Canal De Comunicación: Ejemplos, Modelos Digitales, Analógicos, Grupal

Canal de comunicación o simplemente un canal se refiere a un medio físico de transmisión, como un cable, o a una conexión lógica a través de un medio multiplexado, como un canal de radio en telecomunicaciones y redes informáticas. Un canal se usa para transportar una señal de información, por ejemplo un flujo de bits digital, de uno o varios remitentes (o transmisores) a uno o varios receptores. Un canal tiene cierta capacidad para transmitir información, a menudo medida por su ancho de banda en Hz o su velocidad de datos en bits por segundo.

canal de comunicaciónComunicar datos de una ubicación a otra requiere algún tipo de vía o medio. Estas vías, llamadas canales de comunicación, utilizan dos tipos de medios: cable (cable de par trenzado, cable y cable de fibra óptica) y transmisión (microondas, satélite, radio e infrarrojos). Los medios de comunicación en línea de cable o alambre usan cables físicos de cables para transmitir datos e información. Los cables trenzados y coaxiales de par trenzado están hechos de cobre y el cable de fibra óptica está hecho de vidrio.

En la teoría de la información, un canal de comunicación se refiere a un modelo de canal teórico con ciertas características de error. En esta vista más general, un dispositivo de almacenamiento también es un tipo de canal, que se puede enviar (escribir) y recibir de (lectura).

Ejemplos del  canal de comunicación

  • Es importante mencionar que entre los ejemplos del canal de comunicación incluyen:
  • Una conexión entre los nodos de inicio y de terminación de un circuito.
  • Una única ruta proporcionada por un medio de transmisión a través de cualquiera separación física, como por cable multipar o separación eléctrica, como por división de frecuencia o multiplexación por división de tiempo.
  • Una ruta para transmitir señales eléctricas o electromagnéticas, generalmente distinguidas de otras rutas paralelas.
  • Un almacenamiento que puede comunicar un mensaje a lo largo del tiempo y espacio
  • La porción de un medio de almacenamiento, como una pista o banda, que es accesible para una estación de lectura o escritura determinada o la cabeza.
  • Un búfer desde el cual los mensajes se pueden ‘poner’ y ‘obtener’. Vea el modelo Actor y procese los cálculos para la discusión sobre el uso de canales.
  • En un sistema de comunicaciones, el enlace físico o lógico que conecta una fuente de datos a un receptor de datos.
  • Frecuencia de radio específica, par o banda de frecuencia, generalmente nombrada con una letra, número o palabra claves, y a menudo asignados por acuerdo internacional.

Entre otros ejemplos podemos mencionar:

  • La radio VHF marina usa unos 88 canales en la banda VHF para comunicación de voz FM bidireccional.
  • El canal 16, por ejemplo, es 156.800 MHz. En los EE. UU., Se asignan siete canales adicionales, WX1 – WX7, para las transmisiones meteorológicas.
  • Canales de televisión como el canal de televisión norteamericano 2 = 55.25 MHz, canal 13 = 211.25 MHz.
  • Cada canal tiene 6 MHz de ancho.
  • Además de estos “canales físicos”, la televisión también tiene “canales virtuales”.
  • Wi-Fi se compone de canales sin licencia 1-13 de 2412 MHz a 2484 MHz en pasos de 5 MHz.
  • El canal de radio entre un repetidor de radio aficionado y un jamón utiliza dos frecuencias a menudo a 600 kHz (0,6 MHz) de diferencia. Por ejemplo, un repetidor que transmite en 146,94 MHz generalmente escucha un jamón que transmite en 146,34 MHz.
  • Todos estos canales de comunicación comparten la propiedad de que transfieren información. La información se transmite a través del canal mediante una señal.

Modelos de un canal de comunicación

canal de comunicaciónUn canal de comunicación  se puede modelar físicamente tratando de calcular los procesos físicos que modifican la señal transmitida. Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal se puede modelar calculando el reflejo de cada objeto en el entorno. También se puede agregar una secuencia de números aleatorios para simular la interferencia externa y / o el ruido electrónico en el receptor.

Estadísticamente, un canal de comunicación se modela generalmente como un triple que consiste en un alfabeto de entrada, un alfabeto de salida, y para cada par (i, o) de elementos de entrada y salida, una probabilidad de transición p (i, o). Semánticamente, la probabilidad de transición es la probabilidad de que el símbolo o se reciba dado que fui transmitido a través del canal.

