개요
풀 듀플렉스는 통신하는 두 장치가 데이터를 양방향으로 동시에 송신하고 수신할 수 있는 통신 방식을 말한다. 한국어로는 전이중 방식 또는 동시 송수신이라고 하며 영어로는 Full Duplex라고 한다.
전화 통화처럼 두 사람이 동시에 말하고 들을 수 있는 통신이 대표적인 풀 듀플렉스의 예다. 데이터통신에서도 송신과 수신을 번갈아 할 필요가 없어 통신 효율과 응답성을 높일 수 있다.
동작 원리
풀 듀플렉스에서는 두 통신 장치가 같은 시간에 서로 데이터를 보낼 수 있다.
이를 구현하는 방법은 통신시스템에 따라 다르다. 송신과 수신에 서로 다른 물리적 회선이나 주파수를 사용해 간섭을 피할 수도 있고, 하나의 통신 매체에서 송수신 신호를 분리하는 기술을 사용할 수도 있다.
따라서 풀 듀플렉스라는 표현은 반드시 하나의 특정 기술을 의미하는 것이 아니라 양방향 동시 통신이 가능하다는 통신 특성을 나타낸다.
하프 듀플렉스와의 차이
하프 듀플렉스는 양방향 통신은 가능하지만 한 시점에는 한쪽 방향으로만 데이터를 전송하는 방식이다.
무전기가 대표적인 예다. 한 사람이 송신하는 동안 상대방은 수신하고, 송신이 끝난 뒤 상대방이 다시 송신해야 한다.
반면 풀 듀플렉스에서는 양쪽이 동시에 송수신할 수 있어 방향을 전환하기 위한 대기시간이 필요하지 않는다. 이러한 차이 때문에 데이터 트래픽이 많은 통신에서는 풀 듀플렉스가 더 높은 통신효율을 제공할 수 있다.
심플렉스와의 차이
심플렉스는 데이터가 한쪽 방향으로만 전달되는 방식이다.
방송 송신처럼 송신 측에서는 데이터를 보내고 수신 측에서는 이를 받기만 하는 구조가 대표적이다.
따라서 통신 방향을 기준으로 보면 심플렉스는 단방향, 하프 듀플렉스는 양방향 교대통신, 풀 듀플렉스는 양방향 동시통신으로 구분할 수 있다.
전화 통신
일반적인 전화 통화는 풀 듀플렉스의 대표적인 사례다.
통화 중 두 사람은 상대방의 음성을 들으면서 동시에 자신의 음성을 전달할 수 있다. 한 사람이 말을 마칠 때까지 기다려야만 상대방이 말할 수 있는 무전기 방식과 차이가 있다.
음성통신에서 이러한 동시 송수신 기능은 자연스럽고 빠른 대화를 가능하게 한다.
이더넷에서의 풀 듀플렉스
유선 이더넷 네트워크에서도 풀 듀플렉스 방식이 널리 사용된다.
스위치와 단말기가 각각 전용 연결을 사용하는 현대적인 이더넷 환경에서는 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있다. 송신과 수신을 위한 경로가 분리되므로 기존 공유형 네트워크에서 발생하던 충돌 문제를 줄일 수 있다.
풀 듀플렉스로 연결된 이더넷에서는 일반적으로 충돌을 감지하고 다시 전송하기 위한 기존의 CSMA/CD 동작이 필요하지 않다.
전송속도의 의미
풀 듀플렉스에서는 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있기 때문에 각 방향의 전송용량을 동시에 사용할 수 있다.
예를 들어 각 방향으로 초당 1기가비트 전송이 가능한 연결이라면 동시에 한쪽 방향으로 1Gbps를 송신하면서 반대 방향으로도 1Gbps를 송신할 수 있다.
다만 이를 단순히 하나의 방향에서 2Gbps 속도로 전송할 수 있다는 의미로 이해해서는 안 된다. 송신과 수신 각각의 전송속도가 동시에 제공된다는 의미다.
무선통신의 풀 듀플렉스
무선통신에서도 양방향 동시 송수신을 구현할 수 있다.
주파수분할 듀플렉스는 상향링크와 하향링크에 서로 다른 주파수 대역을 할당해 동시에 송수신하는 방식이다. 송수신 주파수를 분리하기 때문에 서로의 간섭을 줄일 수 있다.
이와 달리 하나의 주파수 채널에서 송신과 수신을 동시에 수행하는 동일 채널 동시 송수신 기술도 연구·개발되고 있다.
동일 채널 동시 송수신
동일 채널 동시 송수신은 영어로 In-Band Full Duplex라고 하며 IBFD라는 약칭을 사용한다.
일반적인 주파수분할 방식과 달리 하나의 주파수 채널에서 송신과 수신을 동시에 수행하기 때문에 주파수 이용효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
그러나 자신의 송신신호가 수신기에 매우 강한 간섭으로 들어오는 자기 간섭 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 안테나·전파 영역, 아날로그 회로, 디지털 신호처리 등 여러 단계에서 간섭 제거 기술이 필요하다.
장점
풀 듀플렉스의 가장 큰 장점은 통신 방향을 번갈아 전환할 필요 없이 데이터를 동시에 주고받을 수 있다는 점이다.
송수신 전환을 위한 대기시간이 줄어들기 때문에 응답속도가 중요한 음성통화나 실시간 데이터통신에 유리하다.
또한 적절한 시스템에서는 송신·수신 경로를 동시에 활용해 통신자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
한계
풀 듀플렉스를 구현하려면 송신과 수신 신호를 효과적으로 분리해야 한다. 별도의 회선이나 주파수를 이용하면 추가적인 자원이 필요할 수 있다.
같은 주파수에서 동시에 송수신하는 경우에는 자기 간섭 제거가 핵심적인 기술적 문제가 된다. 자신의 송신신호가 상대방에게서 들어오는 약한 수신신호를 방해할 수 있기 때문이다.
따라서 풀 듀플렉스의 실제 성능은 통신매체와 주파수, 송수신 장치, 간섭 제거 기술 등에 따라 달라질 수 있다.
활용 분야
풀 듀플렉스는 전화, 유선 이더넷, 이동통신, 광통신, 데이터센터 네트워크 등 다양한 통신환경에서 활용된다.
다만 같은 풀 듀플렉스라는 용어를 사용하더라도 실제 구현 방식은 서로 다를 수 있다. 유선망에서는 송수신 선로나 파장을 분리할 수 있고 이동통신에서는 서로 다른 주파수를 이용하거나 동일 대역에서 간섭을 제거하는 기술을 사용할 수 있다.
풀 듀플렉스의 핵심은 구현기술 자체보다 통신 양쪽이 같은 시간에 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있다는 점이다.