Was ist der Unsterschied zwischen Halbduplex und Vollduplex?

Was ist Halbduplex?

Auf einem Halbduplex-Kanal kann jeweils nur ein Gerät (ein Knoten) auf diesem Kanal sprechen oder Informationen übertragen. Sobald ein Knoten die Übertragung seiner Daten abgeschlossen hat, kann ein anderer Knoten mit der Datenübertragung beginnen. Wenn mehrere Knoten gleichzeitig versuchen zu senden, kommt es im Netzwerk zu einer Kollision, die zu Übertragungsfehlern oder Datenverlust führt.

Halbduplex-Netzwerke benötigen einen Mechanismus, um Datenkollisionen zu vermeiden. Ethernet verwendet eine Methode namens Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Im Wesentlichen überprüft ein Ethernet-Gerät, das den Halbduplex-Modus verwendet, zunächst, ob gerade etwas anderes übertragen wird, bevor es versucht, etwas zu senden. Wenn etwas anderes sendet, wird eine zufällige Zeitspanne gewartet, bevor ein erneuter Versuch erfolgt.

Was ist Vollduplex?

Andererseits wird Vollduplex verwendet, um eine Kommunikation zu beschreiben, bei der zwei miteinander kommunizierende Knoten gleichzeitig Daten senden und empfangen können. In diesen Fällen besteht keine Gefahr einer Kollision, und daher ist die Datenübertragung für jede beliebige Kommunikation schneller abgeschlossen.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen Halbduplex und Vollduplex?

Der Hauptunterschied zwischen Halbduplex und Vollduplex besteht einfach darin, ob die Kommunikation jeweils in eine Richtung oder in beide Richtungen gleichzeitig erfolgt. Darüber hinaus konzentrieren sich die Unterschiede auf Anwendungsfälle. Halbduplex kann beispielsweise für Medien verwendet werden, die sich mehr als zwei Knoten teilen, während Vollduplex dies im Allgemeinen nicht kann.

Auf einem gemeinsam genutzten Medium, wie einem Koaxialkabel mit mehreren daran angeschlossenen Knoten, können alle Knoten den Kanal gemeinsam nutzen, da jeder weiß, dass er vor dem Senden prüfen muss, ob der Kanal frei ist. Der Kompromiss ist die Effizienz. Je mehr Knoten den Kanal gemeinsam nutzen, desto geringer ist der effektive Durchsatz für jeden Knoten, da die Wartezeit für den Zugriff zunimmt.

Wenn nur zwei Knoten auf einem Vollduplex-Kanal kommunizieren, wird der Datenverkehr in beide Richtungen über separate Unterkanäle übertragen – bei einem Cat-5-Kabel beispielsweise über separate Kupferdrahtpaare. Wenn mehr als zwei Knoten kommunizieren, hat der Vollduplex-Kanal Schwierigkeiten, die von den verschiedenen Knoten gesendeten Daten zu trennen, was die Effizienz verringert und die Kosten erhöht.

Die neueren Ethernet-Standards, wie 10 GbE und höher, lockern die Anforderungen zur Unterstützung von Halbduplex-Modi.

Beispiele für Halbduplex und Vollduplex

Das einfachste Beispiel für einen Halbduplex-Kanal ist ein Standard-Walkie-Talkie, da es entweder senden oder empfangen kann. Organisationen, die auf Halbduplex-Sprachkommunikation angewiesen sind, entwickeln Verfahren, mit denen Sprecher den Zuhörern mitteilen, dass sie mit der Übertragung der aktuellen Informationen fertig sind. Bei einem Walkie-Talkie würde ein Benutzer beispielsweise over sagen, wenn er mit dem Sprechen fertig ist, oder over and out, wenn er für längere Zeit aus der Verbindung aussteigt.

In Datennetzwerken sind Ethernet-Hubs von Natur aus Halbduplex-Geräte, da sie einen einzigen gemeinsamen Kommunikationskanal schaffen. Ethernet-Switches hingegen können eine Verbindung entweder im Halb- oder im Vollduplex-Modus verwenden. Die meisten Netzwerke sind heute um Switches herum aufgebaut, aber Hubs werden immer noch eingesetzt. Außerdem beherrschen einige ältere Ethernet-Geräte nur Halbduplex-Kommunikation, selbst wenn sie an einen Vollduplex-Switch angeschlossen sind.

Schließlich sind auch WLAN-Netzwerke auf Halbduplex-Basis pro Kanal ausgelegt. Jeder Funkkanal kann, wie bei Walkie-Talkies, senden oder empfangen – aber nicht beides gleichzeitig. Ab dem Wi-Fi-6-Standard ist die gleichzeitige Nutzung mehrerer Kanäle über mehrere Antennen möglich. Das schafft die Möglichkeit für Vollduplex-Kommunikation zwischen Knoten.