Was bedeutet bei der Datenübertragung Vollduplex?

Mit Duplex (Vollduplex), Halbduplex oder Simplex bezeichnet man in der Kommunikationstechnik die Richtungsabhängigkeit von Kommunikationskanälen.

• Simplex (SX) ist der gerichtete Betrieb. Das bedeutet ein Informationstransfer findet nur in eine festgelegte Richtung statt (nur Senden oder Empfangen von Nachrichten), z. B. Radio, Fernsehen oder Pager.
• Halbduplex (HX), auch Semiduplex genannt bedeutet wechselseitiger Betrieb. Hierbei können Informationen in beide Richtungen fließen, allerdings nicht gleichzeitig, z. B. Amateurfunk.
• Vollduplex (DX, manchmal auch FDX) ist der gleichzeitige Betrieb. Es lässt die Übertragung der Informationen in beide Richtungen zu gleicher Zeit zu, z. B. Telefonie.

Grundprinzip des Duplex-Verfahrens

Die in der DIN 44302 beschriebenen deutschen Begriffe sind nicht gebräuchlich:

• Einseitige Datenübermittlung (one-way communication)
• Wechselseitige Datenübermittlung (half duplex transmission, two-way alternate communication)
• Beidseitige Datenübermittlung (both-way communication, two-way simultaneous communication)
• Wechselbetrieb (half duplex transmission)
• Gegenbetrieb (duplex transmission)

Beim Funk (z. B. BOS-Funk, Seefunk) findet die Bezeichnung Gegensprechen für Duplex- bzw. Wechselsprechen für Halbduplex-Betrieb Verwendung.

Werden Informationstransfers in beide Richtungen auf demselben Kommunikationskanal vorgenommen, müssen die Informationen durch Duplex-Methoden zusammengeführt und getrennt werden. Davon gibt es viele Beispiele:

• In der analogen Telefonie ist die Gabelschaltung dafür zuständig.
• In der digitalen Telefonie wird gewöhnlich das Echokompensationsverfahren verwendet.
• Zeitduplex (engl. time division duplex, TDD) wird z. B. im Mobilfunk angewendet. Hierbei nutzen Sende- und Empfangskanal die gleiche Frequenz sind aber zeitlich voneinander getrennt. Die Informationen werden mit Hilfe eines festgelegten Zeitgebers in kurzen Sequenzen zeitversetzt übertragen. Das Umschalten zwischen Sende- und Empfangsmodus geschieht so schnell, dass dem Nutzer die kurzzeitige Unterbrechung des Kanals nicht auffällt. Der DECT-Standard nutzt z. B. TDD. Ein weiteres Beispiel für TDD ist das bei Telefonanlagen verwendete Ping-Pong-Verfahren, das auch als Up0 bezeichnet wird.
• Frequenzduplex (engl. frequency division duplex, FDD) bedeutet, die Informationen für jede Richtung mit Hilfe einer anderen Trägerfrequenz zu übertragen. Es ermöglicht, dass ein Gerät gleichzeitig senden und empfangen kann. Es wird unter anderem im Mobilfunk (z. B. bei GSM und FDD-UMTS) eingesetzt. Ein Nachteil des FDD-Verfahrens liegt darin, dass Endgeräte (z. B. Mobiltelefone) nur mit einer Basisstation kommunizieren können, deren Empfangsfrequenz der Sendefrequenz des Endgeräts entspricht (und umgekehrt), sie aber nicht direkt miteinander kommunizieren können.

Siehe auch: Multiplexverfahren

Quellen

DIN 44302, Ausgabe Februar 1987, Informationsverarbeitung - Datenübertragung, Datenübermittlung - Begriffe

Unter Vollduplex-Datenübertragung versteht man die gleichzeitige Übertragung von Daten in beide Richtungen über den Signalträger. Beispielsweise kann in einem lokalen Netzwerk auf Basis einer Vollduplex-Technologie eine Workstation gleichzeitig Daten senden und empfangen. Die Vollduplex-Übertragung bedingt eine bidirektionale Leitung (eine Leitung, welche die Daten in beide Richtungen übertragen kann).

