قناة اتصال

وصلات خارجيّة

قنوات الاتصال وخواصها مقالة عن مبائ ومفاهيم قنوات الاتصال.

وفي هذا السياق، اصطلاحات قنوات الاتصال قائمة بمعاني الكلمات المستعملة مع قنوات الاتصالات، من اللجنة الكهروتقنية الدولية.

نماذج القناة الرقميّة

وفي هذا السياق، قناة التفاوت العشوائي (Arbitrarily varying channel AVC)، وهي قناة متقطّعة ذات حالة وسلوك متغيران بشكلٍ عشوائي.

ومن ناحية أخرى، القناة الثنائيّة المُتناظرة (Binary Symmetric Channel BSC)، وهي قناة مُتقطّعة عديمة الذاكرة مع قيمة مُحددة لاحتمال الخطأ.

وعلى صعيد آخر، القناة الثنائيّة ذات الضجيج الرشقيّ (Binary Burst-Noise Channel)، وهي قناة مُتقطّعة ذات ذاكرة.

وفي هذا الصدد، قناة المحو الثنائيّة، هي قناة متقطّعة مع احتمال مُحدد لخطأ البت.

وعلى صعيد آخر، في نموذج القناة الرقمية، يجري نمذجة الرسالة المُرسلة على شكل إشارة رقميّة بحسب أحد بروتوكولات الاتصالات. يجب أن يشمل النموذج مُحددات قياس الأداء كمعدل النقل، ومعدل الخطأ والتأخير وتأرجح التأخير وغيرها. من الأمثلة عن نماذج القناة الرقميّة:

قياس أداء القناة

وفي هذا السياق، إنّ معرفة المواصفات التي تُحدد مدى جودة القناة هو عامل أساسي لنقل المُعطيات بشكلٍ فعالٍ عبر هذه القناة. بحسب نظريّة المعلومات، فإنّ مُعدل النقل في قناة الاتصال يتبع بشكل مباشر لنسبة الإشارة إلى الضجيج (SNR) في تلك القناة، فزيادة نسبة الضجيج تؤثّر بشكل مباشر على جودة النقل في القناة. إنّ حساب معاملات جودة الخدمة (QoS) الخاصّة بنظام الاتصالات، كزمن التأخير ومُعدّل الإنتاجيّة تساعد في قياس أداء القناة.

من جهة ثانية، فيما يلي أهم المُحددات المُستعملة لقياس أداء قناة الاتصال، مع الواحدات المُعتبرة لكل منها وشرح بسيط عن معنى القيمة المقاسة.

• انظر كذلك
• طرق الإرسال المتعدد عبر القناة
• مراجع

تعاريف قناة الاتصال

ومن جهة أخرى، فصل فيزيائي، كما في حالة عدد من الأسلاك أو الألياف المُتمايزة. ومن الأمثلة عنها حزمة الألياف البصريّة التي يشكل كل ليف فيها قناة اتصال مُستقلّة.

وفي السياق ذاته، في مجال الاتصالات، يُستعمل تعبير قناة الاتصال للإشارة إلى عدّة مفاهيم. يُعتبر كل ما يلي تعريفاً لقناة الاتصال:

مسار فريد يتمّ تأمينه في وسط نقل من خلال:

من جهة ثانية، فصل اعتماداً على خواص الوسط، كما في حالة الإرسال المُتعدد (تقسيم التردد، تقسيم الزمن، تقسيم الترميز).

وفي هذا السياق، الحزمة الردايويّة البحريّة عالية التردد ، وتمتد ضمن المجال التردديّ (156-174) ميغا هرتز، وتضمّ (88) قناة اتصال، وهي تستعمل على نطاق واسع في السفن الكبيرة والعبارات البحريّة.

• مسار مُتمايز لإرسال الإشارات الكهربائيّة أو الكهرومغناطيسيّة ويشمل هذا:
• جهاز لتخزين البيانات، ينقل المعلومات مكانيّاً أو زمانيّاً.
• مسار في وسط تخزين، يمكن النفاذ إليه من أجل الكتابة والقراءة.
• مخزن مُؤقّت، يمكن أن تُضاف البيانات إليه أو تُزال منه.

ومن ناحية أخرى، القنوات التلفزيونية، وتحدد اللجنة القومية لنظام التلفزيون مُحددات القنوات التلفزيونيّة كعرض نطاق القناة التردديّة وكيفيّة استعمال الطيف الترددي.

ومن ناحية أخرى، إنّ جميع المفاهيم السابقة تتشارك في خاصية نقل المعلومات، يتم ترميز المعلومات على شكل إشارات تنتقل في هذه القنوات.

وفي السياق ذاته، قنوات الشبكات المحليّة اللاسلكية، وتمتد على ثلاث مجالات ترددية مُحددة من قبل هيئة الاتصالات الفيدراليّة، هي المجالات (902-928) و(2400-2483.5) و(5725-5850) ميغا هرتز.

