雙工
雙工(duplex), 指二台通訊裝置之間,允許有雙向的資料傳輸,可細分為半雙工和全雙工。
半雙工
半雙工(half-duplex)的系統允許二台裝置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裝置傳送資料,若另一裝置要傳送資料,需等原來傳送資料的裝置傳送完成後再處理。
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
全雙工(full-duplex)的系統允許二台裝置間同時進行雙向資料傳輸。全雙工的系統可以用複線鐵路類比。兩個方向的車輛因使用不同的軌道,因此不會互相影響。
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。
全雙工系統的模擬
當一個裝置連接到網絡上,需要利用通道存取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TDD,Time-Division Duplexing),是利用時間分隔多工技術來分隔傳送及接收的訊號。 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絡(上載及下載頻寬不平衡的網絡)有明顯的優點,它可以根據上載及下載的資料量,動態的調整對應的頻寬,如果上載資料量大時,就會提高上載的頻寬,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,上載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流動網絡空中介面。
- 數碼增強無線電話系統(DECT)
- IEEE 802.16 WiMAX
- 使用載波偵聽多路訪問技術的半雙工封包網絡,例如乙太網路或使用集線器的乙太網路、無線區域網絡及藍牙等,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。
- 通用序列匯流排(USB)
- 銥衛星
- 短波通訊
頻分雙工
頻分雙工(英文縮寫為FDD,Frequency-Division Duplexing),是利用頻率分隔多工技術來分隔傳送及接收的訊號。上載及下載的區段之間用「頻率偏移」(frequency offset)的方式分隔。若上載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,浪費一些時間進而沒有利用此時的頻寬,且延遲時間較長,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,因為基站(base stations)傳送及接收使用不同的頻帶(基站之間不會"聽到"到彼此發出的訊號),因此正常情況下基站之間彼此也較不會互相影響。
在時分雙工系統中,需在鄰近的基站(base station)中增加保護時段(guard times),但這會使頻譜效率下降。否則就要有同步機制,使不同基站的傳送與接收同步。同步機制會增加系統的複雜度及成本,而且因為所有的裝置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: