תקשורת דו כיוונית (דופלקס)

מערכת תקשורת דו כיוונית (duplex, בעברית: דופלקס) היא מערכת מנקודה לנקודה (point-to-point) המורכבת משניים או יותר התקנים מחוברים או שיכולים לתקשר אחד עם השני בשני הכיוונים. מערכות דופלקס משומשות ברשתות תקשורת רבות, על מנת לאפשר תקשורת בו-זמנית בשני הכיוונים בין שני צדדים המחוברים. ישנם שני סוגים של מערכות תקשורת דו-צדדית: דופלקס מלא (FDX) ודופלקס למחצה (HDX).

במערכת דופלקס מלא, שני הצדדים יכולים לתקשר אחד עם השני בו זמנית. דוגמה למכשיר דופלקס מלא הוא טלפון: האנשים בשני הצדדים של שיחה יכולים לדבר ולהישמע על ידי הצד השני בעת ובעונה אחת. המקלט משמיע את דבריו של המשתמש המרוחק כשהמיקרופון משדר את דבריו של המשתמש המקומי, משום שיש ביניהם ערוץ תקשורת דו-כיווני, או יותר מכך, משום שישנם שני ערוצי תקשורת ביניהם.

במערכת דופלקס למחצה, שני הצדדים יכולים לתקשר זה עם זה, אך לא בעת ובעונה אחת; התקשורת היא כיוון אחד בכל פעם. דוגמה של מכשיר דו-כיווני למחצה הוא מכשיר ה"ווקי טוקי" עם כפתור שצריך ללחוץ עליו על מנת לדבר; כאשר המשתמש המקומי רוצה לדבר עם המשתמש המרוחק הוא דוחף את הכפתור, שמפעיל את המשדר אבל מכבה את המקלט, כך שהם לא יכולים לשמוע את המשתמש המרוחק. כדי להאזין למשתמש המרוחק הוא משחרר את הכפתור, שמפעיל את המקלט אך מכבה את המשדר.

מערכות שאין להם את יכולת התקשורת הדו-צדדית, יכולים להשתמש בתקשורת פשוטה, שבה מכשיר אחד משדר והאחרים יכולים רק "להאזין". למשל שידורי רדיו וטלוויזיה, פתיחת דלת החניון, מיקרופונים אלחוטיים ומצלמות מעקב. במכשירים אלה התקשורת היא רק בכיוון אחד.

מערכות דו צדדיות משתמשות פועלות משתמשות במרבב על מנת למנוע התנגשויות בתקשורת

דופלקס למחצה (half duplex)

איור לדוגמה של מערכת תקשורת דופלקס למחצה

מערכות דופלקס למחצה (HDX) מספקות תקשורת בשני הכיוונים, אבל רק כיוון אחד יכול לשדר בכל פעם (לא בו זמנית). בדרך כלל, כאשר צד אחד מתחיל לקבל אות, הוא חייב להמתין עד שהמשדר יפסיק לשדר, לפני שהוא עונה.

דוגמה למערכת דו-כיוונית למחצה הוא שימוש במכשיר קשר, שבו יש להשתמש ב"עבור" או במילת מפתח אחרת שהוגדרה קודם לכן, כדי לציין את סיום השידור, ולוודא שרק צד אחד משדר בכל פעם, משום ששני הצדדים משדרים ומקבלים באותו תדר. אנלוגיה טובה למערכת דו-כיוונית למחצה היא כביש בשיפוצים, שבו יש נתיב אחד בלבד הפתוח לתנועה, ובכל פעם משחררים בתורות את התנועה לכיוון אחד. התנועה יכולה לזרום בשני הכיוונים, אבל רק כיוון אחד בכל פעם, מוסדר על ידי שוטרי התנועה. אם שני כיווני התנועה ינסו לנסוע בו זמנית - תתרחש תאונה שבה אף אחד לא הגיע ליעדו.

מערכות דופלקס למחצה משמשות בדרך כלל לשימור רוחב הפס, שכן רק ערוץ תקשורת אחד נחוץ, ערוץ המשותף לסירוגין בין שני הכיוונים. לדוגמה, מכשיר קשר טעון רק תדר יחיד לתקשורת דו-כיוונית, ואילו טלפון סלולרי, שהוא התקן דופלקס מלא, דורש שני תדרים כדי לשאת את שני ערוצי הקול בו זמנית, אחד בכל כיוון.

במערכות תקשורת המופעלות באופן אוטומטי, ניתן להקצות הזמן לתקשורת במערכת דופלקס למחצה בחומרה. לפיכך, אין בזבוז של ערוץ עבור מניעת התנגשויות. לדוגמה, לתחנה א' בקצה האחד של התקשורת מותר לשדר בדיוק שנייה אחת, ואז לתחנת ב' בצד השני מותר לשדר בדיוק שנייה אחת, וחוזר חלילה.

במערכת דופלקס למחצה אם יותר מצד אחת משדר בו זמנית, מתרחשת התנגשות, וכתוצאה מכך הודעות נאבדות.

דופלקס מלא (full duplex)

איור לדוגמה של מערכת תקשורת דופלקס מלאה. דופלקס מלא אינו נפוץ מכשירי קשר כפי שמוצג כאן בשל העלות והמורכבות של שיטות הדופלקס המקובלות, אך הוא נמצא בשימוש בטלפונים

מערכת דופלקס מלאה (FDX), מאפשרת תקשורת בשני הכיוונים, ובניגוד לדופלקס למחצה, היא מאפשרת לזה לקרות בו זמנית. רשתות הטלפון הן דופלקס מלא, שכן הם מאפשרים לשני המתקשרים לדבר ולהישמע בעת ובעונה אחת.

אנלוגיה טובה למערכת דו-כיוונית מלאה היא כביש דו-נתיבי עם נתיב אחד לכל כיוון. בנוסף, ברוב מערכות הדופלקס מלא שמעבירים נתוני מחשב, הנתונים המשודרים לא נחשבים שנשלחו עד שמתקבלת הודעת אישור קבלה שנשלחה בחזרה על ידי הצד השני. בדרך זו, המערכות מיישמות שיטות שידור אמין.

תקשורת אינטרנט קווית עובדת על ידי ביצוע שימוש בשני זוגות שזורים בתוך אותו כבל, אשר מחוברים ישירות לכל התקן ברשת: זוג אחד מקבל חבילות תקשורת, בעוד שהזוג השני שולח חבילות תקשורת. זה הופך את הכבל עצמו לסביבה ללא התנגשות ומכפיל את קיבולת השידור המקסימלית הנתמכת על ידי כל חיבור תקשורת אינטרנט קווית.

לדופלקס מלא יש גם כמה יתרונות על השימוש בדופלקס למחצה. ראשית, אין התנגשויות ולכן הזמן אינו מבוזבז על ידי צורך לשלוח מחדש חבילות תקשורת. שנית, יכולת שידור מלאה זמינה בשני הכיוונים, כי פונקציות השליחה והקבלה הן נפרדות. שלישית, כיוון שיש רק משדר אחד על כל זוג שזור, תחנות ביניים לא צריכות לחכות לאחרים כדי להשלים את ההעברות שלהם.

כמה מערכות מחשוב של שנות ה -60 וה -70 חייבו התקני דופלקס מלא, גם עבור שימוש בדופלקס למחצה, שכן תקשורת 'שליחה - אישור קבלה' לא יכלו לסבול את העיכובים הקלים שבהפיכת נתיב התקשורת לדופלקס למחצה.