الاتصال المزدوج (الاتصالات)
نظام الاتصال ثنائي الاتجاه هو نظام اتصال من نقطة إلى نقطة يتكون من طرفين أو أكثر متصلين أو أجهزة، قادرين على التواصل فيما بينهم في كلا الاتجاهين. تُستخدم أنظمة الاتصال ثنائي الاتجاه في العديد من شبكات الاتصالات، إما للسماح بالاتصال المتزامن في كلا الاتجاهين بين طرفين متصلين، أو لتوفير مسار عكسي لمراقبة المعدات وضبطها عن بُعد في الميدان. يوجد نوعان من أنظمة الاتصال ثنائي الاتجاه: ثنائي الاتجاه الكامل (FDX) وثنائي الاتجاه النصفي (HDX).
في نظام الاتصال ثنائي الاتجاه ، يستطيع الطرفان التواصل في آنٍ واحد. ومن أمثلة هذا النظام خدمة الهاتف التقليدية ؛ حيث يمكن لكلا الطرفين التحدث والاستماع في الوقت نفسه. تُعيد سماعة الأذن بثّ صوت الطرف البعيد، بينما ينقل الميكروفون صوت الطرف القريب. وهكذا، توجد قناة اتصال ثنائية الاتجاه بينهما، أو بتعبير أدق، قناتان للاتصال.
في نظام نصف مزدوج أو شبه مزدوج ، يمكن للطرفين التواصل مع بعضهما البعض، ولكن ليس في وقت واحد؛ فالتواصل يكون في اتجاه واحد في كل مرة. ومن أمثلة الأجهزة نصف المزدوجة جهاز اللاسلكي ، وهو جهاز اتصال لاسلكي ثنائي الاتجاه مزود بزر للتحدث . عندما يرغب المستخدم المحلي في التحدث إلى الشخص البعيد، يضغط على هذا الزر، مما يُشغّل جهاز الإرسال ويُطفئ جهاز الاستقبال، فلا يسمع الشخص البعيد أثناء حديثه. وللاستماع إلى الشخص البعيد، يرفع المستخدم إصبعه عن الزر، مما يُشغّل جهاز الاستقبال ويُطفئ جهاز الإرسال. هذا المصطلح ليس موحدًا تمامًا، وتُعرّف بعض المصادر هذا الوضع بأنه أحادي الاتجاه . [ 1 ] [ 2 ]
قد تستخدم الأنظمة التي لا تحتاج إلى خاصية الاتصال ثنائي الاتجاه (Duplex) اتصالاً أحادي الاتجاه (Simplex) ، حيث يقوم جهاز واحد بالإرسال بينما تستمع الأجهزة الأخرى فقط. ومن الأمثلة على ذلك: البث الإذاعي والتلفزيوني، وأجهزة فتح أبواب المرآب ، وأجهزة مراقبة الأطفال ، والميكروفونات اللاسلكية ، وكاميرات المراقبة . في هذه الأجهزة، يكون الاتصال أحادي الاتجاه فقط.
سيمبلكس
الاتصال أحادي الاتجاه هو قناة اتصال ترسل المعلومات في اتجاه واحد فقط. [ 3 ]
تعريف الاتحاد الدولي للاتصالات هو قناة اتصال تعمل في اتجاه واحد في كل مرة، ولكن قد يكون ذلك قابلاً للعكس؛ وهذا ما يسمى نصف مزدوج في سياقات أخرى.
على سبيل المثال، في البث التلفزيوني والإذاعي ، تتدفق المعلومات فقط من موقع الإرسال إلى عدة أجهزة استقبال. يوفر جهازا اتصال لاسلكي ثنائي الاتجاه دائرة أحادية الاتجاه وفقًا لمعايير الاتحاد الدولي للاتصالات؛ حيث لا يمكن إلا لطرف واحد التحدث في كل مرة، بينما يستمع الطرف الآخر حتى تتاح له فرصة الإرسال. ولا يمكن لوسيط الإرسال (إشارة الراديو عبر الهواء) نقل المعلومات إلا في اتجاه واحد.
