ژانویه 22, 2022

Half Duplex Full Duplex

Half Duplex Full Duplex

Half Duplex Full Duplex

 

Half Duplex Full Duplex

حالت‌ تبادل Data (Data transmission mode) نحوه هدایت جریان Data از وسیله ‌ای به وسیله دیگر در شبکه را مشخص می ‌کند. حالت ‌های انتقال Data بسته به جهت ارسال Data، هماهنگی فرستنده و گیرنده و تعداد مسیرهای ارسال Data، چند گونه ‌اند.

در ادامه موارد زیر را بررسی می کنیم:

 انتقال Data یک‌ طرفه (simplex)

 نیمه‌ دوطرفه (half-duplex)

 کاملا دوطرفه (full-duplex)

 همگام‌ (synchronous)

 نا همگام‌ (asynchronous)

 ترتیبی یا سریال (serial)

موازی (parallel)

 

از بخشی از این مطالب در مقاله Collision-Domain استفاده شده است که اگر به این مبحث علاقه داشته باشید میتوانید در اینجا مطالعه کنید.

 

در مدل مرجع OSI (مخفف Open System Interconnection)، لایه فیزیکی به انتقال Data در شبکه اختصاص دارد. لایه فیزیکی، مشخص میکند که Data در چه جهتی باید هدایت شوند تا به Node مقصد برسند.

 

حالت‌ های مختلف انتقال Data در شبکه کامپیوتری را می توان به صورت زیر متصور شد:

جهت ارسال Data
هماهنگی بین فرستنده و گیرنده
 تعداد مسیرهای ارسال Data یا بیت‌ هایی که هم ‌زمان ارسال می‌ شوند

 

Half Duplex Full Duplex

 

با توجه به حالت هایی که در یک شبکه کامپیوتری اتفاق می افتد و به آن ها اشاراتی داشتیم با سه حالت که در ادامه توضیح می دهیم رو به رو خواهیم بود:

 

حالت ‌های انتقال داده برپایه جهت تبادل داده ‌ها

 

حالت ‌های انتقال داده بر پایه هماهنگی بین فرستنده و گیرنده

  • همگام ‌ (Synchronous)
  • نا همگام‌ (Asynchronous)

 

حالت ‌های انتقال داده برپایه تعداد مسیرهای ارتباطی یا تعداد بیت ‌هایی که هم ‌زمان در یک شبکه ارسال می ‌شوند

  • خطی یا سریال (Serial)
  • موازی (Parallel)

 

در ادامه، حالت‌‌های انتقال داده که در بالا به آن ها اشاره شد، توضیح داده می‌ شوند.

 

یک ‌طرفه یا Simplex

در انتقال Data یک‌ طرفه یا Simplex Data ‌ها فقط در یک جهت جریان می‌ یابند و ارتباط یک ‌سویه است. در این حالت، فرستنده فقط می ‌تواند Data بفرستد اما نمی ‌تواند Data‌ ای دریافت کند. Node گیرنده نیز فقط Data دریافت می ‌کند و نمی ‌تواند Data ‌ ای بفرستد.

انتقال Data یک‌ طرفه (Simplex) در شبکه ‌های کامپیوتری چندان رایج نیست زیرا اجازه نمی ‌دهد بین دو node، ارتباط دو سویه ایجاد شود.

حالت انتقال Data یک‌ طرفه (simplex) را می‌ توان (Half Duplex Full Duplex) به خیابان یک ‌طرفه تشبیه کرد. برنامه‌ های رادیویی و تلویزیونی بدین شیوه پخش می ‌شوند.

نمایشگر، ماوس، صفحه ‌کلید، اسکنر، بلندگو و میکروفون نیز از جمله تجهیزاتی هستند که ارتباط آن ها با رایانه یک‌ طرفه است.

برای مثال ماوس و صفحه ‌کلید فقط به رایانه سیگنال می ‌فرستند و از آن سیگنالی نمی ‌گیرند. نمایشگر نیز از رایانه Data دریافت می ‌کند (تا آن را به ‌شکل تصویر پخش کند) اما به رایانه Data‌ ای نمی ‌فرستد.

 

Half Duplex Full Duplex

 

مزایا

  • هنگام انتقال داده از تمام ظرفیت کانال ارتباطی بهره می‌برد.
  • از حیث ترافیک داده برای شبکه مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا داده ‌ها فقط در یک جهت جریان می‌یابند.

معایب

  • یک‌طرفه است و Node‌ ها نمی ‌توانند ارتباط دو سویه داشته باشند.
  • چون ارتباط یک‌طرفه است، گره مقصد نمی‌تواند دریافت پیغام را به گره مبدا اطلاع دهد اصطلاحا  acknowledgement وجود ندارد.

