O que é a operação Half-Duplex e Full-Duplex e como ela afeta o roteador?
Principais lições
A comunicação full duplex permite a transmissão simultânea de dados em ambas as direcções, enquanto que num sistema half-duplex, apenas uma direção é activada num determinado momento. A comunicação simplex envolve uma transmissão unidirecional em que a informação flui apenas numa direção. Estas distinções são essenciais para compreender quando se avalia a conceção e a eficiência da tecnologia moderna que utiliza ligações sem fios ou com fios.
A comunicação full duplex permite a transmissão e receção simultâneas de informações entre dois elementos ligados, enquanto os sistemas half duplex utilizam uma abordagem sequencial para a troca de dados.
Os routers Wi-Fi funcionam tradicionalmente num paradigma de comunicação half duplex, em que os dados são transmitidos e recebidos sequencialmente, o que resulta numa capacidade reduzida para operações simultâneas. No entanto, os recentes desenvolvimentos na tecnologia de routers full duplex surgiram como uma solução inovadora para atenuar os problemas de auto-interferência e melhorar a eficiência espetral global.
Nos tempos actuais, a produtividade das nossas correspondências electrónicas assenta em princípios tecnológicos despercebidos. Entre estes conceitos essenciais encontra-se a ideia de “duplexação”, que regula a transmissão e a receção de informações através de ligações de rede. A forma como utilizamos os meios de comunicação, como as conversas telefónicas, os vídeos em streaming ou o acesso à Internet sem fios, permite compreender a conceção e a eficácia da tecnologia quotidiana.
Duplex vs. Simplex: Qual é a diferença?
O paradigma da comunicação duplex representa a capacidade de troca mútua entre nós ou dispositivos separados, caracterizada pela transmissão bidirecional de dados. Por outro lado, a comunicação simplex implica a transferência unidirecional de dados. Os sistemas duplex permitem que ambas as partes transmitam e obtenham informações. Dispositivos de uso comum, como telefones e transceptores de rádio, exemplificam esta forma de comunicação.
Em contrapartida, os sistemas de comunicação simplex permitem que apenas um dispositivo transmita dados, enquanto o outro permanece silencioso e passivo no modo de receção. Um bom exemplo disto é a utilização generalizada de comandos por infravermelhos para controlar uma variedade de aparelhos electrónicos. Nesses casos, o controlo remoto por infravermelhos serve como único emissor de sinais sem a capacidade de receber ou fornecer feedback.
Característica
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Simplex
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Half Duplex
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Full Duplex
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Definição
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Os dados são transmitidos unidireccionalmente, com a informação a deslocar-se de um ponto para outro de forma linear.
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A transmissão de dados envolve normalmente uma sequência de acções em que os dados são primeiro transmitidos de um emissor para um recetor através de um canal de comunicação. Embora este processo possa ocorrer numa sucessão rápida, não envolve o envio e a receção simultâneos de dados, uma vez que ambos os processos requerem intervalos temporais distintos para serem concluídos.
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Os dados são enviados e recebidos em simultâneo
Exemplo de comunicação
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Emissões de televisão
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Walkie-talkie
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Chamadas telefónicas
Utilização de tecnologia
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Emissões de rádio
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Alguns protocolos Wi-Fi
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Comunicações por fibra ótica
Prós
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Simples, sem interferências
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Custo mais baixo, Poupança de energia
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Elevado débito de dados, comunicação contínua
Contras
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Não há feedback ou confirmação dos dados recebidos
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Débito de dados mais lento devido à tomada de turnos
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Complexidade, preocupações com interferências
Cenários de utilização ideais
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Estações de radiodifusão
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Ambientes com largura de banda limitada, routers half duplex
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Requisitos de largura de banda elevada, router full duplex
Qual a diferença entre full e half duplex?
A comunicação full duplex fez progressos substanciais no domínio da transmissão de dados, permitindo a comunicação bidirecional simultânea entre entidades ligadas. O sistema telefónico é um exemplo ilustrativo desta capacidade, em que ambas as partes envolvidas num diálogo podem conversar e ouvir ao mesmo tempo.
