Hiểu Rõ Full Duplex, Half Duplex và Simplex trong Công Nghệ

Sự Khác Biệt Giữa Duplex và Simplex

Trong lĩnh vực giao tiếp mạng, thuật ngữ duplex biểu thị khả năng của hai điểm hoặc thiết bị khác nhau tham gia vào giao tiếp hai chiều. Điều này trái ngược với khái niệm simplex, chỉ cho phép giao tiếp một chiều. Trong hệ thống giao tiếp duplex, cả hai điểm tham gia đều có thể truyền và nhận thông tin. Các công nghệ hàng ngày như điện thoại và radio là ví dụ về hệ thống duplex.

Ngược lại, hệ thống simplex chỉ cho phép một thiết bị truyền thông tin trong khi thiết bị khác nhận. Ví dụ điển hình là remote hồng ngoại dùng cho các thiết bị điện tử. Remote hồng ngoại chỉ có chức năng truyền tín hiệu mà không có khả năng nhận phản hồi hoặc thông tin.

Sự Khác Biệt Giữa Full Duplex và Half Duplex

Full duplex đại diện cho một bước tiến lớn trong lĩnh vực trao đổi dữ liệu, cho phép hai thiết bị kết nối truyền và nhận thông tin đồng thời. Hệ thống điện thoại là ví dụ rõ ràng về hiện tượng này, khi cả hai người tham gia cuộc trò chuyện có thể nói và nghe cùng lúc.

Trong khi đó, hệ thống half duplex hoạt động theo một trình tự cho việc truyền và nhận thông tin. Trong hệ thống này, quá trình truyền và nhận thông tin diễn ra luân phiên. Khi một trong hai điểm đang truyền dữ liệu, điểm còn lại chỉ có thể nhận. Giao tiếp bằng máy bộ đàm sử dụng hệ thống half duplex, khi một bên nói thì bên kia phải lắng nghe, và ngược lại.

Khi công nghệ phát triển, sự phân biệt giữa giao tiếp full duplex và half duplex là nền tảng để thiết kế và triển khai các hệ thống giao tiếp hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, mỗi hệ thống được điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể của tương tác.

Biểu đồ giải thích chế độ Half Duplex

Ảnh Hưởng của Duplexing Đến Router Wi-Fi

Router Wi-Fi điều hướng luồng thông tin giữa các thiết bị điện tử có khả năng Wi-Fi (như laptop hoặc smartphone) và internet thông qua tiêu chuẩn cụ thể gọi là IEEE 802.11, hoạt động ở chế độ half duplex. Wi-Fi là thương hiệu của tiêu chuẩn cụ thể này của IEEE (hiểu về các tiêu chuẩn Wi-Fi phổ biến).

Các thiết bị Wi-Fi kết nối không dây với router bằng sóng radio ở tần số 2.4GHz hoặc 5GHz. Router lập lịch và đảm bảo thông tin chảy đúng giữa từng thiết bị kết nối và internet, không gây va chạm và mất mát, thông qua quá trình gọi là Time Division Duplexing (TDD) để hoạt động như full duplex.

TDD mô phỏng full duplex bằng cách thiết lập hoặc chia các khoảng thời gian luân phiên giữa truyền và nhận. Các gói dữ liệu chảy theo cả hai hướng theo các khoảng thời gian này. Bằng cách chia nhỏ các khoảng thời gian này, các thiết bị kết nối theo cách này dường như truyền và nhận đồng thời.

Tại Sao Router Không Thể Hoạt Động Ở Chế Độ Full Duplex?

Thách thức chính trong việc đạt được khả năng full duplex qua sóng radio là tự nhiễu. Nhiễu này, hay còn gọi là tiếng ồn, thường mạnh hơn tín hiệu thực tế. Nói một cách đơn giản, tự nhiễu xảy ra trong hệ thống full duplex khi một điểm truyền và nhận đồng thời, dẫn đến việc nhận lại tín hiệu của chính mình, tạo ra tự nhiễu.

Trong nghiên cứu và học thuật, ý tưởng về router full duplex cho giao tiếp không dây đang ngày càng được quan tâm, giải quyết vấn đề gì là full duplex trong bối cảnh mạng. Đây là một bước tiến hướng tới việc biến mọi router thành full duplex. Để làm được điều này trong router full duplex, các nhà nghiên cứu đang giải quyết thách thức tự nhiễu, sử dụng các kỹ thuật như đảo ngược tiếng ồn không mong muốn và áp dụng các cải tiến kỹ thuật số.

Một số sinh viên của Đại học Stanford đã xây dựng các nguyên mẫu radio full duplex hoạt động vào năm 2010 và 2011. Họ cũng đã công bố tài liệu kỹ thuật [PDF] về công trình của họ. Một số sinh viên này đã thành lập một công ty khởi nghiệp thương mại có tên KUMU Networks, cam kết cách mạng hóa mạng không dây.

Các công trình khác, như IBFD (In-Band Full Duplex) của Đại học Cornell và STAR (Simultaneous Transmit and Receive) của Photonic Systems Inc., cũng có thể được tìm thấy.