 

مفهوم Collision Domain چیست

 

انتقال داده نیمه ‌دوطرفه Half-duplex

 

در انتقال داده نیمه ‌دوطرفه یا  half-duplex، مسیر ارتباطی دوطرفه است اما داده ‌ها هر بار فقط در یکی از دو جهت می‌ توانند جریان ‌داشته باشند. به عبارت دیگر، هر گره هم می‌تواند داده بفرستد و هم داده بگیرد، اما نمی‌ تواند هر دو کار را هم ‌زمان انجام دهد.

در ارتباط نیمه‌ دو‌طرفه  (half-duplex)، داده‌ها در هر جهتی که حرکت کنند، تمام ظرفیت کانال ارتباطی در همان جهت به کار گرفته می‌شود. وقتی فرستنده به ‌درستی پیغام نمی‌ فرستد یا گیرنده به‌درستی پیغام نمی‌گیرد، (Half Duplex Full Duplex) گیرنده می‌ تواند از فرستنده درخواست کند تا داده مربوطه را مجددا برایش بفرستد.

بی‌سیم‌ های واکی ‌تاکی از جمله تجهیزاتی هستند که بدین‌ شیوه کار می‌ کنند. در این‌گونه بی‌سیم‌ ها دو طرف هم‌ زمان نمی ‌توانند سخن بگویند و هر بار یکی از آن‌ها فقط گوینده و طرف دیگر فقط شنونده است. ارتباط نیمه‌ دوطرفه را می‌ توان به مسیر راه ‌آهن تشبیه کرد که هر چند دوطرفه است، دو قطار نمی‌ توانند هم ‌زمان در دو جهت مخالف روی آن حرکت کنند.

 

مزایا

  • داده‌ ها در هر جهتی که ارسال شوند، تمام ظرفیت کانال ارتباطی به آن اختصاص می‌یابد و لذا بهره ‌گیری آن از ظرفیت کانال ارتباطی، بهینه است.
  • اجازه می ‌دهد دو گره با هم ارتباط دو سویه داشته باشند.

معایب

  • دو گره نمی ‌توانند هم ‌زمان ارتباط دو سویه داشته باشند.
  • چون در هر لحظه ارتباط فقط یک ‌سویه است، ممکن است در انتقال داده‌ ها تاخیر رخ دهد.

 

کاملا دوطرفه یا  Full-duplex

در انتقال داده دو طرفه یا کاملا دو طرفه (full-duplex) داده‌ ها می ‌توانند هم ‌زمان در هر دو جهت جریان یابند. لذا هر دو گره می‌توانند هم ‌زمان فرستنده و گیرنده باشند. کانال ارتباطی دو طرفه در (Half Duplex Full Duplex) مقایسه با کانال ارتباطی نیمه‌ دوطرفه، دو برابر پهنای باند دارد.

ظرفیت کانال بین دو جهت ارتباط تقسیم می‌شود. در شبکه تلفن، ارتباط کاملا دو طرفه است و هر دو طرف مکالمه می ‌توانند هم ‌زمان گوینده و شنونده باشند. ارتباط دو طرفه را می‌ توان به خیابان دوطرفه تشبیه کرد.

 

مزایا

  • در حالت کاملا دو طرفه (full-duplex)، ارتباط هم‌زمان دوطرفه است.
  • ارتباط کاملا دو طرفه (در مقایسه با ارتباط یک‌ طرفه و ارتباط نیمه ‌دوطرفه) سریع‌ترین حالت ارتباطی بینتجهیزات شبکه است.

معایب

  • در حالت کاملا دوطرفه، ظرفیت کانال ارتباطی بین دو جهت تقسیم می‌شود.
  • چون دو گره مسیر ارتباطی مجزایی دارند، از پهنای باند کانال ارتباطی، درست و بهینه استفاده نمی‌شود.

 

 

مفهوم Collision Domain چیست

 

همگام یا Synchronous 

در حالت انتقال داده هم‌گام یا  synchronous، بیت‌های داده یکی پس از دیگری، بی ‌وقفه یا بدون بیت‌ های آغاز و توقف ارسال می‌شوند. بیت آغاز و بیت توقف، ابتدا و انتهای هر فریم یا بلاک داده را مشخص می‌ کنند و با این‌ که مزیت نیز دارند اما روند انتقال داده را کمی کند می‌کنند.

در انتقال داده هم‌گام  (synchronous)، هم فرستنده و هم گیرنده سرعت کارشان را طبق ساعت سیستمی یکسانی هماهنگ ‌کرده‌ اند.

بایت ‌ها به‌شکل بلوک‌ هایی از رشته ‌بیت ‌های پیوسته ارسال می‌ شوند و چون بلوک ‌‌ها بیت آغاز و توقف ندارند، گره گیرنده پیغام پس از دریافت بیت‌ ها باید آن‌ ها را با ترتیب درست دسته‌ بندی کند. گیرنده پس از دریافت بیت‌ها آن‌ها را می ‌شمرد و در واحد های هشت ‌تایی دسته ‌بندی می‌کند.