Em contrapartida, a comunicação half-duplex utiliza uma metodologia serializada para a troca de informações entre as partes.Durante este processo, apenas um nó pode transmitir em qualquer momento, enquanto o outro deve permanecer num estado de receção. Um exemplo de um sistema deste tipo é a comunicação por rádio walkie-talkie, em que um indivíduo comunica enquanto o outro ouve e, posteriormente, os papéis invertem-se.
O desenvolvimento da tecnologia estabeleceu a base para a criação de sistemas de comunicação eficazes em numerosos contextos, distinguindo entre os modos full duplex e half duplex, concebidos para satisfazer as exigências específicas de diferentes interacções.
Como é que o modo duplex afecta os routers Wi-Fi
Os routers Wi-Fi direccionam o fluxo de informações entre dispositivos electrónicos com Wi-Fi (como computadores portáteis ou smartphones) e a Internet, utilizando uma norma específica denominada IEEE 802.11, que funciona em modo half duplex. Wi-Fi é a marca registada para esta norma específica IEEE ( compreender as normas Wi-Fi comuns ).
Os aparelhos com Wi-Fi estabelecem uma comunicação sem fios com o router através de sinais de radiofrequência que funcionam nas bandas de 2,4 Gigahertz ou 5 Gigahertz. O router facilita a transferência de dados sem descontinuidades entre todos os dispositivos ligados e a Internet, empregando o Time Division Duplexing (TDD), que imita eficazmente o full duplexing. Isto permite a transmissão simultânea de dados em ambas as direcções, evitando potenciais colisões ou perda de dados.
O TDD funciona alternando períodos de transmissão e receção através da utilização de multiplexagem por divisão de tempo. Durante cada período, os dados são transmitidos numa direção e a receção ocorre na direção oposta. Isto permite a transmissão e receção simultâneas, dividindo os períodos em incrementos mais pequenos.
Porque é que os routers não podem funcionar em Full Duplex?
Um dos principais obstáculos que têm de ser ultrapassados para se conseguir uma comunicação bidirecional completa através de ondas de rádio é conhecido como auto-interferência. Esta forma de interferência pode muitas vezes revelar-se mais poderosa do que o próprio sinal pretendido. Essencialmente, a auto-interferência surge num sistema full duplex sempre que um único nó tenta transmitir e receber dados ao mesmo tempo. Como resultado, isto faz com que o recetor capte a transmissão que acabou de enviar, resultando em auto-interferência.
O conceito de implementação de routers full duplex em redes sem fios tem ganho um interesse crescente no domínio da investigação e do meio académico. Trata-se de melhorar o desempenho da rede através da conversão dos tradicionais sistemas half-duplex em sistemas full-duplex.Os investigadores têm estado a trabalhar para ultrapassar o obstáculo da auto-interferência através de métodos como a anulação de sinais indesejados e a incorporação de técnicas avançadas de processamento de sinais digitais.
Alguns estudantes da Universidade de Stanford construíram protótipos de rádio full duplex funcionais em 2010 e também publicaram a documentação técnica [PDF] do seu trabalho. Alguns desses estudantes formaram uma startup comercial chamada KUMU Networks , que está empenhada em revolucionar as redes sem fios.
Outros trabalhos, como o IBFD (In-Band Full Duplex) da Universidade de Cornell e o STAR (Simultaneous Transmit and Receive) da Photonic Systems Inc., também podem ser encontrados.
A LAN com fios é Half ou Full Duplex?
A rede local (LAN) com fios utiliza um protocolo de comunicação full duplex que utiliza dois conjuntos de fios de cobre entrançados para estabelecer uma ligação por cabo Ethernet. Nesta configuração, cada conjunto de fios emparelhados funciona de forma independente para transmitir e receber pacotes de dados em simultâneo, minimizando assim potenciais conflitos e interrupções no fluxo de informação.
