통신 채널

Communication channel
통신 채널을 지원하는 다양한 유형의 물리적 전송 매체

통신채널은 와이어 등의 물리적 전송매체 또는 통신 및 컴퓨터 네트워킹에서의 무선채널 등의 다중매체상의 논리접속을 말한다.채널은 예를 들어 디지털 비트스트림과 같은 정보를 하나 또는 여러 개의 송신자에서 하나 또는 여러 수신기로 전송하기 위해 사용됩니다.채널에는 정보 전송 능력이 있으며, 종종 대역폭(Hz) 또는 데이터 레이트(비트/초)로 측정됩니다.

공간을 통해 정보 신호를 전달하려면 어떤 형태의 경로 또는 매체가 필요합니다.통신 채널이라고 불리는 이러한 경로에서는 케이블(트위스트 페어 와이어, 케이블 및 광섬유케이블)과 브로드캐스트(마이크로웨이브, 위성, 무선 및 적외선)의 2종류의 미디어가 사용됩니다.케이블 또는 와이어라인 미디어는 케이블의 물리적 와이어를 사용하여 데이터와 정보를 전송합니다.트위스트 페어 와이어와 동축 케이블은 구리, 광섬유 케이블은 유리로 되어 있습니다.

정보 이론에서 채널은 특정 오류 특성을 가진 이론 채널 모델을 말합니다.이 보다 일반적인 관점에서 스토리지 디바이스는 통신 채널이기도 하며, 통신 채널과 송수신(쓰기)할 수 있고(읽기) 시간이 지남에 따라 정보 신호를 통신할 수 있습니다.

예

통신 채널의 예는 다음과 같습니다.

  1. 전기통신회로의 개시와 종료의 통신엔드포인트 사이의 접속.
  2. 다음 중 하나를 통해 전송 매체에 의해 제공되는 단일 경로
    • 멀티에어 케이블 또는 멀티에어 케이블에 의한 물리적인 분리
    • 예를 들어 주파수 분할 또는 시분할 다중화에 의한 전기적 분리.
  3. 일반적으로 다른 병렬 경로와 구별되는 전기 또는 전자기 신호를 전달하는 경로입니다.
    • 시간이 [citation needed]지남에 따라 메시지를 전달할 수 있는 저장소입니다.
    • 트랙이나 밴드와 같은 저장 매체의 특정 읽기 또는 쓰기 스테이션 또는 헤드에 액세스할 수 있는 부분.
    • 메시지를 "put" 및 "get"할 수 있는 버퍼입니다.채널 사용에 대한 자세한 내용은 행위자 모델 및 공정 계산을 참조하십시오.
  4. 통신 시스템에서 데이터 소스를 데이터 싱크에 연결하는 물리적 또는 논리적 링크입니다.
  5. 특정 무선 주파수, 주파수 쌍 또는 대역. 보통 문자, 숫자 또는 코드워드로 명명되며, 종종 국제 협정에 의해 할당됩니다.
    예:
    • Marine VHF 무선은 쌍방향 FM 음성 통신에 VHF 대역의 약 88채널을 사용합니다.예를 들어 채널 16은 156.800MHz입니다.미국에서는 7개의 채널, WX1 - WX7이 기상 방송을 위해 할당되어 있다.
    • 북미 TV 채널 2 = 55.25MHz, 채널 13 = 211.25MHz 등의 텔레비전 채널.각 채널의 폭은 6MHz입니다.이것은 오래된 아날로그 텔레비전 신호에 필요한 대역폭을 기반으로 했습니다.2006년 이후 텔레비전 방송은 디지털 변조(디지털 텔레비전)로 전환되어 화상 압축을 사용하여 훨씬 작은 대역폭으로 텔레비전 신호를 전송하기 때문에 이러한 "물리적 채널"은 각각 DTV 채널을 포함하는 여러 "가상 채널"로 분할되었습니다.
    • Wi-Fi는 ISM 대역에서 2412MHz~2484MHz의 13채널을 5MHz 스텝으로 사용합니다.
    • 아마추어 무선 리피터와 햄 사이의 무선 채널은 600kHz(0.6MHz)의 간격을 두고 두 개의 주파수를 사용합니다.예를 들어, 146.94MHz로 송신하는 리피터는, 통상은 146.34MHz로 송신하는 햄을 리슨 합니다.

