Duplex und Duplexing

Jede Übertragungstechnik, außer den Broadcast-Techniken für Rundfunk und Fernsehen, beherrscht zwei Übertragungsrichtungen. Jeder Teilnehmer kann sowohl Empfänger als auch Sender sein. Dabei muss technisch geklärt sein, wie die unterschiedlichen Übertragungsrichtungen gehandhabt werden.

Duplex ist eine Betriebsart und bezeichnet, wie Sende- und Empfangsrichtung zwischen Sender und Empfänger aufgeteilt werden.
Unter Duplexing versteht man die Anordnung von Down- und Uplink. Das sind die Verbindungsbezeichnungen für die Empfangs- und Senderichtung.

Man unterscheidet generell zwischen Halbduplex (Half Duplex, HDX) und Vollduplex (Full Duplex, FDX). Bei beiden ist die Übertragung in beide Richtungen möglich. Eine Ausnahme bildet Simplex, bei der es nur eine Übertragungsrichtung gibt.

Downlink/Downstream und Uplink/Upstream

Downlink und Uplink

Mit Downstream bzw. Upstream wird die jeweilige Datenübertragung bezeichnet. Der Downlink ist die Übertragungsrichtung vom Provider oder Netzbetreiber zum Kunden bzw. Client gemeint. Uplink bezeichnet die Übertragungsrichtung vom Kunden bzw. Client zum Provider.

Asymmetrische Übertragung

Asymmetrische Übertragung bedeutet, dass der Datenverkehr bzw. die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger nicht gleich groß ist. Meist ist der Datenverkehr von der Netzseite zum Teilnehmer größer, als umgekehrt. Typische asymmetrische Übertragungen sind Internet-Zugänge. Der Teilnehmer lädt sehr viele Dateien herunter, verschickt aber relative wenig.

Symmetrische Übertragung

Symmetrische Übertragung

Bei der symmetrischen Übertragung ist der Datenverkehr bzw. die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger gleich groß. Typischen Anwendungen sind Sprachübertragung oder Videokonferenz.

Simplex

Simplex

Bei Simplex ist die Übertragung nur in eine Richtung möglich. Einen Rückweg bzw. Rückkanal gibt es nicht.
Typische Übertragungstechniken für Simplex sind Rundfunk, Fernsehen aber auch die Audioübertragung vom Audio-Verstärker zum Lautsprecher.

Vollduplex / Voll-Duplex

Vollduplex

Richtiges Vollduplex hat zwei eigenständige Übertragungsrichtungen oder Übertragungskanäle. Sie werden als Downlink und Uplink oder Downstream und Upstream bezeichnet. Bei Vollduplex erfolgt die Übertragung zur gleichen Zeit in beide Richtungen.

Halbduplex / Halb-Duplex

Halbduplex

Halbduplex beherrscht, wie Vollduplex, die Übertragung in beide Richtungen. Allerdings nur zeitlich (hintereinander) oder räumlich (nebeneinander) verschachtelt. Erfolgt eine Übertragung wechselweise in beide Richtungen, dann handelt es sich nur um Halbduplex.
Es ist dafür eine Umschaltvorrichtung nötig, die zeitgesteuert immer hin und her schaltet oder die die Signale räumlich voneinander trennt.
Typische Anwendungen für Halbduplex sind Amateurfunk oder Wechselsprechanlagen. ISDN wird auch als Halbduplex betrieben. Die Umschaltung erfolgt jedoch mikroprozessorgesteuert und so schnell, dass man davon nichts merkt. Auf diese Weise wird Vollduplex emuliert.

Echokompensation / Echo Cancellation

Das Echokompensationsverfahren wird auch Zeitgleichlageverfahren genannt. Dabei wird in Sende- und Empfangsrichtung auf der gleichen Frequenz übertragen und das eigene Signal als erwartetes Echo möglichst genau nachgebildet, um es dann vom empfangenen Signal abzuziehen. Weil das Echo von den Eigenschaften des Übertragungsmediums abhängig ist, muss das Echo ständig daran angepasst werden.
Bei der Echokompensation besteht immer die Gefahr des Übersprechens. Die Übertragungsstrecke, sowie der Frequenzbereich wird ständig mit zwei Signalen belastet.

Duplexabstand

Es gibt Übertragungstechniken, die für die Übertragung gepaarte Frequenzblöcke benutzten. Das bedeutet, es gibt einen Hinkanal (Uplink) und einen Rückkanal (Downlink). Der Abstand zwischen Hin- und Rückkanal wird als Duplexabstand bezeichnet.

TDD - Time Division Duplex (Zeitduplexverfahren)

TDD - Time Division Duplexing

Bei TDD werden die Up- und Downlink-Kanäle zeitlich zueinander versetzt (hintereinander) auf einer einzigen Frequenz übertragen. Das bedeutet, es wird nur ein Frequenzband benutzt und Sender und Empfänger wechseln sich bei der Übertragung ab. Deshalb ist auch nur eine RF-Einheit für Sende- und Empfangsrichtung notwendig. Dadurch werden die Übertragungssysteme günstiger.
TDD eignet sich für asymmetrische, flexible und kostengünstige Systeme. Bevorzugt kommen sie in lizenzfreien Frequenzbereichen zum Einsatz.

FDD - Frequency Division Duplex (Frequenzduplexverfahren)

FDD - Frequency Division Duplexing

Bei FDD werden Up- und Downlink-Kanäle gleichzeitig auf zwei unterschiedlichen Frequenzen übertragen. Das bedeutet, für die Sende- und die Empfangsrichtung steht ein Frequenzspektrum zur Verfügung (gepaartes Spektrum). Dafür braucht jeder Übertragungsrichtung seine eigene RF-Einheit, die sehr einfach gestaltet sein kann.
FDD eignet sich für symmetrische Systeme und Anwendungen mit geringer Latenzzeit. Typischerweise kommt es in lizenzbehaftete Frequenzbereichen zum Einsatz.

Mischform aus FDD und TDD

Bei der Mischform aus FDD und TDD handelt es sich um ein Halbduplex-Verfahren. Sender und Empfänger nutzen je ein Band pro Richtung, wechseln sich aber beim Zeitmultiplex ab. Das stellt geringere Anforderungen an die Endgeräte. Sie lassen sich günstiger herstellen.

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