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

32 0 Новини високих технологій

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.


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


    Дуплексний зв'язок: поняття, принцип дії, призначення і застосування
    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.
    Дуплексний зв'язок: поняття, принцип дії, призначення і застосування
    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).
    Дуплексний зв'язок: поняття, принцип дії, призначення і застосування
    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.
    Дуплексний зв'язок: поняття, принцип дії, призначення і застосування
    Частотний поділ можна назвати ідеальним для організації каналів симетричного трафіку. Воно активно використовується в технології ADSL, IEEE 80216 CDMA2000.