Qu’est-ce que le Half-Duplex et le Full-Duplex et comment cela affecte-t-il votre routeur ?
Principaux enseignements
- Comprendre la différence entre les systèmes full duplex, half duplex et simplex permet de mieux comprendre la conception et les performances de notre technologie quotidienne.
- La communication full duplex permet à deux éléments interconnectés de transmettre et de recevoir des informations simultanément, tandis que les systèmes half duplex suivent un cadre séquentiel pour la transmission et la réception des données.
- Les routeurs Wi-Fi fonctionnent en mode half duplex, mais les progrès de la technologie des routeurs full duplex gagnent du terrain pour résoudre les problèmes d’auto-interférence et augmenter l’efficacité spectrale.
Dans le monde interconnecté d’aujourd’hui, l’efficacité de nos communications numériques repose sur des technologies sous-jacentes que nous négligeons souvent. L’un de ces concepts fondamentaux est le « duplexage », qui régit la manière dont les données sont transmises et reçues sur les réseaux. Que vous passiez un appel téléphonique, regardiez un flux en direct ou utilisiez le Wi-Fi, comprendre la différence entre les systèmes full duplex, half duplex et simplex peut vous éclairer sur la conception et les performances de nos technologies quotidiennes.
Duplex ou simplex : quelle est la différence ?
Dans le domaine de la communication en réseau, le terme duplex signifie la capacité de deux points ou dispositifs différents à s’engager dans une communication bidirectionnelle. Il s’oppose au concept de simplex qui se réfère à une communication unidirectionnelle. Dans un système de communication duplex, les deux points de participation peuvent transmettre et recevoir des informations. Les technologies quotidiennes telles que les téléphones et les radios sont des exemples de systèmes duplex.
À l’inverse, les systèmes simplex ne permettent qu’à un seul appareil de transmettre des informations tandis que l’autre en reçoit. À titre d’exemple, prenons la télécommande infrarouge omniprésente utilisée pour divers appareils électroniques. La télécommande infrarouge assume exclusivement le rôle de transmission de signaux, dépourvue de toute capacité de retour ou de réception d’informations.
Les données circulent dans une seule direction à la fois | Les données peuvent être envoyées et reçues, mais pas simultanément. | Les données sont envoyées et reçues simultanément |
Diffusion TV | Talkie-walkie | Appels téléphoniques |
Émissions de radio | Certains protocoles Wi-Fi | Communications par fibre optique |
Simple, pas d’interférences | Coût réduit, économie d’énergie | Débit de données élevé, communication continue |
Pas de retour d’information ou d’accusé de réception des données reçues | Débit de données plus lent en raison de la prise de virage | Complexité, problèmes d’interférence |
Stations de radiodiffusion | Environnements à bande passante limitée, routeurs semi-duplex | Exigences en matière de largeur de bande élevée, routeur full duplex |
Quelle est la différence entre le duplex intégral et le semi-duplex ?
La communication full duplex représente une avancée significative dans le domaine de l’échange de données, permettant à deux éléments interconnectés de transmettre et de recevoir des informations simultanément. Les systèmes téléphoniques fournissent un exemple clair de ce phénomène, puisque les deux participants à une conversation peuvent parler et écouter simultanément.
D’autre part, les systèmes semi-duplex suivent un cadre séquentiel pour la transmission et la réception des données. Dans ces systèmes, le processus de transmission et de réception des informations se produit alternativement. Pendant que l’un des deux points transmet des données, l’autre est limité au rôle de réception. La communication radio par talkie-walkie utilise un système half-duplex, dans lequel une partie parle pendant que l’autre écoute, puis vice-versa.
Au fur et à mesure que la technologie progresse, la distinction entre la communication full duplex et half duplex sert de base à la conception et à la mise en œuvre de systèmes de communication efficaces dans divers domaines, chacun étant adapté aux exigences spécifiques de l’interaction en question.
Comment le duplexage affecte les routeurs Wi-Fi
Les routeurs Wi-Fi dirigent le flux d’informations entre les appareils électroniques compatibles Wi-Fi (tels que les ordinateurs portables ou les smartphones) et l’internet en utilisant une norme spécifique appelée IEEE 802.11, fonctionnant en mode half duplex. Wi-Fi est la marque déposée de cette norme spécifique IEEE (comprendre les normes Wi-Fi courantes).
Les appareils Wi-Fi se connectent sans fil au routeur en utilisant des ondes radio à 2,4 GHz ou 5 GHz. Le routeur planifie et assure la circulation correcte des informations entre chaque appareil connecté et l’internet, sans collision ni perte, par un processus appelé duplexage par répartition dans le temps (TDD) pour se comporter comme un duplexage intégral.
Le TDD émule le duplexage intégral en établissant ou en divisant des périodes qui alternent entre la transmission et la réception. Les paquets de données circulent dans les deux sens en fonction des divisions temporelles. En découpant finement ces périodes, les appareils connectés de cette manière semblent transmettre et recevoir simultanément.
Pourquoi les routeurs ne peuvent-ils pas fonctionner en mode duplex intégral ?
