cái gọi là. phương pháp "bóng bàn".

Giao thức modem

Modem có thể được phân loại theo các giao thức mà chúng thực hiện. Tất cả các giao thức điều chỉnh các khía cạnh nhất định của hoạt động của modem có thể được phân thành hai nhóm lớn: quốc tế và có thương hiệu.

Các giao thức cấp quốc tế được phát triển dưới sự bảo trợ của ITU-T và được ITU-T chấp nhận làm khuyến nghị (trước đây ITU-T được gọi là Ủy ban Tư vấn Điện thoại và Điện báo Quốc tế - ICCT, viết tắt quốc tế CCITT). Tất cả các khuyến nghị của ITU-T liên quan đến modem đều thuộc dòng V. Các giao thức độc quyền được phát triển bởi các công ty modem riêng lẻ để vượt trội so với đối thủ. Thông thường, các giao thức độc quyền trở thành các giao thức tiêu chuẩn trên thực tế và được áp dụng một phần hoặc toàn bộ dưới dạng khuyến nghị của ITU-T, như đã xảy ra với một số giao thức của Microcom. Các công ty nổi tiếng như AT&T, Motorolla, U.S. Robotics, ZyXEL và các công ty khác đang tích cực phát triển các giao thức và tiêu chuẩn mới.

Từ quan điểm chức năng, các giao thức modem có thể được chia thành các nhóm sau:

Các giao thức điều chỉnh kết nối và thuật toán tương tác giữa modem và DTE (V.10, V.11, V.24, V.25, V.25bis, V.28);

Các giao thức điều chế xác định các đặc điểm chính của modem dành cho các kênh quay số và điện thoại chuyên dụng. Chúng bao gồm các giao thức như V.17, V.22, V.32, V.34, HST, ZyX và một số lượng lớn người khác;

Các giao thức bảo vệ lỗi (V.41, V.42, MNP1-MNP4);

Các giao thức nén dữ liệu truyền đi như MNP5, MNP7, V.42bis;

Các giao thức điều phối các tham số truyền thông ở giai đoạn thiết lập ( Lắc tay), ví dụ V.8.

Tiền tố “bis” và “ter” trong tên giao thức lần lượt biểu thị sự sửa đổi thứ hai và thứ ba của các giao thức hiện có hoặc một giao thức liên quan đến giao thức gốc. Trong trường hợp này, giao thức ban đầu, theo quy định, vẫn được hỗ trợ.

Trong số rất nhiều giao thức modem, việc phân loại có điều kiện của chúng được thể hiện trong sơ đồ có thể mang lại sự rõ ràng nhất định.

TRONG hệ thống kỹ thuật thường nảy sinh nhiệm vụ kết nối hai hệ thống con hoặc hai nút cho một tổ chức trao đổi thông tin giữa họ. Liên kết truyền thông kết quả được gọi là kênh thông tin liên lạc.

Các kênh truyền thông có thể được chia theo loại tín hiệu truyền đi(tín hiệu điện, quang, vô tuyến, v.v.), bằng phương tiện truyền dữ liệu (không khí, dây dẫn điện, cáp quang, v.v.) và nhiều đặc tính khác. Bài viết này sẽ thảo luận về việc phân chia các kênh liên lạc theo phương thức và quy tắc nhận và truyền thông tin. Dựa trên những đặc điểm này, các kênh truyền thông được chia thành đơn công, bán song công và song công hoàn toàn.

Giao tiếp đơn giản

Kênh liên lạc đơn giản là kênh một chiều; dữ liệu qua nó chỉ có thể được truyền theo một hướng. Nút đầu tiên có thể gửi tin nhắn, nút thứ hai chỉ có thể nhận chúng nhưng không thể xác nhận đã nhận hoặc phản hồi. Một ví dụ điển hình Các kênh liên lạc kiểu này là thông báo bằng giọng nói trong trường học, bệnh viện và các tổ chức khác. Một ví dụ khác là đài phát thanh và truyền hình.

Với truyền dữ liệu đơn giản, một nút giao tiếp có một bộ phát và nút kia (các nút khác) có một bộ thu.

Giao tiếp bán song công

Với kiểu giao tiếp bán song công, cả hai thuê bao đều có khả năng nhận và truyền tin nhắn. Mỗi nút chứa cả bộ thu và bộ phát, nhưng chúng không thể hoạt động đồng thời. Tại mỗi thời điểm, kênh liên lạc được hình thành bởi bộ phát của một nút và bộ thu của nút khác.

Một ví dụ điển hình của kênh liên lạc bán song công là bộ đàm. Qua radio, một cuộc đối thoại thường diễn ra như thế này:

- Belka, Belka! Tôi là Madagasca! Chào mừng!

- Madagascar, tôi là Belka. Chào mừng!

Từ "Nhận" đại diện cho quyền truyền tin nhắn. Tại thời điểm này, nút nhận sẽ trở thành nút phát và ngược lại. Tất nhiên, hướng trao đổi dữ liệu không tự thay đổi. Với mục đích này, đài được trang bị nút đặc biệt. Một người bắt đầu nói sẽ nhấn nút này, chuyển bộ đàm của mình sang chế độ truyền. Sau đó, anh ta phát âm tin nhắn của mình và từ mã “Nhận”, nhả nút và quay lại chế độ máy thu. Một từ mã cho bên kia biết rằng tin nhắn đã kết thúc và anh ta có thể chuyển sang chế độ truyền để nhận tin nhắn trả lời. Từ "Tiếp nhận" cho phép bạn tránh xung đột khi cả hai thuê bao bắt đầu truyền đồng thời và người đối thoại sẽ không nghe thấy tin nhắn nào.

Giao tiếp song công

Qua kênh song công, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng cùng một lúc. Mỗi nút truyền thông có một máy thu và máy phát. Sau khi thiết lập liên lạc, máy phát của thuê bao thứ nhất kết nối với máy thu của thuê bao thứ hai và ngược lại.

Một ví dụ điển hình về kênh liên lạc song công là cuộc trò chuyện qua điện thoại. Tất nhiên, việc nói và nghe người đối thoại cùng một lúc là điều khó khăn đối với một người, nhưng cơ hội đó cuộc trò chuyện qua điện thoại có, và bạn thấy đấy, nói chuyện trên điện thoại song công thuận tiện hơn nhiều so với trên bộ đàm bán song công. Các thiết bị điện tử, không giống như con người, có thể truyền và nhận tin nhắn đồng thời mà không gặp vấn đề gì do tốc độ và cấu trúc bên trong của chúng.