Mit Vollduplex oder Halbduplex bezeichnet man in der Kommunikationstechnologie die Richtungsabh�ngigkeit von Kommunikationskan�len. Halbduplex  bedeutet, dass Informationen au den selben Leitungen in beide Richtungen flie�en k�nnen, allerdings nicht gleichzeitig. Da bei dieser �bertragungsart gleichzeitig nur Senden ODER Empfangen m�glich ist, kann es vorkommen, dass ein ausgesendetes Datenpaket auf ein anderes Datenpaket trifft, das gerade in die entgegen gesetzte Richtung l�uft. In diesem Fall "vernichten" sich die Datenpakete gegenseitig. Wenn eine Kollision erkannt wird, �bertr�gt die sendende Station ein 32bit langes Daten-Stau-Signal (jam signal). Daten, die w�hrend der �bertragung durch Kollisionen besch�digt wurden, werden Kollisionsfragmente oder Runts genannt. Durch das "Jam-Signal" werden die jeweiligen Sendestationen veranlasst, ihre Datenpakete nochmals zu einem zuf�lligen Zeitpunkt neu zu senden.

Vollduplex l�sst die �bertragung der Informationen auf verschiedenen Leitungen in beide Richtungen zu gleicher Zeit zu. Dies verdoppelt nat�rlich die Netzwerkleistung und verhindert somit Kollisionen. In einem 10 Mbps-Netz wird eine Steigerung auf 20 Mbps erreicht, in einem 100 Mbps-Netz auf 200 Mbps.

Wird Halbduplex mit Vollduplex zusammengesteckt, so gibt es zwar scheinbar eine Daten�bertragung, aber mit einer extremen Anzahl an Kollisionen, was mit der Zeit bis zu einem v�lligem Stillstand des gesamten Netzes f�hren kann. Gigabit-Ethernet (1000Base-T, 1000Base-SX, 1000Base-LX) wird immer nur Vollduplex �bertragen. Hubs oder alte Printserver sind nur f�r Halbduplex geeignet. Vollduplex gibt es nur bei Switches.

F�r den Netzwerkbenutzer zeigt sich ein Duplex-Mismatch durch eine extrem schlechte Netzwerkleistung. Eine Leistungssteigerung um bis zu 200% durch eine einfache Anpassung der Einstellungen ist tats�chlich m�glich. Die Verschlechterung der Leistung durch eine Duplex-Fehlanpassung ist richtungsabh�ngig. Besonders stark f�llt die Leistung des Halbduplex-Ports beim Senden ab.

Unterst�tzen beide Komponenten am jeweiligem Ende eines Segments Autonegotiation, gilt es, die h�chste gemeinsame �bertragungsrate und den h�chstm�glichen �bertragungsmodus ausfindig zu machen. Dazu tauschen die beiden Ger�te Link-Codew�rter aus. �ber sie erfahren autonegotiationsf�hige Komponenten von ihrem Gegen�ber dessen M�glichkeiten und teilen ihre eigenen mit. Dar�ber k�nnen sich die gegen�berliegenden Ger�te eines Segments mit den in den Link-Codew�rtern enthaltenen Informationen aufeinander einstellen. In der Regel sind Ethernet-Ger�te dadurch in der Lage, durch die Autonegotiation selbst auszuhandeln, was die h�chstm�gliche Bandbreite und der beste Modus ist. Autonegotiation f�hrt jedoch keine �berpr�fung der Verbindung durch. Unterst�tzen beide Karten Gigabit Ethernet, so werden auch �ber ein unzureichendes Kabel 1GBit/s eingestellt. In der Praxis gibt es aber auch Probleme, Bauteile unterschiedlicher Hersteller, mit Autonegotiation zu verbinden.

Wenn ein Ger�t nicht auf die FLPs antwortet, greift als n�chster Schritt die Parallel Detection, die den �bertragungsstandard anhand der Signalform und der Kodierung erkennt.  Die autonegotiationf�hige Station erkennt an der Kodierung des Gegen�bers deren Geschwindigkeit. Diese wird dann auch korrekt eingestellt. Eine Bestimmung des Duplex-Modus ist dabei nicht m�glich; Deshalb wird standardm��ig der Halbduplexbetrieb ausgew�hlt. Dies f�hrt dann zu Problemen, wenn das andere Ger�t manuell auf Vollduplexbetrieb eingestellt wurde.

