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WLAN-Verbindungen werden im Halbduplexmodus ausgeführt, während der kabelgebundene Teil des LANs im Vollduplexmodus ausgeführt wird. Es scheint also, dass durch die Verbindung über WLAN etwas nachgeben musste. Waren wir zu kurz gekommen? Magst du es, die Hälfte von allem zu verlieren? Schlimmer noch, werden wir nicht in der Lage sein, bestimmte Dinge mit unseren Computern und Peripheriegeräten auszuführen, wenn sie über WLAN verbunden wären?
Duplex versus Simplex
In Netzwerken bezeichnet der Begriff „Duplex“ die Fähigkeit von zwei Punkten oder Geräten, miteinander zu kommunizieren, im Gegensatz zu „Simplex“, das sich auf unidirektionale Kommunikation bezieht. In einem Duplex-Kommunikationssystem können beide Punkte (Geräte) Informationen senden und empfangen. Beispiele für Duplexsysteme umfassen Telefone und Walkie-Talkies.
Auf der anderen Seite erlauben Simplex-Systeme nur einem Gerät, Informationen zu senden, während ein anderes empfängt. Die gängige Infrarot-Fernbedienung ist ein Paradebeispiel für ein Simplex-System, bei dem die IR-Fernbedienung Signale sendet, aber nie zurück empfängt.
Voll- und Halbduplex
Vollduplex-Kommunikation zwischen zwei Komponenten bedeutet, dass beide gleichzeitig Informationen untereinander senden und empfangen können. Telefone sind Vollduplex-Systeme, sodass beide Teilnehmer gleichzeitig sprechen und zuhören können.
In Halbduplex-Systemen müssen das Senden und Empfangen von Informationen abwechselnd erfolgen. Während ein Punkt sendet, darf der andere nur empfangen. Walkie-Talkie-Funkkommunikation ist ein Halbduplex-System, das dadurch gekennzeichnet ist, dass am Ende einer Übertragung „über“ gesagt wird, um anzuzeigen, dass der Teilnehmer bereit ist, Informationen zu empfangen.
Eine einfache Illustration eines Halbduplex-Kommunikationssystems. Bildnachweis: Wikipedia
Wie sich Duplexing auf WLAN-Router auswirkt
WLAN-Router sind Geräte, die den Informationsfluss zu und von jedem WLAN-fähigen elektronischen Gerät (wie einem Laptop oder Smartphone) zum Internet modulieren und planen, wobei ein spezifischer Standard oder ein Protokoll namens IEEE 802.11 verwendet wird, das im Halbduplex arbeitet. WiFi ist nur das Markenzeichen für dieses spezielle IEEE Standard ( die gängigen WLAN-Standards verstehen ).
WLAN-Geräte verbinden sich drahtlos über Funkwellen mit 2,4 GHz oder 5 GHz mit dem Router. Der Router plant und stellt sicher, dass die richtigen Informationen zwischen jedem angeschlossenen Gerät und dem Internet fließen; ohne Kollision und Verlust; durch einen Prozessaufruf Time Division Duplexing (TDD), um sich wie Vollduplex zu verhalten.
TDD emuliert Vollduplex, indem Zeiträume eingerichtet oder geteilt werden, die zwischen Senden und Empfangen wechseln. Datenpakete fließen in beide Richtungen, wie durch die Zeiteinteilungen vorgegeben. Durch das feine Zerhacken dieser Zeitabschnitte scheinen auf diese Weise verbundene Geräte gleichzeitig zu senden und zu empfangen.
Warum können aktuelle Router nicht mit Vollduplex betrieben werden?
Das größte Problem beim Erreichen der Vollduplexfähigkeit über Funk ist die Selbststörung. Diese Interferenz oder dieses Rauschen ist intensiver als das eigentliche Signal selbst. Einfach ausgedrückt treten Interferenzen in einem Vollduplex-System auf, wenn ein einzelner Punkt gleichzeitig sendet und empfängt, und er empfängt auch seine eigene Übertragung, daher werden Eigeninterferenzen erzeugt.
