Старые телефонные провода - сложный канал связи для современных цифровых коммуникаций.
A канал связи относится либо к физическому среда передачи, такая как провод, или к логическому соединению по мультиплексированной среде, такой как радиоканал в телекоммуникациях и компьютерные сети. Канал используется для передачи информационного сигнала, например цифрового битового потока, от одного или нескольких отправителей (или передатчиков) к одному или нескольким приемникам . Канал имеет определенную пропускную способность для передачи информации, часто измеряемую его шириной полосы в Гц или его скоростью передачи данных в битах в секунду.
Обмен данными данные из одного места в другое требуют некоторой формы пути или среды. Эти пути, называемые каналами связи, используют два типа носителей: кабель (витая пара, кабель и оптоволоконный кабель) и широковещательный (микроволновая печь, спутник, радио и инфракрасный). Кабельные или проводные линии передачи данных используют физические провода кабелей для передачи данных и информации. Витая пара и коаксиальные кабели изготовлены из меди, а оптоволоконный кабель - из стекла.
В теории информации канал относится к теоретической модели канала с определенными характеристиками ошибок. В этом более общем виде запоминающее устройство также является своего рода каналом, который может быть отправлен (записан) и получен (чтение).
Содержание
- 1 Примеры
- Модели с 2 каналами
- 2.1 Модели с цифровыми каналами
- 2.2 Модели с аналоговыми каналами
- 3 типа
- Показатели производительности 4 каналов
- 5 Многоканальные каналы, с приложением к сотовым системам
- 6 См. также
- 7 Ссылки
Примеры
Примеры каналов связи включают:
- Соединение между начальным и конечным узлами цепи .
- Единый путь, обеспечиваемый средой передачи посредством физического разделения
- , например, с помощью многопарного кабеля or
- электрического разделения, например, с помощью частотного разделения или мультиплексирование с временным разделением.
- Путь для передачи электрических или электромагнитных сигналов, обычно отличающийся от других параллельных путей.
- A хранилище, которое может передавать сообщение во времени, а также в пространстве
- Часть носителя данных, такая как дорожка или полоса, которая доступна для данного считывающая или записывающая станция или головка.
- Буфер, из которого сообщения могут быть «помещены» и «получены». См. Модель актора и вычисления процесса для обсуждения использования каналов.
- В системе связи, физическая или логическая связь, которая соединяет источник данных в приемник данных.
- Конкретная радиочастота, пара или полоса частот, обычно именуемые буквой, числом или кодовым словом и часто назначаемые международным соглашением.. Примеры :
- Морское УКВ-радио использует около 88 каналов в УКВ-диапазоне для двусторонней голосовой FM-связи. Канал 16, например, имеет частоту 156,800 МГц. В США для передачи прогнозов погоды выделено семь дополнительных каналов, WX1 - WX7.
- Телевизионные каналы, такие как Североамериканский телеканал 2 = 55,25 МГц, канал 13 = 211,25 МГц. Каждый канал имеет ширину 6 МГц. Это было основано на полосе пропускания, необходимой для старых сигналов аналогового телевидения. С 2006 года телевизионное вещание перешло на цифровую модуляцию (цифровое телевидение ), которая использует сжатие изображения для передачи телевизионного сигнала в гораздо меньшей полосе пропускания, поэтому каждый из этих «физических каналов» был разделен на несколько «виртуальных каналов », каждый из которых несет канал DTV.
- Wi-Fi использует 13 каналов от 2412 МГц до 2484 МГц с шагом 5 МГц в диапазонах ISM.
- Радиоканал между любительским ретранслятором и радиолюбителем использует две частоты, часто разнесенные на 600 кГц (0,6 МГц). Например, ретранслятор, который передает на 146,94 МГц, обычно слушает радиолюбителя, передающего на 146,34 МГц.
Все эти каналы связи обладают тем свойством, что они передают информацию. Информация передается по каналу с помощью сигнала .
