Главная / Полезные вещи / Дуплексная связь: понятие, принцип действия, назначение и применение

Дуплексная связь: понятие, принцип действия, назначение и применение

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.

    Источник: http://fb.ru