LAN Có Dây Là Half Duplex Hay Full Duplex?

Phần có dây của LAN giao tiếp ở chế độ full duplex với hai cặp dây xoắn tạo thành kết nối cáp Ethernet. Mỗi cặp chỉ truyền và nhận các gói thông tin đồng thời, do đó loại bỏ mọi va chạm dữ liệu và nhiễu.

Đây là tất cả những gì bạn cần biết về cáp Ethernet.

Biểu đồ minh họa phần của cáp CAT6 FTP

Tiến Bộ Trong Kết Nối Wi-Fi

Trong giao thức IEEE 802.11, các thay đổi đã được thực hiện để đạt được phạm vi tốt hơn hoặc tốc độ dữ liệu cao hơn, hoặc cả hai. Từ những ngày đầu hình thành năm 1997, các tiêu chuẩn Wi-Fi đã được sửa đổi từ 802.11 đến 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac (bạn có nên mua router wireless-AC?), và hiện tại là 802.11ax.

Điều thú vị là router hỗ trợ công nghệ MIMO thúc đẩy tốc độ dữ liệu cao hơn đáng kể. Các router này sử dụng nhiều ăng-ten để đồng thời truyền và nhận nhiều luồng dữ liệu, hiệu quả nâng cao tốc độ truyền tổng thể. Tính năng này phổ biến trong các mẫu router 802.11n và mới hơn, với tốc độ lên đến 600 megabit/giây và hơn thế nữa. Tuy nhiên, do hoạt động ở chế độ half duplex, các router này phân bổ 50 phần trăm (300 megabit/giây) băng thông cho việc truyền và 50 phần trăm còn lại cho việc nhận. Cần lưu ý rằng các con số này không cố định và có thể thay đổi tùy thuộc vào router cụ thể và điều kiện.

Sự Khác Biệt Giữa FDD và TDD

Trong bối cảnh giao tiếp không dây, đặc biệt khi xem xét duplex internet, có hai phương pháp duplexing chính: Frequency Division Duplexing (FDD) và Time Division Duplexing (TDD).

FDD cung cấp trải nghiệm internet full duplex bằng cách cho phép truyền và nhận dữ liệu đồng thời thông qua việc sử dụng hai dải tần số riêng biệt. Phương pháp này tương tự với những gì thường thấy trong các hệ thống router full duplex, nơi cả hai hoạt động gửi và nhận diễn ra đồng thời. Khi bạn tự hỏi internet có phải là full duplex không, bạn có thể nhìn vào các mạng di động như 3G và 4G, thường sử dụng phương pháp FDD này để giao tiếp, thể hiện khả năng full duplex thực sự.

Ngược lại, TDD nhắc nhở chúng ta về cơ chế đằng sau hoạt động duplex của router. TDD luân phiên giữa các khoảng thời gian truyền và nhận trên một dải tần số đơn, tương tự như cách hoạt động của các router half duplex. Nó tạo ra ấn tượng về việc truyền và nhận đồng thời trong các thiết bị như router Wi-Fi nhờ vào sự luân phiên nhanh chóng của các khoảng thời gian này.

Tương Lai của Wi-Fi Full Duplex

Sự quan tâm thương mại ngày càng tăng đối với công nghệ router full duplex. Lý do chính là các tiến bộ trong FDD và TDD half duplex đang bão hòa. Các cải tiến phần mềm, tiến bộ trong điều chế và cải tiến MIMO ngày càng khó khăn hơn. Khi ngày càng nhiều thiết bị kết nối không dây, nhu cầu tăng hiệu suất phổ sẽ trở nên quan trọng hơn. Kết nối không dây full duplex đã chứng minh khả năng tăng gấp đôi hiệu suất phổ ngay lập tức.

Trong các lĩnh vực ít ảnh hưởng đến phần cứng, cấu hình lại phần mềm, thay đổi quy định và đầu tư tài chính, sự thay đổi từ half duplex sang full duplex sẽ bắt đầu xuất hiện ngày càng nổi bật hơn. Ban đầu thúc đẩy bởi nhu cầu về dung lượng lớn hơn, chúng ta có thể sẽ sớm tìm thấy Wi-Fi full duplex, ban đầu song song với các thành phần half duplex mới nhất.

Kết Luận

Hiểu rõ sự khác biệt giữa full duplex, half duplex và simplex không chỉ giúp chúng ta nắm bắt được cách hoạt động của các thiết bị công nghệ hàng ngày mà còn mở ra cơ hội để cải thiện hiệu suất và hiệu quả của các hệ thống mạng. Với sự phát triển của công nghệ router full duplex, chúng ta có thể mong đợi những tiến bộ lớn trong việc tăng cường kết nối không dây và tối ưu hóa băng thông trong tương lai.

Hãy theo dõi Tạp Chí Mobile để cập nhật những thông tin mới nhất về công nghệ và tham khảo thêm các bài viết khác trong chuyên mục Tech.