이러한 모든 통신 채널은 정보를 전송하는 속성을 공유합니다.정보는 신호를 통해 채널을 통해 전달됩니다.

채널 모델

채널의 수학적 모델은 입력(전송 신호)이 출력(수신 신호)에 어떻게 매핑되는지를 기술하도록 만들 수 있습니다.통신 분야에 특화된 채널모델의 종류와 용도는 다양합니다.특히, 통신 시스템의 각 레이어를 기술하기 위해서, 다른 모델을 공식화한다.

채널은 전송된 신호를 수정하는 물리적 프로세스를 계산함으로써 물리적으로 모델링할 수 있다.예를 들어 무선통신에서는 환경 내의 모든 물체의 반사를 계산함으로써 채널을 모델링할 수 있습니다.수신기의 외부 간섭 및/또는 전자 노이즈를 시뮬레이션하기 위해 일련의 난수를 추가할 수도 있다.

통계적으로 통신채널은 통상 입력알파벳, 출력알파벳으로 이루어진 트리플로 모델링되며, 입력 및 출력요소의 각 쌍(i, o)에 대해 전이확률 p(i, o)가 된다.의미론적으로 전환 확률은 i가 채널을 통해 전송되었다는 점에서 기호 o가 수신될 확률입니다.

통계적 모델링과 물리적 모델링을 결합할 수 있습니다.예를 들어, 무선 통신에서 채널은 종종 전송된 신호의 랜덤 감쇠(페이드로 알려져 있음)에 의해 모델링되고 그 뒤에 부가 노이즈가 이어집니다.감쇠항은 기초가 되는 물리 프로세스를 단순화한 것으로, 전송 과정에서의 신호 전력의 변화를 포착합니다.모델의 노이즈는 수신기의 외부 간섭 및/또는 전자 노이즈를 포착합니다.감쇠항이 복잡한 경우 신호가 채널을 통과하는 데 걸리는 상대적 시간도 나타냅니다.무작위 감쇠의 통계적 특성은 이전 측정 또는 물리적 시뮬레이션에 의해 결정됩니다.

채널 모델은 값을 얼마나 정확하게 정의할 수 있는지에 제한이 없다는 점에서 연속 채널 모델일 수 있습니다.

통신 채널도 이산 알파벳 설정으로 연구됩니다.이는 아날로그 →디지털 및 디지털 →아날로그 블록이 설계자의 통제를 벗어난 실제 통신 시스템을 추상화하는 것에 해당합니다.수학적 모델은 채널 입력의 가능한 각 시퀀스에 대해 출력 분포를 지정하는 전이 확률로 구성됩니다.정보 이론에서는 출력 확률 분포가 현재 채널 입력에만 의존하는 메모리리스 채널에서 시작하는 것이 일반적입니다.

채널 모델은 디지털(예: 이진수) 또는 아날로그일 수 있습니다.

디지털 채널 모델

디지털 채널 모델에서 송신된 메시지는 특정 프로토콜 계층에서 디지털 신호로서 모델링된다.물리적 계층 전송 기술과 같은 기본 프로토콜 계층은 단순화된 모델로 대체됩니다.이 모델에는 비트레이트, 비트오류, 지연/지연, 지연지터 등의 채널퍼포먼스 측정치가 반영될 수 있습니다.디지털 채널 모델의 예는 다음과 같습니다.

  • BSC(Binary Symmetric Channel)는 특정 비트 오류 확률을 가진 개별 메모리리스 채널입니다.
  • 이진 버스트 비트 오류 채널 모델, "메모리 포함" 채널
  • Binary Error Channel(BEC; 바이너리 소거 채널), 특정 비트오류 검출(소거) 가능성이 있는 이산 채널
  • 패킷 소거 채널: 특정 패킷 손실 확률 또는 패킷에러 레이트로 패킷이 손실됩니다.
  • 임의 가변 채널(AVC) - 채널의 동작과 상태가 랜덤하게 변화할 수 있습니다.
  • Z 채널(정보 이론)(이진수 비대칭 채널). 각 0비트는 올바르게 전송되지만 각 1비트는 0으로 잘못 전송될 확률이 p입니다.