Модели канала
Канал можно смоделировать физически, пытаясь вычислить физические процессы, которые изменяют передаваемый сигнал. Например, в беспроводной связи канал можно смоделировать путем расчета отражения от каждого объекта в окружающей среде. Последовательность случайных чисел также может быть добавлена для имитации внешних помех и / или электронного шума в приемнике.
Статистически канал связи обычно моделируется как тройка, состоящая из входного алфавита, выходного алфавита и для каждой пары (i, o) входных и выходных элементов вероятность перехода p (i, o). Семантически вероятность перехода - это вероятность того, что будет принят символ o, при условии, что i был передан по каналу.
Статистическое и физическое моделирование можно комбинировать. Например, в беспроводной связи канал часто моделируется случайным затуханием (известным как затухание ) передаваемого сигнала, за которым следует аддитивный шум. Параметр затухания является упрощением основных физических процессов и фиксирует изменение мощности сигнала в процессе передачи. Шум в модели улавливает внешние помехи и / или электронный шум в приемнике. Если параметр затухания сложный, он также описывает относительное время, необходимое сигналу, чтобы пройти через канал. Статистика случайного затухания определяется предыдущими измерениями или физическим моделированием.
Модели каналов могут быть непрерывными моделями каналов в том смысле, что нет ограничений на то, насколько точно могут быть определены их значения.
Каналы связи также изучаются в настройке с дискретным алфавитом. Это соответствует абстрагированию системы связи реального мира, в которой аналоговые → цифровые и цифровые → аналоговые блоки находятся вне контроля разработчика. Математическая модель состоит из вероятности перехода, которая определяет выходное распределение для каждой возможной последовательности входных каналов. В теории информации обычно начинают с каналов без памяти, в которых распределение вероятности выхода зависит только от текущего входа канала.
Модель канала может быть цифровой (количественно, например, двоичной) или аналоговой.
Модели цифрового канала
В модели цифрового канала передаваемое сообщение моделируется как цифровой сигнал на определенном уровне протокола. Базовые уровни протокола, такие как метод передачи физического уровня, заменены упрощенной моделью. Модель может отражать такие показатели производительности канала, как битрейт, битовые ошибки, задержка / задержка, джиттер задержки и т. д. Примеры моделей цифровых каналов:
- двоичный симметричный канал (BSC), дискретный канал без памяти с определенной вероятностью битовой ошибки
- двоичный пакетная битовая ошибка модель канала, канал «с памятью»
- Канал двоичного стирания (BEC), дискретный канал с определенной вероятностью обнаружения (стирания) битовых ошибок
- Канал стирания пакетов, где пакеты теряются с определенная потеря пакета вероятность или частота ошибок пакета
- Произвольно изменяющийся канал (AVC), где поведение и состояние канала могут изменяться случайным образом
- Z-канал (информация теория) (двоичный асимметричный канал), где каждый 0 бит передается правильно, но каждый 1 бит имеет вероятность p передачи неправильно как 0.