استخدمت شركة ويسترن يونيون مصطلح "أحادي الاتجاه" عند وصف سعة نصف مزدوج وأحادي الاتجاه لكابل التلغراف العابر للمحيط الأطلسي الجديد الذي تم الانتهاء منه بين نيوفاوندلاند وجزر الأزور في عام 1928. [ 4 ] تم استخدام نفس التعريف لقناة الراديو أحادية الاتجاه من قبل الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق في عام 2002. [ 5 ]
نصف دوبلكس
يوفر نظام نصف مزدوج ( HDX ) اتصالاً ثنائي الاتجاه، ولكن في اتجاه واحد فقط في كل مرة، وليس في كلا الاتجاهين في آن واحد. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] لا يوجد توحيد كامل لهذا المصطلح بين المنظمات المُعرِّفة، وفي الاتصالات اللاسلكية، تُصنِّف بعض المصادر هذا النمط على أنه أحادي الاتجاه (simplex) . [ 2 ] [ 1 ] [ 9 ] عادةً، بمجرد أن يبدأ أحد الطرفين الإرسال، يجب على الطرف الآخر على القناة الانتظار حتى يكتمل الإرسال قبل الرد. [ 10 ]
من أمثلة أنظمة الاتصال نصف المزدوج نظام ثنائي الأطراف مثل جهاز اللاسلكي ، حيث يجب على المستخدم قول كلمة "انتهى" أو كلمة مفتاحية أخرى محددة مسبقًا للإشارة إلى انتهاء الإرسال، لضمان إرسال طرف واحد فقط في كل مرة. ويمكن تشبيه نظام الاتصال نصف المزدوج بطريق ذي مسار واحد يسمح بمرور المركبات في كلا الاتجاهين؛ حيث لا يمكن للمرور أن يسير إلا في اتجاه واحد في كل مرة.
تُستخدم أنظمة نصف الازدواج عادةً لتوفير عرض النطاق الترددي ، على حساب تقليل معدل نقل البيانات ثنائي الاتجاه، حيث لا يلزم سوى قناة اتصال واحدة تُشارك بالتناوب بين الاتجاهين. على سبيل المثال، لا يتطلب جهاز لاسلكي أو هاتف DECT أو ما يُسمى بهواتف TDD 4G أو 5G سوى تردد واحد للاتصال ثنائي الاتجاه، بينما يُعد الهاتف المحمول في وضع FDD جهازًا ثنائي الاتجاه بالكامل، ويتطلب عمومًا ترددين لنقل قناتي الصوت المتزامنتين، واحدة في كل اتجاه.
في أنظمة الاتصالات الآلية، مثل وصلات البيانات ثنائية الاتجاه، يُمكن استخدام تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الوقت لتخصيص أوقات الاتصالات في نظام نصف مزدوج. على سبيل المثال، يُمكن السماح للمحطة "أ" على أحد طرفي وصلة البيانات بالإرسال لمدة ثانية واحدة بالضبط، ثم يُسمح للمحطة "ب" على الطرف الآخر بالإرسال لمدة ثانية واحدة بالضبط، ثم تتكرر الدورة. في هذا النظام، لا تبقى القناة خاملة أبدًا.
في أنظمة نصف الازدواج، إذا قام أكثر من طرف واحد بالإرسال في نفس الوقت، يحدث تصادم ، مما يؤدي إلى فقدان الرسائل أو تشويهها.
دوبلكس كامل
يُتيح نظام الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل ( FDX ) التواصل في كلا الاتجاهين، وعلى عكس نظام الاتصال ثنائي الاتجاه الجزئي (Half-Duplex)، يسمح بذلك في آنٍ واحد. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] تُعتبر شبكات الهاتف الأرضي ثنائية الاتجاه الكامل لأنها تُمكّن كلا المتصلين من التحدث والاستماع في الوقت نفسه. ويتحقق تشغيل الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل على دائرة ثنائية الأسلاك باستخدام ملف هجين في جهاز هجين للهاتف . كما أن الهواتف المحمولة الحديثة ثنائية الاتجاه الكامل. [ 11 ]
يوجد فرق تقني بين الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل، الذي يستخدم قناة اتصال مادية واحدة لكلا الاتجاهين في آن واحد، والاتصال أحادي الاتجاه المزدوج ، الذي يستخدم قناتين منفصلتين، واحدة لكل اتجاه. من وجهة نظر المستخدم، لا يهم هذا الفرق التقني، ويُشار إلى كلا النوعين عادةً باسم الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل .
