Un canal de comunicación se refiere a un medio de transmisión físico , 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 utiliza para la transferencia de información , por ejemplo, un flujo de bits digitales , desde uno o varios emisores a uno o varios receptores . Un canal tiene una cierta capacidad para transmitir información, a menudo medida por su ancho de banda en Hz o su velocidad de datos en bits por segundo .
Para comunicar una señal de información a distancia se necesita algún tipo de vía o medio. Estas vías, llamadas canales de comunicación, utilizan dos tipos de medios: cables de telecomunicaciones basados en líneas de transmisión (por ejemplo, par trenzado , coaxial y fibra óptica ) y transmisión (por ejemplo , microondas , satélite , radio e infrarrojos ).
En teoría de la información , un canal se refiere a un modelo teórico de canal con ciertas características de error. En esta visión más general, un dispositivo de almacenamiento también es un canal de comunicación, que puede enviarse (escribirse) y recibirse (leer) y permite la comunicación de una señal de información a través del tiempo.
Algunos ejemplos de canales de comunicación incluyen:
Todos estos canales de comunicación comparten la propiedad de transferir información. La información se transmite a través del canal mediante una señal .
Se pueden crear modelos matemáticos del canal para describir cómo se asigna la entrada (la señal transmitida) a la salida (la señal recibida). Existen muchos tipos y usos de modelos de canal específicos del campo de la comunicación. En particular, se formulan modelos separados para describir cada capa de un sistema de comunicación.
Se puede modelar físicamente un canal intentando calcular los procesos físicos que modifican la señal transmitida. Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal se puede modelar calculando la reflexión de cada objeto del entorno. También se puede añadir una secuencia de números aleatorios para simular interferencias externas o ruido electrónico en el receptor.
Estadísticamente, un canal de comunicación suele modelarse como una tupla que consta de 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 se reciba el símbolo o dado que i se transmitió por el canal.
Se pueden combinar los modelos estadísticos y físicos. Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal suele modelarse 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 la interferencia externa o el ruido electrónico en el receptor. Si el término de atenuación es complejo , también describe el tiempo relativo que tarda una señal en atravesar el canal. Las propiedades estadísticas de la atenuación en el modelo se determinan mediante mediciones previas o simulaciones físicas.
Los canales de comunicación también se estudian en esquemas de modulación de alfabeto discreto . El modelo matemático consiste en una probabilidad de transición que especifica una distribución de salida para cada posible secuencia de entradas del 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 o analógico.
En un modelo de canal digital, el mensaje transmitido se modela como una señal digital en una determinada capa de protocolo . Las capas de protocolo subyacentes se reemplazan por un modelo simplificado. El modelo puede reflejar medidas de rendimiento del canal, como velocidad de bits , errores de bits , retardo , variación del retardo , etc. Algunos ejemplos de modelos de canal digital incluyen:
En 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 (lo que da lugar a errores de ráfaga ), invariante en el tiempo o variable en el tiempo (lo que también da lugar a errores de ráfaga), de banda base , de banda de paso (modelo de señal de RF), de valor real o de valor complejo . El modelo puede reflejar las siguientes deficiencias del canal:
Estos son ejemplos de medidas de capacidad y rendimiento del canal utilizadas comúnmente :
En las redes, a diferencia de la comunicación punto a punto , los medios de comunicación pueden ser compartidos entre múltiples puntos finales de comunicación (terminales). Dependiendo del tipo de comunicación, diferentes terminales pueden cooperar o interferir entre sí. En general, cualquier red compleja de múltiples terminales puede considerarse como una combinación de canales multiterminal simplificados. Los siguientes canales son los principales canales multiterminal introducidos por primera vez en el campo de la teoría de la información [ cita requerida ] :