Le principal obstacle à l’obtention d’une capacité de duplex intégral par radio est l’auto-interférence. Ces interférences, ou bruit, sont souvent plus fortes que le signal réel. En termes simples, l’auto-interférence se produit dans un système full duplex lorsqu’un point unique transmet et reçoit simultanément. Cela conduit à la réception de sa propre transmission, créant ainsi des interférences.
Dans la recherche et les universités, l’idée d’un routeur full duplex pour les communications sans fil fait son chemin. Il s’agit d’une évolution visant à rendre chaque routeur full duplex. Pour rendre cela possible dans un routeur full duplex, les chercheurs s’attaquent au défi de l’auto-interférence, en utilisant des techniques telles que l’inversion du bruit indésirable et l’application d’améliorations numériques.
Quelques étudiants de l’université de Stanford ont construit des prototypes radio full duplex fonctionnels en 2010 et 2011. Ils ont également publié le documentation technique de leur travail. Certains de ces étudiants ont ensuite créé une entreprise commerciale appelée KUMU Networks qui s’est engagée à révolutionner les réseaux sans fil.
D’autres travaux, tels que IBFD (In-Band Full Duplex) de l’université de Cornell et STAR (Simultaneous Transmit and Receive) de Photonic Systems Inc. sont également disponibles.
Le réseau local câblé est-il en semi-duplex ou en duplex intégral ?
La partie câblée du réseau local communique en duplex intégral avec deux paires de fils torsadés formant la connexion du câble Ethernet. Chaque paire transmet et reçoit exclusivement et simultanément des paquets d’informations, éliminant ainsi toute collision de données et toute interférence.
Voici tout ce qu’il faut savoir sur les câbles Ethernet.
Les progrès de la connectivité Wi-Fi
Dans le cadre du protocole IEEE 802.11, des modifications ont été apportées pour améliorer la portée ou le débit des données, ou les deux. Depuis sa création en 1997, les normes Wi-Fi ont été modifiées, passant de 802.11 à 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac (devriez-vous acheter un routeur sans fil-AC ?), et maintenant, 802.11ax.
Il est intéressant de noter que les routeurs compatibles avec la technologie MIMO offrent des débits de données nettement plus élevés. Ces routeurs utilisent plusieurs antennes pour transmettre et recevoir simultanément plusieurs flux de données, améliorant ainsi les vitesses de transfert globales. Cette fonction est courante dans les modèles de routeurs 802.11n et plus récents, qui affichent des vitesses de 600 mégabits par seconde et plus. Toutefois, en raison de leur fonctionnement semi-duplex, ces routeurs allouent 50 % (300 mégabits par seconde) de la bande passante à la transmission et les 50 % restants à la réception. Il est important de noter que ces chiffres ne sont pas fixes et peuvent varier en fonction du routeur et des conditions spécifiques.
FDD vs. TDD : quelle est la différence ?
Dans le contexte des communications sans fil, en particulier lorsque l’on considère l’internet duplex, il existe deux méthodes prédominantes pour le duplexage : Le duplexage par répartition en fréquence (FDD) et le duplexage par répartition dans le temps (TDD).
La technologie FDD offre une expérience internet full-duplex en permettant la transmission et la réception simultanées de données par l’utilisation de deux bandes de fréquences distinctes. Cette approche reflète ce que l’on trouve généralement dans les systèmes de routeurs full duplex, où les opérations d’envoi et de réception se déroulent simultanément. Si vous vous demandez si l’internet est un full duplex, vous pouvez vous référer aux réseaux mobiles tels que 3G et 4G, qui utilisent généralement cette méthode FDD pour la communication, démontrant ainsi de véritables capacités de full duplex.
D’autre part, le TDD nous rappelle les mécanismes qui sous-tendent les opérations duplex des routeurs. Le TDD alterne les périodes d’émission et de réception sur une seule bande de fréquence, un peu comme les routeurs semi-duplex. Il se comporte de la même manière que les systèmes semi-duplex, où l’échange de données se fait de manière séquentielle. Il donne l’impression d’une transmission et d’une réception simultanées dans des dispositifs tels que les routeurs Wi-Fi en raison de l’alternance rapide de ces périodes.
Le Wi-Fi full duplex à l’avenir
La technologie des routeurs full duplex suscite un intérêt commercial croissant. La principale raison en est que les progrès réalisés dans les technologies half-duplex FDD et TDD sont en train de saturer. Les améliorations logicielles, les progrès en matière de modulation et les améliorations MIMO deviennent de plus en plus difficiles. Comme de plus en plus d’appareils se connectent sans fil, la nécessité d’améliorer l’efficacité spectrale finira par devenir primordiale. Les connexions sans fil en duplex intégral ont démontré avec succès le doublement instantané de cette efficacité spectrale.
Dans les domaines où l’impact sur le matériel, la reconfiguration des logiciels, les changements de réglementation et les investissements financiers est minimal, ce passage du half duplex au full duplex commencera à occuper une place de plus en plus importante. D’abord motivé par le besoin d’une plus grande capacité, nous pourrions trouver le Wi-Fi full duplex d’ici peu, d’abord côte à côte avec les derniers composants half duplex.