El modelo estadístico y físico se puede combinar

  • Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal a menudo se modela mediante una atenuación aleatoria (conocida como desvanecimiento) de la señal transmitida, seguida de ruido aditivo.
  • El término de atenuación es una simplificación de los procesos físicos subyacentes y captura el cambio en la potencia de la señal a lo largo de la transmisión.
  • El ruido en el modelo captura interferencia externa y / o ruido electrónico en el receptor.
  • Si el término de atenuación es complejo, también describe el tiempo relativo que toma una señal para pasar por el canal.
  • Las estadísticas de la atenuación aleatoria se deciden mediante mediciones previas o simulaciones físicas.
  • Los modelos de canales pueden ser modelos de canales continuos en el sentido de que no hay límite para la precisión con la que se pueden definir sus valores.

Los canales de comunicación también se estudian en una configuración de alfabeto discreto

  • Esto corresponde a abstraer un sistema de comunicación del mundo real en el que los bloques analógicos → digitales y digitales → analógicos están fuera del control del diseñador.
  • El modelo matemático consiste en una probabilidad de transición que especifica una distribución de salida para cada secuencia posible de entradas de canal.
  • En teoría de la información, es común comenzar con canales sin memoria en los que la distribución de probabilidad de salida solo depende de la entrada del canal actual.
  • Un modelo de canal puede ser digital (cuantificado, por ejemplo, binario) o analógico

Modelos de canales digitales

canal de comunicación

  • En un modelo de canal de comunicación digital, el mensaje transmitido se modela como una señal digital en una determinada capa de protocolo.
  • Las capas de protocolo subyacente, como la técnica de transmisión de capa física, se reemplazan por un modelo simplificado.
  • El modelo puede reflejar medidas de rendimiento del canal tales como velocidad de bits, errores de bit, latencia / retraso, fluctuación de retardo, etc.

Ejemplos de modelos de canales digitales son:

  • Canal binario simétrico (BSC), un canal discreto sin memoria con una cierta probabilidad de error de bit
  • Modelo de canal de error binario en ráfagas, un canal “con memoria”
  • Canal de borrado binario (BEC), un canal discreto con una cierta probabilidad de detección de error de bit (borrado)
  • Canal de borrado de paquetes, donde los paquetes se pierden con una cierta probabilidad de pérdida de paquete o tasa de error de paquete
  • Variando arbitrariamente el canal (AVC), donde el comportamiento y el estado del canal pueden cambiar aleatoriamente.

Modelos de canales analógicos

  • canal de comunicaciónEn un modelo de canal analógico, el mensaje transmitido se modela como una señal analógica.
  • El modelo puede ser lineal o no lineal, continuo en el tiempo o discreto en el tiempo (muestreado), sin memoria o dinámico (resultando en errores de ráfaga), invariante en el tiempo o variante temporal (también resulta en errores de ráfaga), banda base, banda de paso (Modelo de señal de RF), modelo de señal de valor real o complejo.

El modelo puede reflejar los siguientes deterioros de canal:

Modelo de ruido

  • Canal de ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN), un modelo lineal sin memoria continúa. que afecta directamente la comunicación.

Modelo de ruido de fase

  • Modelo de interferencia, por ejemplo, interferencia cruzada (interferencia cocanal) e interferencia entre símbolos (ISI).

Modelo de distorsión

  • Por ejemplo un modelo de canal no lineal que causa distorsión de intermodulación (IMD).

Modelo de respuesta de frecuencia

  • En este tipo de modelo va incluida la atenuación y el desplazamiento de fase.

Modelo de demora grupal

  • Modelado de técnicas subyacentes de transmisión de capa física, por ejemplo, un modelo de modulación de banda de base equivalente valorado complejo y respuesta de frecuencia

Modelo de propagación de radiofrecuencia

  • Por ejemplo modelo de pérdida de trayecto de registro-distancia

Modelo de desvanecimiento

  • Por ejemplo desvanecimiento de Rayleigh, desvanecimiento de Ricean, desvanecimiento de la sombra logarítmico normal y desvanecimiento selectivo (dispersivo) de frecuencia

Modelo de desplazamiento Doppler

  • Esté modelo de canal de comunicación que se combina con resultados de desvanecimiento en un sistema variable en el tiempo

Modelos de trazado de rayos

  • Se intentan modelar la propagación y las distorsiones de la señal para geometrías transmisoras-receptoras, tipos de terreno y antenas especificados

Modelos de movilidad

  • Causan un sistema de tiempo variable

Tipos de modelos de comunicación

canal de comunicación

  • Canal digital (discreto) o analógico (continuo)
  • Medio de transmisión, por ejemplo, un canal de fibra
  • Canal multiplexado
  • Canal virtual de la red informática
  • Comunicación simplex, comunicación dúplex o canal de comunicación half dúplex
  • Canal de retorno
  • Enlace ascendente o enlace descendente (canal ascendente o descendente)
  • Canal de difusión, canal de unidifusión o canal de multidifusión.