Os cabos Ethernet são um componente crucial para estabelecer e manter a conetividade de rede, permitindo que dispositivos como computadores e servidores comuniquem entre si a longas distâncias ou a curta distância. Compreender os meandros destes cabos é essencial para otimizar o seu desempenho e garantir uma comunicação fiável entre os dispositivos ligados. Este artigo fornece uma análise aprofundada dos cabos Ethernet, incluindo os seus tipos, aplicações e principais características. Ao ler este guia, os leitores obterão informações valiosas sobre o mundo dos cabos Ethernet e estarão mais bem equipados para tomar decisões informadas ao selecionar o cabo adequado para as suas necessidades específicas.
Progresso na conetividade Wi-Fi
A norma IEEE 802.11 sofreu modificações com o objetivo de melhorar o alcance da transmissão ou a velocidade de transmissão de dados, ou ambos, desde a sua criação em 1997, à medida que a tecnologia Wi-Fi avançava do 802.11 para abranger iterações como 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac e, mais recentemente, 802.11ax.
É interessante notar que os routers equipados com tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output) apresentam taxas de transmissão de dados substancialmente superiores. Esses routers utilizam várias antenas para enviar e receber simultaneamente vários fluxos de dados, aumentando assim a taxa de transferência global. Esta funcionalidade é evidente nos modelos de routers 802.11n e contemporâneos, que atingem débitos de dados superiores a 600 megabits por segundo.No entanto, devido ao seu funcionamento half-duplex, estes routers atribuem 50 por cento da largura de banda disponível à transmissão e os restantes 50 por cento à receção. É de salientar que estes valores não são rígidos e podem variar consoante o modelo específico do router e as circunstâncias operacionais.
FDD vs. TDD: Qual é a diferença?
Duplexação por divisão de frequências (FDD), que envolve a divisão do espetro de frequências entre as funções de transmissão e receção por divisão de tempo; e Duplexação por divisão de tempo (TDD), em que os aspectos de transmissão e receção são efectuados alternadamente numa determinada banda de frequências ao longo do tempo.
O DOCSIS Full-Duplex (FDD) permite uma ligação duplex completa à Internet, possibilitando a transmissão e a receção simultâneas de informações através da utilização de duas gamas de frequências. Esta estratégia é semelhante à utilizada nos sistemas de router full-duplex convencionais, em que as tarefas de envio e receção ocorrem em simultâneo. Para os curiosos sobre se a Internet suporta ou não o full-duplex, podem examinar redes sem fios como a 3G e a 4G, que utilizam frequentemente a técnica FDD para facilitar a comunicação, ilustrando capacidades genuínas de full-duplex.
Em contrapartida, o TDD reflecte os fundamentos técnicos que regem o funcionamento dos routers half-duplex. Através de um processo alternado de transmissão e receção numa única gama de frequências, é paralelo ao modo de funcionamento observado nesses encaminhadores. Do mesmo modo, a transferência de informação ocorre de forma sequencial, imitando o comportamento dos sistemas half-duplex. A ilusão de transmissão e receção simultâneas pode ser atribuída à rápida alternância entre estas fases, tal como acontece em dispositivos como os routers Wi-Fi.
Wi-Fi full duplex no futuro
A crescente procura no mercado de tecnologia de routers full duplex pode ser atribuída ao facto de o progresso dos sistemas half-duplex FDD e TDD se ter tornado cada vez mais difícil. Com as actualizações de software, as inovações de modulação e os avanços de entrada múltipla e saída múltipla (MIMO) a tornarem-se cada vez mais difíceis de alcançar, existe uma necessidade premente de melhorar a eficiência espetral, uma vez que um número cada vez maior de dispositivos depende da comunicação sem fios. Nomeadamente, as ligações sem fios full duplex provaram a sua capacidade para duplicar instantaneamente a eficiência do espetro disponível.
Em situações em que são necessários ajustes mínimos em termos de hardware, configuração de software, alterações regulamentares e investimento financeiro, espera-se que a mudança para a comunicação full duplex ganhe cada vez mais importância.Inicialmente motivada por um desejo de aumentar a capacidade, prevê-se que a tecnologia Wi-Fi full duplex seja introduzida relativamente em breve, juntamente com os sistemas half duplex existentes.