Модели аналогового канала
В аналоговом канале модель, передача Сообщение моделируется как аналоговый сигнал. Модель может быть линейной или нелинейной, непрерывной во времени или дискретной во времени (с выборкой), без памяти или динамической (в результате получается пакет ошибки ), не зависящие от времени или зависящие от времени (также приводящие к пакетным ошибкам), основная полоса, полоса пропускания (модель радиочастотного сигнала), в реальном модель значимого или комплексного сигнала. Модель может отражать следующие искажения канала:
- шум модель, например,
- аддитивный белый гауссовский шум (AWGN) канал, линейная непрерывная модель без памяти
- фазовый шум модель
- Модель помех, например перекрестные помехи (межканальные помехи ) и межсимвольные помехи (ISI)
- Искажения модель, например, нелинейная модель канала, вызывающая интермодуляционные искажения (IMD)
- Модель частотной характеристики, включая затухание и фазовый сдвиг
- Групповая задержка модель
- Моделирование базовых методов физического уровня передачи, например, комплексная эквивалентная модель основной полосы частот модуляция и частотная характеристика
- Модель распространения радиочастоты, например,
- Модель потерь на трассе с логическим расстоянием
- Модель замирания, например Рэлеевское замирание, Рисовское замирание, логнормальное замирание тени и частотно-селективное (di spersive) fading
- модель доплеровского сдвига, которая в сочетании с затуханием приводит к изменяющейся во времени системе
- модели трассировки лучей, которые пытаются смоделировать распространение сигнала и искажения для указанного передатчика. геометрия приемника, типы местности и антенны
- Модели мобильности, что также вызывает изменяющуюся во времени систему
Типы
Показатели производительности канала
Эти являются примерами обычно используемых показателей пропускной способности и рабочих характеристик канала:
Многотерминальные каналы с применением в сотовых системах
- См. Также топологию сети
В сетях, в отличие от двухточечной связи, коммуникационная среда совместно используется несколькими узлами (терминалы). В зависимости от типа связи разные терминалы могут взаимодействовать или мешать друг другу. В общем, любую сложную многотерминальную сеть можно рассматривать как комбинацию упрощенных многотерминальных каналов. Следующие каналы являются основными многотерминальными каналами, которые впервые были введены в области теории информации:
- A канал многоточечной связи, также известный как среда вещания (не путать с каналом вещания): По этому каналу один отправитель передает несколько сообщений разным узлам назначения. Все беспроводные каналы, кроме радиолинков, могут рассматриваться как средства вещания, но не всегда могут предоставлять услуги вещания. нисходящая линия связи сотовой системы может рассматриваться как канал многоточечной связи, если рассматривается только одна сота и не учитываются межканальные помехи между сотами. Однако услуга связи телефонного звонка является одноадресной.
- Канал множественного доступа : в этом канале несколько отправителей передают несколько возможных различных сообщений через общий физический носитель на один или несколько узлов назначения. Для этого требуется схема доступа к каналу, включая протокол управления доступом к среде (MAC) в сочетании со схемой мультиплексирования. Эта модель канала применяется в восходящем канале сотовых сетей.
- Релейный канал : в этом канале один или несколько промежуточных узлов (называемых ретранслятором, повторителем или заполнитель промежутка узлы) взаимодействуют с отправителем для отправки сообщения конечному узлу назначения. Ретрансляционные узлы рассматриваются как возможное дополнение в будущих стандартах сотовой связи, таких как 3GPP Long Term Evolution (LTE).
- Канал помех : в этом канале два разных отправителя передают свои данные в разные узлы назначения. Следовательно, разные отправители могут иметь возможные перекрестные помехи или межканальные помехи в сигнале друг друга. Межсотовые помехи в сотовой беспроводной связи являются примером канала помех. В системах с расширенным спектром, таких как 3G, помехи также возникают внутри соты, если используются неортогональные коды.
- A одноадресная передача канал - это канал, который предоставляет одноадресную услугу, то есть отправляет данные, адресованные одному конкретному пользователю. Примером может служить установленный телефонный звонок.
- A широковещательный канал - это канал, который предоставляет широковещательную услугу, то есть отправляет данные, адресованные всем пользователям в сети. Примерами сотовой сети являются услуга пейджинга, а также Multimedia Broadcast Multicast Service.
- A канал многоадресной передачи - это канал, по которому данные адресованы группе подписавшихся пользователей. Примеры LTE - это физический многоадресный канал (PMCH) и MBSFN (одночастотная сеть многоадресной широковещательной передачи).
Из вышеуказанных 4 основных многотерминальных каналов канал множественного доступа является единственным, диапазон пропускной способности которого известен. Даже для особого случая гауссовского сценария область пропускной способности остальных 3 каналов, кроме широковещательного, в общем случае неизвестна.
См. Также
Ссылки
Старые телефонные провода - сложный канал связи для современных цифровых коммуникаций. 