وفي السياق ذاته، قنوات الراديو المُخصصة لبث التوقعات الجويّة في الولايات المتحدة الأميركية، وهي سبع قنوات راديويّة تمتد كل منها على مجالٍ تردديّ هو (100) ميغا هرتز مع حزم حماية فاصلة هي (25) ميغا هرتز بين كل قناتين.

من جانب آخر، وسط اتصال بين عقدة بداية عقدة نهاية عبر دارة كهربائية، ومن الأمثلة على ذلك الكابلات الهاتفيّة المُستعملة في شبكات الهاتف العامّة.

من جانب آخر، حزمة أو زوج من الترددات الراديويّة، يُشار إليها برمز خاصّ يجمع أرقاماً وأحرفاً بشكلٍ مُميّز، ويتمّ منح هذه الحزمة بموجب اتفاقيات قانونيّة ناظمة، من الأمثلة على ذلك:

وفي السياق ذاته، في الشبكات اللاسلكيّة، القناة هي مسار حقيقي أو وصلة افتراضيّة تربط بين مصدر المُعطيات وعقدة تجميع خاصة تُسمّى المصرف (Sink).

نماذج القناة التشابهيّة

ومن جهة أخرى، نماذج التشوّه (Distortion)، ويشمل نماذج تشوّه الإشارة أثناء عبُورها للقناة، وأيضاً نماذج التشوّه البينيّ (Inter-Modulation Distortion).

نموذج الضجيج الطوري.

في هذا الإطار، قي نموذج القناة التشابهية، يتّم نمذجة الرسالة المرُسلة كإشارة تشابهيّة. قد يكون النموذج خطيّاً أو غير خطي، مستمراً أو متقطّعاً زمنياً، عديم الذاكرة أو بذاكرة. كما يغطي نموذج القناة التشابهية نطاق الترددات الخاص بالقناة، فقد يكون النموذج لقناة النطاق الأساسيّ (Baseband) أو لقناة عريضة الحزمة (Broadband)، أو لنطاق حزمة التمرير (Passband). تدرس بعض النماذج التفاوت الزمنيّ (Time Variance). من أهم النماذج الخاصّة بالقناة التشابهيّة:

نماذج الضجيج:

ومن ناحية أخرى، نماذج الاستجابة التردديّة، وتشمل نماذج التضعيف (Attenuation) والإزاحة الطوريّة (Phase-shifting).

ومن ناحية أخرى، نماذج الانتشار (Propagation Model)، مثل نموذج أثر دوبلر ونموذج تخميد رايلي (Rayleigh fading).

وفي السياق ذاته، نماذج التداخل الراديوي، مثل نموذج التداخل مع القناة المجاورة (Co-channel Interference) أو نماذج التداخل بين الرموز (Inter-symbol interference).

في هذا الإطار، نموذج القناة ذات الضجيج الجمعيّ الأبيض الغوصيّ (AWGN)، وهو نموذج لقناة خطيّة مُستمرة زمنيّاً عديمة الذاكرة.

نمذجة قناة الاتصالات

وفي السياق ذاته، بحسب نظريّة المعلومات، فإنّ أبسط نموذج لقناة الاتصال هو قناة الاتصال عديمة الذاكرة (Memory-less). في هذه القناة، وفي أي لحظة زمنية، فإن خرج القناة لا يرتبط إلا بدخلها فقط.

علاوةً على ذلك، تكون نماذج قنوات الاتصال إماّ نماذج مُستمرة بالنسبة للزمن أو نماذج مُتقطعة بالنسبة للزمن. عمليّاً، تنقل ذات النماذج القنوات المستمرة مع الزمن الإشارات التشابهيّة أما ذات النماذج المُتقطعة فتنقل الإشارات الرقميّة.

وفي هذا الصدد، يُمكن نمذجّة قناة الاتصال من خلال حساب المُعاملات الفيزيائيّة التي تؤثّر على الإشارة المنقولة عبرها. مثلًا، يمكن نمذجّة انتشار موجة في الهواء بين نقطتين من خلال حساب الانعكاسات الحاصلة على كل جسم في البيئة التي تنتشر فيها الإشارة، كما يُمكن إضافة بعض المُعاملات التي تمثل التداخُلات الحاصلة مع إشارات أخرى أو بسبب الضجيج أو التخميد (Fading) الحاصل للإشارة أثناء انتشارها في الوسط.

من جانب آخر، إحصائياً، يتمّ نمذجّة القناة بواسطة دالة تحويل تابعة للزمن (t) ولتردد الإشارة (f) التي تعبر القناة، تربط هذه الدالة بين دخل القناة (X) الذي يُمثّل بدالة تابعة للزمن ولتردد وخرجها (Y) الذي يُمثّل بدالة تتبع الزمن ولتردد كذلك، وترتبط دالة التحويل بخواص الوسط نفسه، وتمثّل عوامل التغيير الحاصلة للإشارة. ويُمكن التعبير عن هذه العلاقة بالمُعادلة التالية: