O que é operação Half-Duplex e Full-Duplex e como isso afeta o roteador?

O que é operação Half-Duplex e Full-Duplex e como isso afeta o roteador?

As conexões WiFi estão funcionando em half-duplex, enquanto a parte com fio da LAN está em full-duplex. Então parece que ao conectar através do WiFi, algo tinha que dar certo. Fomos enganados? Você gosta de perder metade de qualquer coisa? Pior, não seremos capazes de realizar certas coisas com nossos computadores e dispositivos periféricos se eles estiverem conectados por WiFi?





Duplex versus Simplex

Em redes, o termo 'duplex' significa a capacidade de dois pontos ou dispositivos se comunicarem, em oposição a 'simplex', que se refere à comunicação unidirecional. Em um sistema de comunicação duplex, ambos os pontos (dispositivos) podem transmitir e receber informações. Exemplos de sistemas duplex incluem telefones e walkie-talkies.





Por outro lado, os sistemas simplex permitem que apenas um dispositivo transmita informações, enquanto outro as recebe. O controle remoto infravermelho comum é um excelente exemplo de sistema simplex, em que o controle remoto infravermelho transmite sinais, mas nunca recebe nenhum em retorno.





Full e Half-Duplex

A comunicação full-duplex entre dois componentes significa que ambos podem transmitir e receber informações entre si simultaneamente. Os telefones são sistemas full-duplex para que ambas as partes no telefone possam falar e ouvir ao mesmo tempo.

Em sistemas half-duplex, a transmissão e recepção de informações devem acontecer alternadamente. Enquanto um ponto está transmitindo, o outro deve apenas receber. A comunicação de rádio walkie-talkie é um sistema half-duplex, caracterizado por dizer 'over' no final de uma transmissão para significar que a parte está pronta para receber informações.



Uma ilustração simples de um sistema de comunicação half-duplex. Crédito da imagem: Wikipedia

Como a duplexação afeta os roteadores WiFi

Roteadores WiFi são dispositivos que modulam e agendam o fluxo de informações de e para qualquer dispositivo eletrônico compatível com WiFi (como um laptop ou smartphone) para a Internet, usando um padrão ou protocolo específico chamado IEEE 802.11 que funciona em half-duplex. WiFi é apenas a marca registrada para este específico IEEE padrão ( compreender os padrões comuns de WiFi )





Dispositivos WiFi se conectam sem fio ao roteador usando ondas de rádio a 2,4 GHz ou 5 GHz. O roteador agenda e garante que as informações corretas fluam entre cada dispositivo conectado e a Internet; sem colisão e perda; por uma chamada de processo Time Division Duplexing (TDD) para se comportar como full-duplexing.

O TDD emula full-duplex ao configurar ou dividir os períodos de tempo que se alternam entre a transmissão e a recepção. Os pacotes de dados fluem em ambos os sentidos, conforme determinado pelas divisões de tempo. Cortando esses períodos de tempo com precisão, os dispositivos conectados dessa forma parecem estar transmitindo e recebendo simultaneamente.





Por que os roteadores atuais não funcionam em full-duplex?

O maior problema para alcançar a capacidade full-duplex por rádio é a autointerferência. Essa interferência ou ruído é mais intenso do que o próprio sinal. Simplificando, a interferência em um sistema full-duplex ocorre quando um único ponto está transmitindo e recebendo simultaneamente e também receberá sua própria transmissão, portanto, a autointerferência é produzida.

Diagrama ilustrando a autointerferência. Crédito: Rede Kumu

Sem fio full-duplex prático é possível nos domínios da pesquisa e da academia. Em grande parte, isso é conseguido cancelando a autointerferência em dois níveis. A primeira é por inversão de sinal do próprio sinal de ruído e, em seguida, o processo de cancelamento de ruído é aprimorado digitalmente. Alguns alunos da Universidade de Stanford têm construímos protótipos de rádio full-duplex funcionais em 2010 e 2011 ( leia o papel branco ) Alguns desses alunos formaram uma startup comercial chamada Redes KUMU , empenhada em revolucionar as redes sem fio.

Outros trabalhos como IBFD (In-Band Full-Duplex) pela Cornell University e ESTRELA (Simultaneous Transmit and Receive) da Photonic Systems Inc. também podem ser encontrados.

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E quanto à LAN com fio?

A parte com fio da LAN se comunica em full-duplex com dois pares de fios trançados formando a conexão do cabo Ethernet. Cada par é dedicado a transmitir e receber pacotes de informações simultaneamente, portanto, sem colisão de dados e sem interferência.

Aqui está tudo que você precisa saber sobre cabos Ethernet .

Cabo FTP 3 por Baran Ivo - Trabalho próprio. Licenciado sob domínio público via Wikimedia Commons

Progresso na conectividade WiFi

Dentro do protocolo IEEE 802.11, as alterações foram feitas para alcançar melhor alcance ou melhor taxa de transferência de dados, ou ambos. De seus dias de formação em 1997 a 2013, os padrões WiFi foram alterados de 802.11 para 802.11b / a, 802.11g, 802.11ne, finalmente, 802.11ac (você deve comprar um roteador AC sem fio?). Por mais avançados que tenham se tornado, eles ainda pertencem à família 802.11, que sempre rodará em half-duplex. Embora melhorias tenham sido feitas, principalmente com a inclusão de MIMO ( o que é MIMO ?), a execução em half-duplex reduz a eficiência espectral geral pela metade.

Curiosamente, os roteadores com suporte para MIMO (entradas múltiplas e saídas múltiplas) anunciam taxas de dados muito mais rápidas. Esses roteadores utilizam várias antenas para transmitir e receber vários fluxos de dados simultaneamente, o que pode aumentar as taxas de transferência gerais. Isso é comumente encontrado em roteadores 802.11ne mais recentes, que anunciam velocidades de 600 megabits por segundo ou mais. No entanto, como operam em half-duplex, 50 por cento (300 megabits por segundo) da largura de banda é reservada para transmissão, enquanto os outros 50 por cento são usados ​​para recepção.

WiFi Full-Duplex no futuro

Há um interesse comercial crescente na conectividade sem fio full-duplex. A principal razão é que os avanços em FDD e TDD half-duplex estão saturando. Aprimoramentos de software, avanços de modulação e melhorias MIMO estão cada vez mais difíceis. À medida que mais dispositivos se conectam sem fio, a necessidade de maior eficiência espectral acabará por ser primordial. A conexão sem fio full-duplex demonstrou com sucesso a duplicação instantânea dessa eficiência espectral.

Em áreas onde há impacto mínimo sobre hardware, reconfiguração de software, mudanças regulatórias e investimentos monetários, essa mudança de half-duplex para full-duplex começará a ter cada vez mais destaque. Impulsionados inicialmente pela necessidade de mais capacidade, podemos encontrar WiFi full-duplex em algum momento no futuro próximo, inicialmente lado a lado com os componentes half-duplex mais recentes.

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Sobre o autor Phoon YS(1 artigos publicados)

Cachorro velho aprendendo novos truques, com a umidade e o verde de 'My-Lay-Sia'

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