Дуплексний зв'язок: поняття, принцип дії, призначення і застосування

У статті ми постараємося докладно розповісти про те, що таке дуплексний зв'язок. Це принцип з'єднання приймача і передавача, який передбачає передачу інформації одночасно в обидві сторони. Вперше концепція такого зв'язку була реалізована півтора століття тому в трансатлантичному телеграфі і трохи пізніше в телетайпах. Така ідея чудово економила фізичні канали зв'язку. Уявіть, скільки б коштував кабель, прокладений по дну океану. Самі можете бачити – економія суттєва. У випадку з телетайпом всі йде набагато простіше. Ідея вже всім була відома, але придумали дещо інший спосіб виведення інформації (за допомогою друкувальних пристроїв).

Симплексні системи

Симплексного і дуплексний зв'язок – це, можна сказати, синоніми. Але відмінності є в принципі передачі і прийому інформації. У випадку з двостороннім зв'язком можуть одночасно декілька пристроїв обмінюватися інформацією (приймати її і передавати). А ось при організації симплексного зв'язку спочатку мовить один пристрій, потім друге, третє і т. д. Іншими словами, існує певна черговість.


Ось приклади симплексных систем: Радіомовлення. Мікрофони для запису звуку. Радіоняні. Бездротові та дротові навушники. Різні камери стеження. Бездротові системи управління якимись приладами. Симплексного зв'язок не потребує можливості передачі інформації в обидві сторони.

Принцип функціонування дуплексних пристроїв

Що стосується пристроїв дуплексного зв'язку, то вони мають кілька іншу конструкцію. З їх допомогою відбувається з'єднання двох точок. В якості прикладу можна навести сучасні комп'ютерні порти типу Ethernet. Саме в них зазвичай відбувається такий обмін інформацією. Аналогічний принцип закладається і в телефонного зв'язку – адже ви прекрасно знаєте, що дві людини можуть розмовляти і чути одночасно.


В цифровій техніці існує тільки видимість ефекту дуплексного радіозв'язку (і дротовий теж). Якби канали прийому та передачі працювали насправді одночасно, апаратура згоряла б за лічені секунди. Існує певне тимчасове поділ, з його допомогою відбувається формування і комутація пакетів. І користувачі, які використовують засоби зв'язку, не можуть помітити «підступ». Існує так званий неповний дуплекс, який активно використовується в раціях. При цьому розбивається канал з допомогою впровадження певних кодових слів, які вимовляють абоненти.

Як поділяються канали по часу

В якості такого прикладу ми розглянемо Всесвітню павутину – інтернет. Саме тут важливо поділ каналів і виділення часових проміжків різним абонентам. Це лінії з несиметричними швидкостями (присутній одночасно і вивантаження і завантаження даних). Нерівність каналів для різних потоків інформації дозволило втілити в життя доступ до супутників. При такому доступі запит здійснюється до найближчої мережі мобільного оператора, а відповідь вже приходить від супутника з космічних глибин. Наведемо приклади пристроїв, що використовують такі технології: Третє покоління стільникового зв'язку (більш звичне позначення 3G). Декілька різновидів LTE. WiMAX (або 3G+). А також менш відома телефонія бездротового типу DECT.

Різновиди передачі інформації

Трохи більше 50 років тому почали широко впроваджуватися імпульсні пристрої. Причина її масового впровадження полягає в тому, що з'явилася і добре зарекомендувала себе твердотільна електроніка. Дискретні лампові пристрої займали занадто великі простору (якщо порівнювати з більш просунутими напівпровідниковими).
Спочатку було два режими, в яких відбувалося стиснення каналів: Циклічний (синхронний) тип передачі – до лінії абоненти підключаються періодично. Причому послідовність підключення строго обговорюється. Спочатку потрібно розробити структуру кадру, потім впровадити синхронізуючі сигнали. Що стосується характеру кодування, то він не має значення. Асинхронний тип передачі широко використовується в цифрових системах. У цьому випадку надсилається інформація заздалегідь сформованими пакетами, розмір яких становить кілька сотень або навіть тисяч біт. Так як є адреси, з'являється можливість організувати асинхронне взаємодія. Такий принцип використовується на сьогоднішній день навіть у стільникового зв'язку. Потрібно звернути увагу на те, що в сучасних протоколах зв'язку кількість байтів парне. З цієї причини синхронізація відсутня чисто формально.

Частота сигналу і його форма

Також потрібно відзначити, що кожен пакет інформації доповнюється заголовком. Склад переданої інформації визначається тим, який стандарт має протокол. Завантаження каналу відбувається з певним періодом і частотою. Радянські дуплексні канали зв'язку працювали з частотою 8 кГц (дискретизація телефонного сигналу відбувається зі швидкістю 64 кбіт/сек).
Відзначимо кілька методів модуляції несучої частоти: ШІМ (широтно-імпульсна). Час-імпульсна. Амплітудно-імпульсна. Двійкові типи сигналів кодуються за допомогою імпульсів прямокутної форми. При цьому виходить нескінченно широкий спектр, а істинний сигнал можна обрізати за допомогою фільтрів. Результат цього – згладжування фронтів. За рахунок розтягування відбувається межимпульсная інтерференція. По сусідніх каналах з'являються перешкоди – це відбувається з-за того, що спектри перетинаються.

Ступені тимчасового поділу

А тепер давайте розглянемо, які ступені поділу сигналу можна зустріти в переговорних пристроях дуплексного зв'язку. Можна виділити таку ієрархію: На першій ступені знаходиться 32 каналу, з них два відводяться для службових повідомлень. Швидкість цих каналів сумарна 2048 кбіт/с. Інші щаблі формуються з допомогою ущільнення чотирьох потоків мультиплексуванням (побитным). Варто відзначити, що всі розділи стандартів формуються заздалегідь.

Частотне розподіл

І наостанок варто поговорити про частотному розподілі. Воно було вперше застосовано на практиці зв'язківцем Ігнатьєвим Р. Р. в 1880 році. Передавач сигналу формує певний набір імпульсів аналогового типу (як правило, їх 12). Ширина сигналу стандартна – в діапазоні 300-3500 Гц. У блоці є необхідна кількість генераторів, що працюють в даному діапазоні. Частотний поділ можна назвати ідеальним для організації каналів симетричного трафіку. Воно активно використовується в технології ADSL, IEEE 80216 CDMA2000.