¿Qué es la operación semidúplex y dúplex completo, y cómo afecta a su enrutador?

Las conexiones WiFi se ejecutan en half-duplex mientras que la parte cableada de la LAN está en full-duplex. Parece que al conectarse a través de WiFi, algo tenía que ceder. ¿Fuimos cambiados? ¿Te gusta perder la mitad de algo? Peor aún, ¿no podremos realizar ciertas cosas con nuestras computadoras y dispositivos periféricos si estuvieran conectados a través de WiFi??

Duplex versus Simplex

En redes, el término 'dúplex' significa la capacidad de dos puntos o dispositivos para comunicarse entre sí, en oposición a 'simplex' que se refiere a la comunicación unidireccional. En un sistema de comunicación dúplex, ambos puntos (dispositivos) pueden transmitir y recibir información. Ejemplos de sistemas dúplex incluyen teléfonos y walkie-talkies..

Por otro lado, los sistemas simplex solo permiten que un dispositivo transmita información, mientras que otro recibe. El control remoto infrarrojo común es un excelente ejemplo de un sistema simplex, donde el control remoto IR transmite señales pero nunca recibe ninguna a cambio.

Full y Half-Duplex

La comunicación full-duplex entre dos componentes significa que ambos pueden transmitir y recibir información entre sí simultáneamente. Los teléfonos son sistemas full-duplex, por lo que ambas partes del teléfono pueden hablar y escuchar al mismo tiempo..

En los sistemas semidúplex, la transmisión y recepción de información debe ocurrir alternativamente. Mientras un punto está transmitiendo, el otro solo debe recibir. La comunicación por radio walkie-talkie es un sistema semidúplex, que se caracteriza por decir “terminado” al final de una transmisión para indicar que la parte está lista para recibir información.

Una ilustración simple de un sistema de comunicación semidúplex. Crédito de imagen: Wikipedia

Cómo la duplicación afecta a los enrutadores WiFi

Los enrutadores WiFi son dispositivos que modulan y programan el flujo de información hacia y desde cualquier dispositivo electrónico con capacidad WiFi (como una computadora portátil o teléfono inteligente) a Internet, utilizando un estándar o protocolo específico llamado IEEE 802.11 que funciona en semidúplex. WiFi es solo la marca registrada de este estándar IEEE específico (entienda los estándares WiFi comunes Los estándares y tipos de Wi-Fi más comunes explicados Los estándares y tipos de Wi-Fi más comunes explicados ¿Confundido por los diversos estándares de Wi-Fi en uso? necesita saber sobre IEEE 802.11ac y sus predecesores)..

Los dispositivos WiFi se conectan de forma inalámbrica al enrutador utilizando ondas de radio a 2.4GHz o a 5GHz. El enrutador programa y se asegura de que fluya la información correcta entre cada dispositivo conectado e Internet; sin colisión y pérdida; mediante un proceso, llame a Time Division Duplexing (TDD) para comportarse como full-duplexing.

TDD emula el dúplex completo configurando o dividiendo períodos de tiempo que alternan entre transmisión y recepción. Los paquetes de datos fluyen en ambos sentidos según lo dictado por las divisiones de tiempo. Al cortar estos períodos de tiempo finamente, los dispositivos conectados de esta manera parecen estar transmitiendo y recibiendo simultáneamente.

¿Por qué los enrutadores actuales no se pueden ejecutar en dúplex completo??

El mayor problema para lograr la capacidad full-duplex por radio es la autointerferencia. Esta interferencia o ruido es más intenso que la señal real en sí. En pocas palabras, la interferencia en un sistema full-duplex ocurre cuando un solo punto está transmitiendo y recibiendo simultáneamente, y también recibirá su propia transmisión, por lo tanto, se produce autointerferencia.

