Definition und Funktionsweise:
Full-Duplex (Vollduplex) ist ein Kommunikationsmodus, bei dem Daten gleichzeitig in beide Richtungen über einen Kommunikationskanal übertragen werden können. Das bedeutet, ein Gerät kann gleichzeitig Daten senden und empfangen, ohne dass es zu Kollisionen oder Wartezeiten kommt.
Im Gegensatz dazu steht der Half-Duplex-Modus, bei dem die Datenübertragung nur abwechselnd in eine Richtung erfolgen kann (entweder senden oder empfangen, aber nicht gleichzeitig), und der Simplex-Modus, bei dem die Übertragung nur in eine feste Richtung stattfindet.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Full-Duplex-Kommunikation ist ein Standardmerkmal moderner Netzwerke und entscheidend für die hohe Performance und Echtzeitfähigkeit in der industriellen Automatisierung:
- Ethernet und Industrial Ethernet: Modernes Switched Ethernet arbeitet standardmäßig im Full-Duplex-Modus. Jeder Port am Switch kann gleichzeitig Daten senden und empfangen. Dies verdoppelt die effektive Bandbreite einer Verbindung (z.B. aus 100 Mbit/s wird 200 Mbit/s theoretisch) und eliminiert Kollisionen.
- Höhere Datenraten: Ermöglicht höhere Datenübertragungsraten und damit kürzere Zykluszeiten für die Kommunikation zwischen Steuerungen, Antrieben und Feldgeräten.
- Echtzeitfähigkeit: Trägt zur deterministischen und zeitkritischen Datenübertragung bei, da keine Wartezeiten für den Kanalzugriff entstehen.
- SPS-Kommunikation: Die Kommunikation zwischen der SPS und dezentraler Peripherie oder anderen Steuerungen profitiert von Full-Duplex, da Prozessdaten und Diagnosedaten gleichzeitig ausgetauscht werden können.
- Feldbusse: Während viele ältere Feldbusse auf Half-Duplex basierten (z.B. RS485-basierte Systeme), nutzen Industrial Ethernet-Protokolle konsequent Full-Duplex.
Vorteile:
- Maximale Bandbreitenausnutzung: Effizientere Nutzung des Kommunikationskanals.
- Geringere Latenz: Weniger Verzögerungen durch gleichzeitiges Senden und Empfangen.
- Eliminierung von Kollisionen: Vereinfacht das Netzwerkmanagement und erhöht die Zuverlässigkeit.
- Verbesserte Performance: Führt zu schnelleren Reaktionszeiten und höheren Durchsätzen im System.
Full-Duplex ist ein grundlegendes Merkmal leistungsfähiger industrieller Kommunikationsnetzwerke und ein wichtiger Enabler für die komplexen Anforderungen der Industrie 4.0.
→ Siehe auch: Half-Duplex, Ethernet, Industrial Ethernet, Bandbreite, Kommunikation, Echtzeitfähigkeit