Medidas de rendimiento del canal

  • Estos son ejemplos de medidas de rendimiento y capacidad de canal comúnmente utilizadas:
  • Ancho de banda espectral en Hertz
  • Velocidad de símbolos en baudios, pulsos / s o símbolos / s
  • Ancho de banda digital s / s medidas: velocidad de bits bruta (velocidad de señalización), tasa de bits neta (velocidad de información), capacidad del canal y rendimiento máximo

Utilización del canal de comunicación

  • Eficiencia espectral del enlace.
  • Medidas de la relación señal / ruido: relación señal / interferencia, Eb / No, relación portadora / interferencia en decibles
  • Tasa de error de bit (BER), tasa de error de paquete (PER).
  • Latencia en segundos: tiempo de propagación, tiempo de transmisión.
  • Fluctuación de retardo.

Canales multiterminales, con aplicación a sistemas celulares

  • En las redes, a diferencia de la comunicación punto a punto, los medios de comunicación se comparten entre múltiples nodos (terminales).
  • Dependiendo del tipo de comunicación, diferentes terminales pueden cooperar o interferir entre sí.
  • En general, cualquier red compleja de múltiples terminales se puede considerar como una combinación de canales multipuertos simplificados.
  • Los siguientes canales son los principales canales multiterminales que se introdujeron por primera vez en el campo de la teoría de la información.

Un canal punto a multipunto, también conocido como medio de radiodifusión (que no debe confundirse con el canal de radiodifusión):

  • En este canal, un único remitente transmite múltiples mensajes a diferentes nodos de destino.
  • Todos los canales inalámbricos, excepto los enlaces de radio, se pueden considerar como medios de radiodifusión, pero es posible que no siempre proporcionen servicios de radiodifusión.
  • El enlace descendente de un sistema celular se puede considerar como un canal punto a multipunto, si solo se considera una celda y se descuida la interferencia entre canales.
  • Sin embargo, el servicio de comunicación de una llamada telefónica es unicasting.

Canal de acceso múltiple

  • En este canal, múltiples remitentes transmiten múltiples mensajes diferentes posibles a través de un medio físico compartido a uno o varios nodos de destino.
  • Esto requiere un esquema de acceso a canales, que incluye un protocolo de control de acceso a medios (MAC) combinado con un esquema de multiplexación.
  • Este modelo de canal tiene aplicaciones en el enlace ascendente de las redes celulares.

Canal de retransmisión

  • En este canal, uno o varios nodos intermedios (llamados repetidores, repetidores o nodos de relleno de huecos) cooperan con un emisor para enviar el mensaje a un nodo de destino final.
  • Los nodos de retransmisión se consideran un posible complemento en los próximos estándares celulares, como 3GPP Long Term Evolution (LTE).

Canal de interferencia

  • En este canal, dos emisores diferentes transmiten sus datos a diferentes nodos de destino.
  • Por lo tanto, los diferentes emisores pueden tener una posible interferencia de intercomunicación o cocanal en la señal de cada uno.
  • La interferencia entre células en las comunicaciones inalámbricas celulares es un ejemplo del canal de interferencia.
  • En sistemas de espectro expandido como 3G, la interferencia también ocurre dentro de la celda si se usan códigos no ortogonales.
  • Un canal unicasting es un canal que proporciona un servicio unicasting, es decir, que envía datos dirigidos a un usuario específico.
  • Una llamada telefónica establecida es un ejemplo.
  • Un canal de radiodifusión es un canal que proporciona un servicio de radiodifusión, es decir, que envía datos dirigidos a todos los usuarios en la red.
  • Los ejemplos de red celular son el servicio de búsqueda y el Servicio de multidifusión de multidifusión multimedia.
  • Un canal de multidifusión es un canal donde los datos se dirigen a un grupo de usuarios suscritos.
  • Los ejemplos de LTE son el Canal de multidifusión física (PMCH) y MBSFN (Red de frecuencia única de difusión multidifusión).
  • De los 4 canales básicos de múltiples terminales anteriores, el canal de acceso múltiple es el único cuya región de capacidad es conocida.
  • Incluso para el caso especial del escenario gaussiano, la región de capacidad de los otros 3 canales, excepto el canal de transmisión, es desconocida en general.

Referencias

  1. E. Shannon, Una teoría matemática de la comunicación, Bell System Technical Journal, vol. 27, pp. 379-423 y 623-656, (julio y octubre de 1948).

Amin Shokrollahi, códigos LDPC: una introducción.

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Licda. En Comunicación Social, mención Comunicación y Desarrollo con 16 años en el ejercicio del periodismo, ahora Redactora Web Maracay- Venezuela

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