Duplex Fehlanpassung

Die m�glichen Duplex- und Geschwindigkeits-Kombinationen zwischen zwei Netzwerkger�ten:

Einen Duplex-Mismatch erkennt man an den Fehlerz�hlern eines Netzwerkger�tes. Typische Anzeichen f�r falsche Duplexeinstellungen sind CRC/FCS-Errors, excessive collisions (Anzahl der Pakete, die nach 16maliger Kollision nicht gesendet wurden) und Runts auf der Vollduplexseite.
Auf der Seite mit "Halbduplex" sind viele versp�tete Kollisionen ein Hinweis f�r eine Duplex-Fehlanpassung. Versp�tete Kollisionen sind Zusammenst��e, die au�erhalb des Kollisionsfensters von 512 Bit, also versp�tet, auftreten. Daf�r gibt es sonst eigentlich nur noch wenige Ursachen: Entweder eine Station mit Netzwerkkartendefekt oder die Kabell�nge ist nicht eingehalten worden (zu lange Signallaufzeit). Auf einem Cisco Switch erkennen Sie diese "late collisions" an Fehlermeldungen wie: %AMDP2_FE-5-LATECOLL; %DEC21140-5-LATECOLL; %ILACC-5-LATECOLL; %LANCE-5-LATECOLL; %PQUICC-5-LATECOLL; %PQUICC_ETHER-5-LATECOLL; %PQUICC_FE-5-LATECOLL; %QUICC_ETHER-5-LATECOLL.

Unter Microsoft Windows XP, Vista oder Windows 7 erfolgt die Einstellung in den Eigenschaften der "Netzwerkumgebung":

Mit der rechten Maustaste auf der LAN-Verbindung / "Eigenschaften" ausw�hlen:

Anschlie�end beim verwendeten NIC "Konfigurieren" anw�hlen:

Windows XP mit 10/100-NIC:

Windows 7 mit Gigabit-NIC:

Viele nicht managebare Switche bieten keine Duplexeinstellungen und arbeiten immer mit Autonegotiation. An diesen Switchen sind die Endger�te also zwangsweise auch auf Autonegotiation einzustellen. Einige NIC-Hersteller bezeichnen Autonegotiation auch als autosensing, autodetection oder mediasensing. Clients die an einen Hub angeschlossen sind, m�ssen immer auf Halbduplex eingestellt werden.

Auf Cisco Switches mit Cisco IOS benutzt man das Kommando "speed 10|100|1000|auto" zur Einstellung der �bertragungsrate und "duplex half|full|auto" zur Einstellung des Duplex Modus. Die aktuell eingestellten Werte auf den Ports werden mit "sh int" angezeigt.

Es hat sich leider gezeigt, dass die Kombination Autonegotiaton/Autonegotiaton nicht immer verl�sslich funktioniert. Daher sollten am besten beide Partner fest auf die gleichen Vorgaben eingestellt werden.

Es gilt also immer: F�r die volle Ausnutzung der Bandbreite, m�ssen beide Linkpartner (Switch, PC) auf die selben Duplexeinstellungen konfiguriert werden. Entweder beide fest auf Vollduplex oder beide auf Autonegotiation.

GepaNet GmbH Netzwerk�berpr�fung durch Netzwerkspezialisten.

F�hren diese Tipps nicht zum gew�nschten Ergebnis, kann unsere Netzwerk�berpr�fung erkennen, ob Ihre vorhandenen Verkabelungen Sprache oder 10/100/Gigabit Ethernet unterst�tzt. Wir k�nnen aufzeigen, weshalb Ihre vorhandene Verkabelung nicht die erforderliche Bandbreite bietet (z.B. Nebensprechen) Wir messen, was sich am Ende eines Kabels befindet, und zeigen Ihnen die Ger�tekonfiguration (Geschwindigkeit/ Duplex/ Paarigkeit) auf. Wir identifizieren nicht verwendete Switch-Ports, die neu zugeteilt werden k�nnen oder zeigen im Verdrahtungstest grafisch die Verdrahtungskonfiguration und Entfernung zu Fehlern. Sprechen Sie mit uns, wir bekommen auch Ihr Netzwerk wieder flott.

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