گیرنده، داده ‌ها را پیوسته با همان سرعتی دریافت می‌کند که فرستنده می‌ فرستد و به همین سبب در روند ارسال داده‌ ها وقفه‌ ای ایجاد نمی‌ شود. در حالت همگام (synchronous) چون فرستنده و گیرنده با ساعت سیستمی یکسانی کار می‌کنند، بیت‌ ها پیوسته و بدون هیچ فاصله‌ ای بین کاراکتر ها ارسال می‌شوند، لذا باید در پیغام، عناصر همگام‌ ساز درج شوند که این را اصطلاحا همگام ‌سازی در سطح کاراکتر                                  (Character-level synchronization) می‌ گویند.

کنفرانس ویدیویی و تلویزیون آی ‌پی از جمله ارتباطاتی هستند که انتقال داده‌ها در آن‌ ها همگام است.

  

مزایا

  • انتقال داده چنان سریع است که بین بیت‌های داده هیچ فاصله‌ای نمی‌افتد.

معایب

  • پیاده‌ سازی آن پرهزینه‌ تر است.

 

ناهمگام‌ یا Asynchronous  

در حالت انتقال داده ناهمگام‌ یا asynchronous ، پیغام ‌های ارسالی بیت‌ آغاز و توقف دارند. بیت ‌های آغاز و توقف انتقال درست داده‌ ها از فرستنده به گیرنده را تضمین می‌کنند.

در کل، بیت آغاز 0 و بیت توقف 1 است. منظور از ناهمگام‌ (asynchronous) در این‌جا ناهمگامی در سطح بایت است، اما بیت‌ها همچنان پیوسته و همگام‌ ارسال می‌شوند. دوره زمانی بین هر کاراکتر یکسان است و همگام‌سازی شده است.

در ارتباط ناهمگام‌ (asynchronous) سرعت کار فرستنده و گیرنده هماهنگ نیست و لذا پیغام‌ ها در فواصل زمانی نا منظم ارسال می‌شوند و هر بار فقط یک بایت داده می ‌تواند ارسال شود. این نوع انتقال داده برای مسافت‌ های کوتاه مناسب ‌تر است.

مزایا

  • ارزان و کارآمد است.
  • به‌سبب بهره‌گیری از بیت ‌های آغاز و توقف، دقیق است.

معایب

  • به‌علت فاصله بین بلوک‌ های داده ممکن است انتقال داده کندتر شود.

 

ترتیبی یا سریال (Serial)

در حالت انتقال داده ترتیبی یا سریال (Serial)، بیت ‌ها یکی پس از دیگری ارسال می ‌شوند. ارسال داده سریال فقط یک مسیر ارتباطی نیاز دارد. بیت‌های داده پیوسته و همگام‌ با یکدیگر در مقصد دریافت می‌شوند. لذا باید فرستنده و گیرنده همگام‌ باشند.

در انتقال داده سریال یکپارچگی داده‌ ها حفظ می‌ شود زیرا داده‌ ها با ترتیب خاص و یکی پس از دیگری ارسال می‌شوند. انتقال داده سریال برای فواصل طولانی یا زمانی که داده‌ های نسبتا کوچکی باید ارسال شوند مناسب‌ تر است.

 

مزایا

  • برای انتقال داده به فواصل دور راه‌ کار قابل اعتمادی است.
  • سیم‌ها و پیچیدگی کمتری دارد.
  • از نظر هزینه باصرفه است.

معایب

  • نرخ انتقال داده کند است زیرا یک کانال انتقال دارد.

 

موازی یا  Parallel

در حالت انتقال داده موازی یا Parallel، بیت‌های داده هم‌زمان از چند مسیر به مقصد ارسال می‌شوند. لذا چند بایت داده می‌توانند با ساعت سیستمی یکسانی به مقصد فرستاده شوند.

ارسال موازی داده‌ ها در مواقعی که باید داده ‌‌های بزرگ طی مدت کوتاهی به مقصد ارسال شوند، مناسب است. انتقال داده موازی عمدتا در ارتباطات برد کوتاه به کار می‌رود. انتقال داده موازی پیچیدگی شبکه (Half Duplex Full Duplex) را افزایش می‌ دهد اما سریع ‌تر است. اگر دو یا چند مسیر ارتباطی خیلی نزدیک هم باشند، ممکن است سیگنال‌ها با هم تداخل یابند و کیفیت سیگنال‌ ها کاهش یابد.

 

مزایا

  • پیاده‌سازی آن آسان است.
  • به‌سبببهره ‌گیری از چند مسیر ارتباطی، سریع است.

معایب

  • چون به چند کانال‌ ارتباطی نیاز دارد، از نظر هزینه چندان باصرفه نیست.
  • مستعد تداخل بیت ‌های داده است که در مواردی مانند ویدیو کنفرانس مشکل ‌آفرین می‌شود.

 

باتوجه به آنچه گفته شد، هنگام انتخاب حالات انتقال داده باید به موارد زیر توجه شود:

  • نرخ انتقال داده
  • فاصله‌ فرستنده و گیرنده و مسافتی که داده‌ ها باید طی کنند
  • هزینه و سهولت نصب
  • شرایط محیطی