تفاوت بین Full-duplex و Half-duplex و Simplex چیست؟

حالت انتقال یک کانال ارتباطی تعیین کننده جهت یا جهت‌هایی است که داده‌ها می‌توانند ارسال شوند. سه حالت مختلف انتقال عبارتند از:

1. دو طرفه کامل (Full-duplex): در این روش انتقال همزمان داده‌ها بین سیستم‌های متصل امکان‌پذیر است. معروف‌ترین نمونه از یک کانال ارتباطی Full-duplex ، تلفن است که در آن هر دو شرکت کننده در یک تماس می‌توانند صدا را به طور همزمان ارسال و دریافت کنند.
2. نیمه دو طرفه (Half-duplex): این کانال‌ها امکان برقراری ارتباطات دو طرفه را امکان‌پذیر می‌کنند، اما سیستم‌های هر دو طرف اتصال باید به نوبت از طریق رسانه ارتباطی ارسال انجام دهند.

آشناترین مثال از یک کانال ارتباطی half-duplex، یک اتصال رادیویی push-to-talk از نوع واکی‌تاکی است که در آن طرف‌های ارتباطی به نوبت ارسال انجام داده و سیگنال می‌فرستند. در این نوع ارتباط ارسال یکی از طرفین باید کامل شده باشد تا طرف دیگر بتواند ارسال انجام دهد.

1. حالت ساده (Simplex): این کانال‌ها فقط در یک جهت انتقال انجام می‌دهند. نمونه‌هایی از کانال‌های ساده صفحه‌ کلیدهای کابلی است که ضربه‌های کلید را ارسال می‌کنند، اما ورودی را از رایانه‌ای که به آن متصل هستند نمی‌پذیرند.

ارتباط دو طرفه کامل یا Full-duplex چیست؟

انتقال داده دو طرفه کامل به این معنی است که داده‌ها می‌توانند در هر دو جهت یک حامل سیگنال به طور همزمان منتقل شوند. به عنوان مثال، در یک شبکه محلی با یک فناوری که دارای انتقال کامل دوطرفه است، یک ایستگاه کاری می‌تواند داده‌ها را روی خط ارسال کند درحالی‌که همزمان ایستگاه کاری دیگر در حال دریافت داده است.

انتقال دو طرفه شامل یک خط دو طرفه است که می‌تواند داده‌ها را در هر دو جهت به طور همزمان انتقال دهد.

فعال‌سازی کانال‌ها برای برقراری ارتباط دو طرفه کامل در شبکه کمک می‌کند تا از مسائل عملکردی مربوط به اختلاف بر سر پهنای باند بین فرستنده‌ها و افزایش برخوردهای انتقال جلوگیری شود.

ارتباط دو طرفه چگونه کار می‌کند؟

کانال‌های دو طرفه مدرن اغلب از دو کانال مجزا بین سیستم‌های ارتباطی استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، شبکه‌های اترنت دو طرفه و شبکه‌های مخابراتی مدرن هر دو به جفت کانال‌هایی وابسته‌اند که می‌توانند برای انتقال همزمان استفاده شوند.

این رویکرد برای عملکرد دو طرفه کامل، “دوگانه ساده” نیز نامیده می‌شود. در این حالت یک جفت کانال ساده با هم ترکیب شده که هر جفت مانند یک کانال Full-duplex برای ارتباط دو طرفه عمل می‌کند.

روش‌های دیگر برای فعال کردن عملکرد دو طرفه کامل که از جفت کانال‌های ساده استفاده نمی‌کنند عبارتند از:

• تسهیم برش‌های زمانی (TDM) چندین جریان داده را در یک کانال ارتباطی ترکیب می‌کند. TDM جریان‌های مجزا را به بخش‌های کوچکی تقسیم می‌کند که برای انتقال در کانال در زمانبندی‌های مختلف مشخص شده‌اند.
• تقسیم فرکانس دوبلکس (FDM) چندین سیگنال را در یک کانال ارتباطی ترکیب می‌کند. FDM این کار را با تخصیص هر سیگنال به فرکانس یا کانال فرعی متفاوت در کانال اصلی انجام می‌دهد.

مقایسه ارتباط Full-duplex با Half-duplex

برای درک تفاوت بین ارتباط دو طرفه کامل و نیمه دوطرفه، تفاوت بین اترنت معمولی و اترنت سوییچی را در نظر بگیرید.

در توپولوژی باس، اترنت معمولی نودها را به یک کابل کواکسیال با روش انتقال نیمه دو طرفه متصل می‌کند. فقط یک نود می‌تواند در یک زمان ارسال انجام دهد و سایر نودها برای دریافت داده‌های مربوط خودشان بر ارسال‌ها نظارت می‌کنند.

نرخ برخورد با افزایش میزان ترافیک در هر بخش اترنت افزایش یافته و ارسال مجدد حجم ترافیک شبکه را افزایش می‌دهد.

در اترنت دو طرفه کامل، هر نود به یک سوییچ با یک جفت مدار متصل می‌شود: یکی برای انتقال به سوییچ و دیگری برای انتقال از سوییچ. در اترنت دو طرفه کامل، حالت انتقال همزمان پیش‌فرض است اما فقط بین سوییچ اترنت و یک نود.

تفاوت‌های اصلی بین ارتباط Full-duplex و Half-duplex عبارتند از:

• پیوندهای دو طرفه کامل از انتقال دو طرفه پشتیبانی می‌کنند، در حالی که پیوندهای نیمه دو طرفه می‌توانند تنها در یک زمان فقط در یک جهت ارسال انجام دهند.
• رسانه‌های مشترک مانند اترنت کواکسیال، نمی‌توانند برای انتقال دو طرفه استفاده شوند.