تُحقق العديد من وصلات الإيثرنت التشغيل ثنائي الاتجاه الكامل باستخدام زوجين من الأسلاك المجدولة داخل غلاف واحد، أو ليفين ضوئيين متصلين مباشرةً بكل جهاز على الشبكة: أحدهما لاستقبال البيانات والآخر لإرسالها. أما أنواع الإيثرنت الأخرى، مثل 1000BASE-T، فتستخدم القنوات نفسها في كلا الاتجاهين في آنٍ واحد. في كلتا الحالتين، مع التشغيل ثنائي الاتجاه الكامل، يصبح الكابل نفسه بيئة خالية من التصادمات، مما يُضاعف الحد الأقصى لسعة الإرسال الإجمالية التي تدعمها كل وصلة إيثرنت.
يتميز نظام الإرسال والاستقبال المتزامن (Full-duplex) بعدة مزايا مقارنةً بنظام الإرسال والاستقبال غير المتزامن (Half-duplex). فبما أن هناك مُرسِلًا واحدًا فقط على كل زوج من الأسلاك المجدولة، فلا يوجد تداخل أو تصادم، وبالتالي لا يُهدر الوقت في انتظار أو إعادة إرسال الإطارات. كما تتوفر سعة الإرسال الكاملة في كلا الاتجاهين لأن وظيفتي الإرسال والاستقبال منفصلتان.
كانت بعض الأنظمة القائمة على الكمبيوتر في الستينيات والسبعينيات تتطلب مرافق مزدوجة كاملة، حتى للتشغيل نصف المزدوج، لأن مخططات الاستطلاع والاستجابة الخاصة بها لم تكن قادرة على تحمل التأخيرات الطفيفة في عكس اتجاه الإرسال في خط نصف مزدوج.
إلغاء الصدى
يمكن لأنظمة الصوت ثنائية الاتجاه، كالهواتف، أن تُحدث صدىً، مما يُشتت انتباه المستخدمين ويُعيق أداء أجهزة المودم. يحدث الصدى عندما يخرج الصوت الصادر من الطرف البعيد من السماعة عند الطرف القريب، ثم يعود إلى الميكروفون، ومن ثم يُرسل مرة أخرى إلى الطرف البعيد . بعد ذلك، يظهر الصوت مجددًا عند مصدره الأصلي، ولكن بتأخير.
إلغاء الصدى هو عملية معالجة إشارة تطرح إشارة الطرف البعيد من إشارة الميكروفون قبل إرسالها عبر الشبكة. يُعدّ إلغاء الصدى تقنيةً مهمةً تُمكّن أجهزة المودم من تحقيق أداءٍ ممتازٍ في وضع الإرسال والاستقبال المتزامن. تتطلب معايير المودم V.32 و V.34 و V.56 و V.90 إلغاء الصدى. [ 12 ] تتوفر أجهزة إلغاء الصدى كبرامج وأجهزة. يمكن أن تكون مكوناتٍ مستقلةً في نظام الاتصالات أو مُدمجةً في وحدة المعالجة المركزية لنظام الاتصالات .
محاكاة الإرسال والاستقبال المتزامن
عندما تُستخدم طرق الوصول إلى القناة في الشبكات من نقطة إلى نقاط متعددة (مثل الشبكات الخلوية ) لتقسيم قنوات الاتصال الأمامية والعكسية على نفس وسيط الاتصالات المادي، فإنها تُعرف باسم طرق الازدواج. [ 13 ]
ازدواج تقسيم الوقت
تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت ( TDD ) هي تطبيق لتقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت لفصل الإشارات الصادرة والواردة. وهي تحاكي الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل عبر وصلة اتصال نصف ثنائية الاتجاه.
