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Le connessioni WiFi funzionano in modalità half-duplex mentre la parte cablata della LAN è in modalità full-duplex. Quindi sembra che collegandosi tramite WiFi, qualcosa dovesse dare. Siamo stati imbrogliati? Ti piace perdere metà di qualcosa? Peggio ancora, non saremo in grado di eseguire determinate cose con i nostri computer e dispositivi periferici se fossero connessi tramite WiFi?
Duplex contro Simplex
In rete, il termine 'duplex' indica la capacità di due punti o dispositivi di comunicare tra loro, al contrario di 'simplex' che si riferisce alla comunicazione unidirezionale. In un sistema di comunicazione duplex, entrambi i punti (dispositivi) possono trasmettere e ricevere informazioni. Esempi di sistemi duplex includono telefoni e walkie-talkie.
D'altra parte, i sistemi simplex consentono solo a un dispositivo di trasmettere informazioni, mentre l'altro riceve. Il comune telecomando a infrarossi è un ottimo esempio di sistema simplex, in cui il telecomando IR trasmette segnali ma non ne riceve mai in cambio.
Full e Half-Duplex
La comunicazione full duplex tra due componenti significa che entrambi possono trasmettere e ricevere informazioni tra loro contemporaneamente. I telefoni sono sistemi full-duplex in modo che entrambe le parti al telefono possano parlare e ascoltare contemporaneamente.
Nei sistemi half-duplex, la trasmissione e la ricezione delle informazioni devono avvenire alternativamente. Mentre un punto sta trasmettendo, l'altro deve solo ricevere. La comunicazione radio walkie-talkie è un sistema half-duplex, caratterizzato dal dire 'over' alla fine di una trasmissione per indicare che la parte è pronta a ricevere informazioni.
Una semplice illustrazione di un sistema di comunicazione half-duplex. Credito immagine: Wikipedia
In che modo il duplex influisce sui router WiFi
I router WiFi sono dispositivi che modulano e programmano il flusso di informazioni da e verso qualsiasi dispositivo elettronico compatibile con WiFi (come un laptop o uno smartphone) verso Internet, utilizzando uno standard o protocollo specifico chiamato IEEE 802.11 che funziona in half-duplex. Il WiFi è solo il marchio di fabbrica per questo specifico IEEE standard ( comprendere gli standard WiFi comuni ).
I dispositivi WiFi si connettono in modalità wireless al router utilizzando onde radio a 2,4 GHz o 5 GHz. Il router pianifica e si assicura che le informazioni corrette fluiscano tra ciascun dispositivo connesso e Internet; senza collisione e perdita; da un processo chiama Time Division Duplexing (TDD) per comportarsi come full-duplexing.
TDD emula il full-duplex impostando o dividendo periodi di tempo che si alternano tra trasmissione e ricezione. I pacchetti di dati fluiscono in entrambe le direzioni come dettato dalle divisioni temporali. Tagliando finemente questi periodi di tempo, i dispositivi collegati in questo modo sembrano trasmettere e ricevere contemporaneamente.
Perché i router attuali non possono funzionare in full-duplex?
Il problema più grande per ottenere la funzionalità full-duplex via radio è l'auto-interferenza. Questa interferenza o rumore è più intenso del segnale stesso. In poche parole, l'interferenza in un sistema full-duplex si verifica quando un singolo punto trasmette e riceve simultaneamente e riceverà anche la propria trasmissione, quindi viene prodotta un'autointerferenza.
Diagramma che illustra l'auto-interferenza. Credito: Rete Kumu
Il pratico wireless full-duplex è possibile nei regni della ricerca e del mondo accademico. Ciò si ottiene in gran parte annullando l'auto-interferenza su due livelli. Il primo è l'inversione del segnale del segnale di rumore stesso e quindi il processo di cancellazione del rumore viene ulteriormente potenziato digitalmente. Alcuni studenti della Stanford University hanno costruito prototipi di radio full-duplex funzionanti nel 2010 e nel 2011 ( leggi il white paper ). Alcuni di questi studenti hanno continuato a formare una startup commerciale chiamata Reti KUMU , impegnata a rivoluzionare le reti wireless.
Altri lavori come IBFD (In-Band Full-Duplex) della Cornell University e STELLA (Simultaneous Transmit and Receive) di Photonic Systems Inc. può anche essere trovato.
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E la LAN cablata?
La parte cablata della LAN comunica in full-duplex con due coppie di fili intrecciati che formano la connessione del cavo ethernet. Ogni coppia è dedicata a trasmettere e ricevere pacchetti di informazioni contemporaneamente, quindi nessuna collisione di dati e nessuna interferenza.
ecco tutto quello che c'è da sapere sui cavi Ethernet .
Cavo FTP3 di Baran Ivo - Proprio lavoro. Concesso in licenza di pubblico dominio tramite Wikimedia Commons
Progressi nella connettività WiFi
All'interno del protocollo IEEE 802.11, sono state apportate modifiche per ottenere una gamma migliore o una migliore velocità di trasmissione dei dati, o entrambi. Dai suoi giorni di formazione nel 1997 al 2013, gli standard WiFi sono stati modificati da 802.11 a 802.11b/a, 802.11g, 802.11n e, infine, 802.11ac (dovresti acquistare un router wireless-AC?). Non importa quanto siano diventati avanzati, appartengono ancora alla famiglia 802.11, che funzionerà sempre in modalità half-duplex. Sebbene siano stati apportati miglioramenti, in particolare con l'inclusione di MIMO ( cos'è MIMO? ?), l'esecuzione a half-duplex riduce della metà l'efficienza spettrale complessiva.
È interessante notare che i router supportati da MIMO (multiple-input multiple-output) pubblicizzano velocità di trasmissione dati molto più elevate. Questi router utilizzano più antenne per trasmettere e ricevere più flussi di dati contemporaneamente, il che può aumentare le velocità di trasferimento complessive. Questo si trova comunemente nei router 802.11n e più recenti, che pubblicizzano velocità da 600 megabit al secondo e superiori. Tuttavia, poiché operano in modalità half-duplex, il 50 percento (300 megabit al secondo) della larghezza di banda è riservato alla trasmissione mentre l'altro 50 percento è utilizzato per la ricezione.
WiFi full duplex nel futuro
Vi è un crescente interesse commerciale per la connettività wireless full-duplex. Il motivo principale è che i progressi in FDD e TDD half-duplex stanno saturando. I miglioramenti del software, i progressi della modulazione e i miglioramenti MIMO stanno diventando sempre più difficili. Man mano che più dispositivi si connettono in modalità wireless, la necessità di una maggiore efficienza spettrale alla fine sarà fondamentale. La connessione wireless full-duplex ha dimostrato con successo il raddoppio istantaneo di questa efficienza spettrale.
Nelle aree in cui c'è un impatto minimo su hardware, riconfigurazione software, modifiche normative e investimenti monetari, questo cambiamento da half-duplex a full-duplex inizierà a essere sempre più evidente. Spinti inizialmente dalla necessità di maggiore capacità, potremmo trovare il WiFi full-duplex nel prossimo futuro, inizialmente affiancato ai più recenti componenti half-duplex.
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