اترنت دو طرفه کامل علاوه بر اینکه برخوردهای شبکه را حذف می‌کند، اتصالات مستقیم بین نودهای شبکه را نیز حذف می‌کند. در این حالت هر نود فقط به سوییچ متصل است و ارتباط بین نودها همیشه با واسطه سوییچ انجام می‌شود.

سوییچ‌های با کارایی بالا تأثیر عملکرد ارسال مجدد داده‌ها بین نودها را به حداقل می‌رسانند. با این حال، این بدان معنی است که پخش فراگیر شبکه باید مجددا به هر نود ارسال شود.

حالت ساده یا Simplex چیست؟

حالت ساده یکی دیگر از حالت‌های انتقال است که در آن داده‌ها فقط در یک جهت از فرستنده به گیرنده ارسال می‌شوند و هیچ راهی برای پاسخگویی گیرنده به ارسال‌ها وجود ندارد.

نمونه‌هایی از انتقال حالت ساده عبارتند از:

• اتصالات صفحه کلید به یک کامپیوتر ارتباط را تنها در یک جهت، از صفحه کلید تا درگاه رابط در رایانه متصل، امکان‌پذیر می‌کند. داده‌ها از صفحه کلید به کامپیوتر منتقل می‌شوند اما هرگز در جهت دیگر ارسالی انجام نمی‌شود.
• رسانه‌های پخش، مانند تلویزیون و رادیو، بر ارتباطات ساده تکیه دارند. پخش‌کنندگان پیام‌هایی را ارسال می‌کنند و هر کسی که تلویزیون یا رادیو داشته باشد آن‌ها را دریافت می‌کند. اما هیچ کانالی برای گیرندگان وجود ندارد تا به سیگنال‌های ارسال شده از طریق هوا پاسخ دهند.

نمونه‌های ارتباط دو طرفه کامل

دو طرفه کامل یکی از ویژگی‌های قدیمی‌ترین شکل ارتباطات دو طرفه است: مکالمه فرد به فرد که در آن هر دو طرف می‌توانند همزمان ارسال داشته باشند. اگرچه، زمانی که هر دو طرف همزمان صحبت می‌کنند (انتقال) دریافت تضمین نمی‌شود.

نمونه‌های دیگر از کانال‌های ارتباطی دو طرفه کامل عبارتند از:

• اترنت Full-duplex در شبکه‌های اترنت سوییچی استفاده شده است که در آن تمام نودهای شبکه مستقیماً به یک سوییچ متصل می‌شوند.
• فن‌آوری‌های مخابراتی، مانند خدمات تلفن قدیمی ساده، بی سیم و سلولی، انتقال امکان دو طرفه کامل را فراهم می‌کنند.
• استاندارد 232 توصیه شده مربوط به ارتباطات سریالی با سرعت کم است، مانند اتصال مودم به رایانه.

برخی از کانال‌های ارتباطی را می‌توان برای عملکرد دو طرفه کامل یا نیمه دو طرفه، بسته به برنامه، پیکربندی کرد، به عنوان مثال:

• استاندارد بلوتوث امکانی را برای برقراری ارتباط با استفاده از پروتکل دستگاه بی سیم به صورت تمام دو طرفه (مثلاً در گوشی‌های تلفن) یا نیمه دو طرفه (مثلاً برای اتصال به چاپگر) فراهم می‌آورد.
• گیرنده/فرستنده غیر همزمان جهانی (UART) مؤلفه‌ای است که رابط رایانه را با دستگاه‌های سریال متصل آن کنترل می‌کند. UARTها را می‌توان برای استفاده از کانال‌های Full-duplex ، half-duplex یا ساده پیکربندی کرد.
• استاندارد USB 3.0 که به عنوان SuperSpeed ​​USB نیز شناخته می‌شود حالت انتقال کامل دو طرفه را ارائه می‌دهد، درحالی‌که نسخه‌های قبلی USB فقط حالت انتقال نیمه دو طرفه را داشتند.
• اترنت در ابتدا یک کانال نیمه دو طرفه بود. شبکه‌های اترنت، نودهای متصل را از طریق یک کابل به هم متصل می‌کنند، یک نود که به همه ارسال‌ها گوش می‌دهد و تنها به آن‌هایی که خطاب به خودش هستند، پاسخ می‌دهد.

تاریخچه ارتباطات دو طرفه کامل

از نظر فنی، ارتباطات دو طرفه کامل به منشأ ارتباطات انسانی برمی گردد. مکالمه دو طرفه حضوری به دو طرف امکان می‌دهد همزمان انتقال انجام دهند. انواع دیگر ارتباطات مانند پست و تلگراف نیز می‌توانند از کانال‌های کامل انتقال دو طرفه همزمان پشتیبانی کنند.

انتقال دو طرفه کامل در نیمه اول قرن نوزدهم هنگامی که تلگراف بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت اهمیت بیشتری پیدا کرد. راه‌حل‌های اولیه برای افزایش سرعت انتقال از طریق سیم تلگراف شامل استفاده از یک یا چند جفت کابل تلگراف برای فعال کردن انتقال همزمان بود.

تلگراف آکوستیک یا هارمونیک که در دهه 1870 توسعه یافت، روش جدیدی را برای انتقال چندگانه بر روی یک سیم تلگراف با استفاده از فرکانس‌های صوتی مختلف برای دو طرفه کردن به ارمغان آورد. این روش‌ها منجر به اختراع تلفن شد.