Diagramm zur Veranschaulichung der Selbstinterferenz. Kredit: Kumu-Netzwerk
In Forschung und Lehre ist praxisgerechtes Vollduplex-Funk möglich. Dies wird weitgehend dadurch erreicht, dass die Selbstinterferenz auf zwei Ebenen aufgehoben wird. Die erste erfolgt durch Signalinversion des Rauschsignals selbst, und dann wird der Prozess der Rauschunterdrückung digital weiter verbessert. Ein paar Studenten der Stanford University haben gebaute funktionierende Vollduplex-Funkprototypen 2010 und 2011 ( Lesen Sie das Whitepaper ). Einige dieser Studenten haben ein kommerzielles Startup namens . gegründet KUMU-Netzwerke , die sich der Revolutionierung drahtloser Netzwerke verschrieben haben.
Andere Werke wie IBFD (In-Band-Vollduplex) von der Cornell University und STERN (Simultaneous Transmit and Receive) von Photonic Systems Inc. kann ebenfalls gefunden werden.
Mac OS Extended Journaled auf PC
Was ist mit kabelgebundenem LAN?
Der kabelgebundene Teil des LAN kommuniziert im Vollduplexmodus mit zwei Paaren verdrillter Drähte, die die Ethernet-Kabelverbindung bilden. Jedes Paar ist dazu bestimmt, Informationspakete gleichzeitig zu senden und zu empfangen, daher keine Datenkollision und keine Interferenz.
Hier ist Alles, was Sie über Ethernet-Kabel wissen müssen .
FTP-Kabel3 von Baran Ivo - Eigene Arbeit. Lizenziert unter Public Domain über Wikimedia Commons
Fortschritte bei der WLAN-Konnektivität
Innerhalb des IEEE 802.11-Protokolls wurden Änderungen vorgenommen, um entweder eine bessere Reichweite oder einen besseren Datendurchsatz oder beides zu erreichen. Von den Gründungstagen 1997 bis 2013 wurden die WLAN-Standards von 802.11 auf 802.11b/a, 802.11g, 802.11n und schließlich 802.11ac geändert (sollten Sie einen WLAN-AC-Router kaufen?). Egal wie fortschrittlich sie geworden sind, sie gehören immer noch zur 802.11-Familie, die immer im Halbduplexmodus läuft. Obwohl Verbesserungen vorgenommen wurden, vor allem durch die Aufnahme von MIMO ( Was ist MIMO ?), Halbduplexbetrieb reduziert die spektrale Gesamteffizienz um die Hälfte.
Interessanterweise werben MIMO-unterstützte Router (Multiple-Input-Multiple-Output) für viel schnellere Datenraten. Diese Router verwenden mehrere Antennen, um mehrere Datenströme gleichzeitig zu senden und zu empfangen, was die Gesamtübertragungsraten erhöhen kann. Dies ist häufig in 802.11n und neueren Routern zu finden, die Geschwindigkeiten von 600 Megabit pro Sekunde und höher anbieten. Da sie jedoch im Halbduplexbetrieb arbeiten, werden 50 Prozent (300 Megabit pro Sekunde) der Bandbreite für die Übertragung reserviert, während die anderen 50 Prozent für den Empfang verwendet werden.
Vollduplex-WLAN in der Zukunft
Es gibt ein zunehmendes kommerzielles Interesse an drahtloser Vollduplex-Konnektivität. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Fortschritte bei Halbduplex-FDD und TDD sättigen. Softwareverbesserungen, Modulationsfortschritte und MIMO-Verbesserungen werden immer schwieriger. Da sich immer mehr Geräte drahtlos verbinden, wird die Notwendigkeit einer erhöhten spektralen Effizienz letztendlich von größter Bedeutung sein. Vollduplex-Funkverbindungen haben die sofortige Verdoppelung dieser spektralen Effizienz erfolgreich demonstriert.
In Bereichen, in denen es nur minimale Auswirkungen auf Hardware, Software-Neukonfiguration, regulatorische Änderungen und Geldinvestitionen gibt, wird dieser Wechsel von Halbduplex zu Vollduplex immer wichtiger. Anfänglich vom Bedarf an mehr Kapazität getrieben, werden wir in naher Zukunft vielleicht irgendwann Vollduplex-WLAN finden, zunächst Seite an Seite mit den neuesten Halbduplex-Komponenten.
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