双工(duplex), 指二台通讯设备之间,允许有双向的资料传输。
半双工
半双工(half-duplex)的系统允许二台设备之间的双向资料传输,但不能同时进行。因此同一时间只允许一设备传送资料,若另一设备要传送资料,需等原来传送资料的设备传送完成后再处理。
半双工的系统可以比喻作单线铁路。若铁道上无列车行驶时,任一方向的车都可以通过。但若路轨上有车,相反方向的列车需等该列车通过道路后才能通过。
无线电对讲机就是使用半双工系统。由于对讲机传送及接收使用相同的频率,不允许同时进行。因此一方讲完后,需设法告知另一方讲话结束(例如讲完后加上"OVER"),另一方才知道可以开始讲话。
全双工
全双工(full-duplex)的系统允许二台设备间同时进行双向资料传输。一般的电话、手机就是全双工的系统,因为在讲话时同时也可以听到对方的声音。
全双工的系统可以用一般的双向车道形容。两个方向的车辆因使用不同的车道,因此不会互相影响。
全双工系统的模拟
当一个设备连接到网络上,需要利用通道存取方法(en:channel access method)使传送的资料及接收的资料共享同一物理介质。此时使用的通道存取方法就称为双工(deplexing)方法,如以下的两种:
时分双工(时间分隔多工)
时分双工(英文缩写为TDD),是利用时间分隔多工技术来分隔传送及接收的信号。 它利用一个半双工的传输来模拟全双工的传输过程。时分双工在非对称网络(上传及下载带宽不平衡的网络)有明显的优点,它可以根据上传及下载的资料量,动态的调整对应的带宽,如上传资料量大时,就提高上传的带宽,若资料量减少时再将带宽降低。
时分双工的另一个好处是在缓慢移动的系统中,上传及下载的无线电路径大致相同,因此类似波束成形(en:beamforming)的技术可以运用在时分双工的系统中。
以下是一些时分双工系统的例子:
UMTS/WCDMA TDD 模式(室内使用)
TD-SCDMA 系统
DECT
IEEE 802.16 WiMAX TDD 模式
使用载波侦听多路访问(en:carrier sense multiple access)技术的半双工封包网络,例如以太网路或使用集线器的以太网路、无线局域网 (WLAN)及蓝牙等,虽然不像TDMA使用固定的框架宽度,不过均可视为时分双工的系统。
频分双工
频分双工(英文缩写为FDD),是利用频率分隔多工技术来分隔传送及接收的信号。上传及下载的区段之间用“频率偏移”(frequency offset)的方式分隔。若上传及下载的资料量相近时,频分双工比时分双工更有效率。 在这个情形下,时分双工会在切换传送接收时,浪费一些带宽,因此延迟时间较长,而且其线路较复杂且耗电。
频分双工的另一个好处是在无线电收发规划上较简单且较有效率,因为一个设备传送及接收使用不同的频带,因此设备不会接收到自己传出的资料,传送及接收的资料也不会互相影响。
在时分双工系统中,需在邻近的区段中增加保护区段(guard band),但这会使频谱效率下降。否则就要有同步机制,使一设备的传送和另一设备的接收同步。同步机制会增加系统的复杂度及成本,而且因为所有的设备及时间区块都要同步,也降低了带宽使用的灵活性。
以下是一些频分双工系统的例子:
非对称数位用户线路(ADSL)及 超高速用户数位回路(VDSL)
大部份的手机系统,包括UMTS/WCDMA FDD 模式
IEEE 802.16 WiMAX FDD 模式
范例
电话网络
手机网络
IRC