Diagrama que ilustra la autointerferencia. Crédito: Red Kumu

La práctica conexión inalámbrica full-duplex es posible en los ámbitos de la investigación y la academia. Esto se logra en gran medida cancelando la autointerferencia en dos niveles. El primero es por inversión de señal de la señal de ruido en sí y luego el proceso de cancelación de ruido se mejora aún más digitalmente. Unos pocos estudiantes de la Universidad de Stanford han construido prototipos de radio full-duplex en funcionamiento en 2010 y 2011 (lea el documento técnico). Algunos de estos estudiantes pasaron a formar una startup comercial llamada KUMU Networks, comprometidos a revolucionar las redes inalámbricas..

También se pueden encontrar otros trabajos como IBFD (In-Band Full-Duplex) de la Universidad de Cornell y STAR (Transmisión y recepción simultáneas) de Photonic Systems Inc..

¿Qué pasa con la LAN cableada??

La porción cableada de la LAN se comunica en dúplex completo con dos pares de cables trenzados que forman la conexión del cable de Ethernet. Cada par está dedicado a transmitir y recibir paquetes de información simultáneamente, por lo tanto, no hay colisión de datos ni interferencias..

Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre los cables Ethernet Todo lo que necesita saber sobre los cables Ethernet Todo lo que necesita saber sobre los cables Ethernet .

FTP cable3 de Baran Ivo - Trabajo propio. Licencia bajo dominio público a través de Wikimedia Commons

Progreso en la conectividad WiFi

Dentro del protocolo IEEE 802.11, se realizaron cambios para lograr un mejor rango o un mejor rendimiento de datos, o ambos. Desde sus días de formación en 1997 hasta 2013, los estándares de WiFi se han modificado de 802.11 a 802.11b / a, 802.11g, 802.11n, y finalmente, 802.11ac (si compra un enrutador inalámbrico de CA en caso de que compre un enrutador inalámbrico 802.11ac "¿Debería comprar un enrutador inalámbrico 802.11ac? 802.11ac promete velocidades increíbles, pero muchos consumidores están comenzando a actualizarse a 802.11n, lo que hace que muchos se pregunten si la nueva versión vale la pena". No importa cuán avanzados se hayan convertido, todavía pertenecen a la familia 802.11, que siempre se ejecutará en half-duplex. Aunque se han realizado mejoras, sobre todo con la inclusión de MIMO (qué es MIMO 4 cosas que debe saber antes de comprar un enrutador Wi-Fi para su hogar 4 cosas que debe saber antes de comprar un enrutador Wi-Fi para su hogar). Fi en casa, ¿qué es un enrutador Wi-Fi o qué tipo de enrutador necesita? Esta introducción responderá a sus preguntas y más.), El funcionamiento a semidúplex reduce la eficiencia espectral general a la mitad.

Curiosamente, los enrutadores compatibles con MIMO (entradas múltiples y salidas múltiples) anuncian velocidades de datos mucho más rápidas. Estos enrutadores utilizan múltiples antenas para transmitir y recibir múltiples flujos de datos simultáneamente, lo que puede aumentar las tasas de transferencia generales. Esto se encuentra comúnmente en 802.11ny enrutadores más nuevos, que anuncian velocidades de 600 megabits por segundo y más. Sin embargo, dado que operan a semidúplex, el 50 por ciento (300 megabits por segundo) del ancho de banda está reservado para transmitir, mientras que el otro 50 por ciento se usa para recibir.

WiFi full-duplex en el futuro

Existe un creciente interés comercial en la conectividad inalámbrica full-duplex. La razón principal es que los avances en semidúplex FDD y TDD son saturantes. Las mejoras de software, los avances de modulación y las mejoras de MIMO son cada vez más difíciles. A medida que se conecten más dispositivos de forma inalámbrica, la necesidad de una mayor eficiencia espectral eventualmente será primordial. La conexión inalámbrica full-duplex ha demostrado con éxito la duplicación instantánea de esta eficiencia espectral..

En áreas donde hay un impacto mínimo en el hardware, la reconfiguración del software, los cambios regulatorios y las inversiones monetarias, este cambio de semidúplex a dúplex completo comenzará a aparecer de manera más prominente. Impulsado inicialmente por la necesidad de más capacidad, podemos encontrar WiFi full-duplex en algún momento en un futuro cercano, inicialmente al lado de los últimos componentes half-duplex.