تُعدّ تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت مرنةً في حالة وجود تباين في معدلات أو استخدام البيانات بين الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة . فمع ازدياد كمية البيانات الصاعدة، يُمكن تخصيص سعة اتصال أكبر ديناميكيًا، ومع انخفاض حجم البيانات، يُمكن تقليل السعة. وينطبق الأمر نفسه على الوصلة الهابطة.
فجوة الانتقال بين الإرسال والاستقبال (TTG) هي الفاصل الزمني بين نبضة الإرسال الهابطة ونبضة الإرسال الصاعدة اللاحقة. وبالمثل، فإن فجوة الانتقال بين الاستقبال والإرسال (RTG) هي الفاصل الزمني بين نبضة الإرسال الصاعدة ونبضة الإرسال الهابطة اللاحقة. [ 14 ]
تتضمن أمثلة أنظمة الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت ما يلي:
- تقنية UMTS-TDD لنقل البيانات على شبكات الجيل الثالث للهواتف المحمولة
- تقنية LTE-TDD لنقل البيانات على شبكات الجيل الرابع للهواتف المحمولة
- الاتصالات اللاسلكية بتقنية DECT
- يمكن اعتبار شبكات تبديل الحزم نصف المزدوجة القائمة على الوصول المتعدد مع استشعار الناقل ، على سبيل المثال، إيثرنت ثنائي الأسلاك أو إيثرنت الموزع ، وشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية، وتقنية البلوتوث ، بمثابة أنظمة ازدواج بتقسيم الوقت، وإن لم تكن TDMA بأطوال إطارات ثابتة.
- واي ماكس
- ممثل
- واجهة ISDN BRI U ، ومتغيراتها التي تستخدم نظام خطوط الإرسال المتعدد بضغط الوقت (TCM).
- G.fast ، وهو معيار لخط المشترك الرقمي (DSL) تم تطويره بواسطة ITU-T
ازدواج تقسيم التردد
يعني الازدواج بتقسيم التردد ( FDD ) أن جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال يعملان باستخدام ترددات حاملة مختلفة .
تُستخدم هذه الطريقة بكثرة في تشغيل أجهزة الراديو للهواة ، حيث يحاول المشغل استخدام محطة تقوية الإشارة . يجب أن تكون محطة التقوية قادرة على إرسال واستقبال الإشارة في الوقت نفسه، وذلك عن طريق تغيير طفيف في التردد الذي تُرسل وتستقبل به. يُشار إلى نمط التشغيل هذا بنمط الإرسال والاستقبال المزدوج أو نمط الإزاحة . ويُقال إن نطاقات الترددات الفرعية للوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة مفصولة بإزاحة ترددية .
يمكن لأنظمة الازدواج بتقسيم التردد أن توسع نطاقها باستخدام مجموعات من محطات إعادة الإرسال البسيطة لأن الاتصالات المرسلة على أي تردد واحد تسير دائمًا في نفس الاتجاه.
قد يكون استخدام تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم التردد فعالاً في حالة حركة البيانات المتناظرة. أما في هذه الحالة، فإن استخدام تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت يميل إلى إهدار عرض النطاق الترددي أثناء عملية التحويل من الإرسال إلى الاستقبال، كما أنه يتميز بزمن استجابة أكبر ، وقد يتطلب دوائر إلكترونية أكثر تعقيداً .
