雙工



雙工duplex), 指二台通訊設備之間,允許有雙向的資料傳輸。




目录





  • 1 半雙工


  • 2 全雙工


  • 3 全雙工系統的模擬

    • 3.1 時分雙工


    • 3.2 頻分雙工



  • 4 單工


  • 5 範例




半雙工




一個簡單的半雙工通信的圖解


半雙工(half-duplex)的系統允許二台設備之間的雙向資料傳輸,但不能同時進行。因此同一時間只允許一設備傳送資料,若另一設備要傳送資料,需等原來傳送資料的設備傳送完成後再處理。


半雙工的系統可以比喻作單線鐵路。若鐵道上無列車行駛時,任一方向的車都可以通過。但若路軌上有車,相反方向的列車需等該列車通過道路後才能通過。


無線電對講機就是使用半雙工系統。由於對講機傳送及接收使用相同的頻率,不允許同時進行。因此一方講完後,需設法告知另一方講話結束(例如講完後加上"OVER"),另一方才知道可以開始講話。



全雙工




一個簡單的全雙工通信的圖解。因爲成本問題和通用全雙工模式的複雜性,全雙工在無線電對講機中的使用並不像圖示中這樣常見,而普遍用於固定式電話、手機、無線電話中。


全雙工(full-duplex)的系統允許二台設備間同時進行雙向資料傳輸。一般的電話、手機就是全雙工的系統,因為在講話時同時也可以聽到對方的聲音。


全雙工的系統可以用一般的雙向車道形容。兩個方向的車輛因使用不同的車道,因此不會互相影響。



全雙工系統的模擬


當一個設備連接到網路上,需要利用通道存取英语channel access method使傳送的資料及接收的資料共用同一物理介質。此時使用的通道存取方法就稱為雙工(duplexing)方法,如以下的兩種:



時分雙工


時分雙工(英文縮寫為TDDTime-Division Duplexing),是利用時間分隔多工技術來分隔傳送及接收的信號。
它利用一個半雙工的傳輸來模擬全雙工的傳輸過程。時分雙工在非對稱網路(上傳及下載頻寬不平衡的網路)有明顯的優點,它可以根據上傳及下載的資料量,動態的調整對應的頻寬,如果上傳資料量大時,就會提高上傳的頻寬,若資料量減少時再將頻寬降低。


時分雙工的另一個好處是在緩慢移動的系統中,上傳及下載的無線電路徑大致相同,因此類似波束成形的技術可以運用在時分雙工的系統中。


以下是一些時分雙工系統的例子:



  • UMTS/WCDMA TDD 模式(室內使用)


  • TD-SCDMA和TD-LTE移动网络空中接口。


  • 數位增強無線電話系統(DECT)


  • IEEE 802.16 WiMAX

  • 使用載波偵聽多路訪問技術的半雙工封包網路,例如乙太網路或使用集線器的乙太網路、無線區域網路及藍芽等,雖然不像TDMA使用固定的框架寬度,不過均可視為時分雙工的系統。

  • 通用串行总线(USB)

  • 铱卫星

  • 短波通信英语PACTOR


頻分雙工


頻分雙工(英文縮寫為FDDFrequency-Division Duplexing),是利用頻率分隔多工技術來分隔傳送及接收的信號。上傳及下載的區段之間用「頻率偏移」(frequency offset)的方式分隔。若上傳及下載的資料量相近時,頻分雙工比時分雙工更有效率。
在這個情形下,時分雙工會在切換傳送接收時,浪費一些頻寬,因此延遲時間較長,而且其線路較複雜且耗電。


頻分雙工的另一個好處是在無線電收發規劃上較簡單且較有效率,因為一個設備傳送及接收使用不同的頻帶,因此設備不會接收到自己傳出的資料,傳送及接收的資料也不會互相影響。


在時分雙工系統中,需在鄰近的區段中增加保護區段(guard band),但這會使頻譜效率下降。否則就要有同步機制,使一設備的傳送和另一設備的接收同步。同步機制會增加系統的複雜度及成本,而且因為所有的設備及時間區塊都要同步,也降低了頻寬使用的靈活性。


以下是一些頻分雙工系統的例子:



  • 非對稱數位用戶線路及超高速數位用戶迴路

  • 大部份的手機系統,包括UMTS/WCDMA FDD 模式


  • FDD-LTE移动网络空中接口。


單工



  • 單工通訊(simplex)指僅能單方面傳輸。


範例



  • 電話網路


  • 手機網路

  • IRC


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