¿Qué es el funcionamiento semidúplex y full dúplex, y cómo afecta el enrutador?

Las conexiones WiFi se ejecutan en semidúplex mientras que la parte con cable de la LAN está en dúplex completo. Entonces parece que al conectarse a través de WiFi, algo tuvo que ceder. ¿Nos fallaron?

Las conexiones WiFi se ejecutan en semidúplex mientras que la parte con cable de la LAN está en dúplex completo.  Entonces parece que al conectarse a través de WiFi, algo tuvo que ceder.  ¿Nos fallaron?
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Las conexiones WiFi se ejecutan en semidúplex mientras que la parte con cable de la LAN está en dúplex completo. Entonces parece que al conectarse a través de WiFi, algo tuvo que ceder. ¿Nos fallaron? ¿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 las redes, el término 'dúplex' significa la capacidad de comunicarse entre sí con dos puntos o dispositivos, en contraposición a 'simplex', que se refiere a la comunicación unidireccional. En un sistema de comunicación dúplex, ambos puntos (dispositivos) pueden transmitir y recibir información. Los ejemplos de sistemas dúplex incluyen teléfonos y walkie-talkies.

Por otro lado, los sistemas simples solo permiten que un dispositivo transmita información, mientras que otros lo reciben. El control remoto infrarrojo común es un excelente ejemplo de un sistema simplex, donde el controlador 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 ellos simultáneamente. Los teléfonos son sistemas de dúplex completo para que ambas partes del teléfono puedan hablar y escuchar al mismo tiempo.

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

Crédito de la imagen: Wikipedia
Una ilustración simple de un sistema de comunicación half-duplex. Crédito de la imagen: Wikipedia

Cómo afecta la duplexación a los enrutadores WiFi

Los enrutadores WiFi son dispositivos que modulan y programan el flujo de información hacia y desde cualquier dispositivo electrónico compatible con WiFi (como una computadora portátil o un 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 (comprende los estándares WiFi comunes). Comprender los estándares de Wi-Fi más comunes. Comprender los estándares de Wi-Fi más comunes. El Wi-Fi puede ser un poco confuso porque hay un puñado de estándares diferentes. usado. Esto es lo que necesita saber. Lea más).

Los dispositivos WiFi se conectan de forma inalámbrica al enrutador utilizando ondas de radio a 2, 4 GHz o a 5 GHz. 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, la Duplicación por división de tiempo (TDD) se comporta como dúplex completo.

TDD emula dúplex completo configurando o dividiendo períodos de tiempo que alternan entre la transmisión y la 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 Full-Duplex?

El mayor problema para lograr la capacidad dúplex completo por radio es la autointerferencia. Esta interferencia o ruido es más intenso que la señal real en sí misma. 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 la autointerferencia.

Diagrama que ilustra la autointerferencia. Crédito: Red Kumu
Diagrama que ilustra la autointerferencia. Crédito: Red Kumu

La conexión inalámbrica bidireccional práctica es posible en el ámbito de la investigación y la academia. Esto se logra en gran medida cancelando la autointerferencia en dos niveles. El primero es la inversión de señal de la señal de ruido en sí y luego el proceso de cancelación de ruido se mejora aún más digitalmente. Algunos estudiantes de la Universidad de Stanford han construido prototipos de radio de dúplex completo en 2010 y 2011 (lea el libro blanco). Algunos de estos estudiantes han formado una empresa comercial llamada KUMU Networks, comprometida con revolucionar las redes inalámbricas.

También se pueden encontrar otros trabajos como IBFD (Full-Duplex en banda) por Cornell University y STAR (Transmisión y recepción simultáneas) por Photonic Systems Inc.

¿Qué ocurre con la LAN alámbrica?

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 interferencia.

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

FTP cable3 de Baran Ivo - Trabajo propio. Licencia bajo dominio público a través de Wikimedia Commons
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 alcance o mejor rendimiento de datos, o ambos. Desde sus días formativos en 1997 hasta 2013, los estándares 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, debe comprar un enrutador inalámbrico 802.11ac "¿Debería comprar un enrutador 802.11ac inalámbrico? 802.11ac promete velocidades deslumbrantes, pero muchos consumidores recién ahora se están modernizando a 802.11n, dejando a muchos preguntándose si la nueva versión vale la pena. ¿Más información?). No importa cuán avanzados se hayan vuelto, aún pertenecen a la familia 802.11, que siempre funcionará en semidúplex. Aunque se han realizado mejoras, sobre todo con la inclusión de MIMO (qué es MIMO) Lo que necesita saber al comprar un enrutador WiFi para su hogar Lo que necesita saber al comprar un enrutador WiFi para su hogar Muchas personas encuentran que no lo hacen saber mucho acerca de los enrutadores cuando llega el momento de comprar uno. No hay vergüenza en eso. Los consumidores generalmente no se molestan en aprender mucho sobre ellos porque no solemos ... ¿Leer más?), ejecutar en semidúplex reduce la Eficiencia espectral global a la mitad.

Curiosamente, los enrutadores admitidos por MIMO (entrada múltiple de salida múltiple) anuncian tasas 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 globales. Esto se encuentra comúnmente en los enrutadores 802.11n y más nuevos, que anuncian velocidades de 600 megabits por segundo y superiores. Sin embargo, dado que operan en semidúplex, el 50 por ciento (300 megabits por segundo) del ancho de banda se reserva para transmitir mientras que el otro 50 por ciento se usa para recibir.

Full-Duplex WiFi en el futuro

Existe un creciente interés comercial en la conectividad inalámbrica full-duplex. La razón principal es que los avances en FDD semidúplex 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 más dispositivos se conectan de forma inalámbrica, la necesidad de una mayor eficiencia espectral finalmente será primordial. La conexión inalámbrica full-duplex ha demostrado con éxito la duplicación instantánea de esta eficiencia espectral.

En áreas donde existe 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 figurar cada vez más prominentemente. Impulsada inicialmente por la necesidad de más capacidad, podemos encontrar WiFi full-duplex en algún momento en el futuro cercano, inicialmente al lado de los últimos componentes semidúplex.

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