من مزايا تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم التردد أنها تُسهّل تخطيط الاتصالات اللاسلكية وتزيد من كفاءتها، إذ لا تتداخل المحطات الأساسية مع بعضها (لأنها تُرسل وتستقبل في نطاقات فرعية مختلفة)، وبالتالي لا يحدث تداخل بينها عادةً. في المقابل، تتطلب أنظمة الإرسال والاستقبال بتقسيم الوقت مراعاة فترات الحماية بين المحطات الأساسية المتجاورة (مما يُقلل من كفاءة الطيف )، أو مزامنة المحطات الأساسية بحيث تُرسل وتستقبل في الوقت نفسه (مما يزيد من تعقيد الشبكة وبالتالي تكلفتها، ويُقلل من مرونة تخصيص عرض النطاق الترددي، إذ تُجبر جميع المحطات الأساسية والقطاعات على استخدام النسبة نفسها بين سرعة الإرسال وسرعة الاستقبال).
تتضمن أمثلة أنظمة الازدواج بتقسيم التردد ما يلي:
- ADSL و VDSL
- تكنولوجيا الهاتف المحمول ، بما في ذلك LTE و UMTS و CDMA2000
- معيار IEEE 802.16 WiMax
انظر أيضاً
ملحوظات
- ↑ قد يكون مسار التغذية الراجعة هذا صوتيًا، عبر الهواء، أو قد يكون مقترنًا ميكانيكيًا، على سبيل المثال، في سماعة الهاتف.
مراجع
- 1 2 ليندلي، ماثيو (12 فبراير 2023). "ما هو جهاز الراديو ثنائي الاتجاه؟" . التكنولوجيا . موقع WiseGeek الإلكتروني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2023 .
- 1 2 جوسلينج، ويليام (2000). حفظ طيف الراديو . إلسيفير ساينس. ص 170-171 . ISBN 9780750637404.
- ↑ "Simplex" قاموس IEEE المرجعي للمصطلحات القياسية، الطبعة السابعة ، 2000، معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، ص 1053
- ↑ ميلنور، جيه دبليو وراندال، جي إيه. "كابل نيوفاوندلاند-أزور المزدوج عالي السرعة". مجلة الهندسة الكهربائية التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . مايو 1931
- ↑ تقرير لجنة الاتصالات الخاصة بخدمات الطوارئ العامة . NFPA 1221، مايو 2002.
- 1 2 سوداكشينا، كوندو (2010). الاتصالات التناظرية والرقمية . نيودلهي: دورلينج كيندرسلي. ص 6 – 7. رقم ISBN 9788131731871.
- 1 2 فرينزل، لويس (2017). شرح الإلكترونيات: أساسيات للمهندسين والفنيين والمبتكرين، الطبعة الثانية . إلسيفير ساينس. ص 161. ISBN 9780128118795.
- 1 2 "الازدواج" . قاعدة بيانات المصطلحات والتعريفات . موقع الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2023 .
- ↑ "نصف مزدوج" . معجم مصطلحات الاتصالات ATIS . تحالف حلول صناعة الاتصالات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2023 .هذا التعريف معتمد من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI).
- ↑ "نصف مزدوج" . www.pcmag.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2023 .
- ↑ "ترددات الهواتف المحمولة" . HowStuffWorks . 14 نوفمبر 2000. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 فبراير 2019 .
- ↑ غرينشتاين، شين؛ ستانغو، فيكتور (2006). المعايير والسياسة العامة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 129-132 . ISBN 978-1-139-46075-0.
- ↑ غياسي-أغيي، أمواكوه (2019). هندسة الاتصالات: المبادئ والتطبيق . دار النشر العالمية العلمية. الصفحات 519-520 . ISBN 9789811200274.
- ↑ "TTG مقابل RTG - ما هي فجوات TTG وRTG في WIMAX وLTE؟" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-06-05 .
للمزيد من القراءة
- تانينباوم، أندرو س. (2003). شبكات الحاسوب . برنتيس هول. ISBN 0-13-038488-7.
- ريهونين، تانيلي (2014). تصميم وتحليل أنماط الإرسال المزدوج وبروتوكولات إعادة التوجيه لوصلات الترحيل بتقنية OFDM(A) . سلسلة منشورات جامعة آلتو، أطروحات الدكتوراه، 81/2014. ISBN 978-952-60-5715-6.
- دوائر الاتصال
- هواة اللاسلكي