아날로그 채널 모델

아날로그 채널 모델에서 송신된 메시지는 아날로그 신호로서 모델링된다.모델은 선형 또는 비선형, 시간 연속 또는 시간 이산(샘플링), 메모리 없음 또는 동적(버스트 오류 발생), 시간 불변 또는 시간 가변(버스트 오류 발생), 베이스 밴드, 패스 밴드(RF 신호 모델), 실수 값 또는 복소 값 신호 모델일 수 있습니다.이 모델에는 다음 채널 장애가 반영될 수 있습니다.

종류들

채널 퍼포먼스 측정

다음으로 일반적으로 사용되는 채널 용량 및 퍼포먼스 측정의 예를 나타냅니다.

셀룰러 시스템에 적용 가능한 멀티 터미널 채널

「네트워크 토폴로지」도 참조해 주세요.

네트워크에서는, 포인트 투 포인트 통신과는 반대로, 통신 미디어는 복수의 통신 엔드 포인트(단말기)간에 공유됩니다.통신의 종류에 따라서는, 다른 단말기가 서로 협력하거나 간섭하거나 할 수 있습니다.일반적으로 복잡한 멀티 터미널 네트워크는 단순화된 멀티 터미널 채널의 조합으로 간주할 수 있습니다.다음 채널은 정보 이론[citation needed] 분야에서 최초로 도입된 주요 멀티 터미널 채널입니다.

  • 브로드캐스트미디어라고도 불리는 포인트 투 멀티 포인트채널(브로드캐스트채널과 혼동하지 말 것)이 채널에서는, 1 개의 송신자가 복수의 메시지를 다른 행선지 노드에 송신합니다.무선 링크를 제외한 모든 무선 채널은 브로드캐스트 미디어로 간주할 수 있지만, 항상 브로드캐스트서비스를 제공하는 것은 아닙니다.셀 간 동일 채널 간섭이 무시되고 셀 간 동일 채널 간섭이 1개만 고려되면 셀 시스템의 다운링크는 포인트 투 멀티 포인트채널로 간주할 수 있습니다다만, 전화기의 통신 서비스는 유니캐스트입니다.
  • 다중 액세스 채널:이 채널에서는, 복수의 송신자가, 1 개 또는 복수의 행선지 노드에 대해서, 공유의 물리 미디어를 개입시켜 복수의 가능성이 있는 다른 메시지를 송신합니다.이를 위해서는 다중화 방식과 결합된 미디어 액세스 제어(MAC) 프로토콜을 포함한 채널 액세스 방식이 필요합니다.이 채널 모델에는 셀룰러 네트워크의 업링크에 애플리케이션이 있습니다.
  • 릴레이 채널:이 채널에서는 1개 또는 복수의 중간 노드(릴레이, 리피터 또는 갭필러 노드라고 불린다)가 송신원과 협력하여 메시지를 최종 수신처 노드에 송신합니다.릴레이 노드는 3GPP Long Term Evolution(LTE)과 같은 향후 셀룰러 표준에서 가능한 애드온으로 간주됩니다.
  • 간섭 채널:이 채널에서는, 2 개의 다른 송신자가 다른 행선지 노드에 데이터를 송신합니다.따라서 서로 다른 송신자는 서로의 신호에 대해 크로스톡 또는 공동채널 간섭을 일으킬 수 있습니다.셀 무선 통신에서의 셀 간 간섭은 간섭 채널의 한 예입니다.3G와 같은 확산 스펙트럼 시스템에서는 비직교 코드를 사용할 경우 셀 내부에서도 간섭이 발생한다.
  • 유니캐스트 채널은 유니캐스트서비스를 제공하는 채널입니다.즉, 1명의 특정 사용자에게 데이터를 송신하는 채널입니다.확립된 전화 콜을 예로 들 수 있습니다.
  • 브로드캐스트 채널은 브로드캐스트서비스를 제공하는 채널입니다.즉, 네트워크내의 모든 유저에게 수신처 데이터를 송신하는 채널입니다.셀룰러 네트워크의 예로는 멀티미디어 브로드캐스트멀티캐스트 서비스뿐만 아니라 페이징 서비스도 있습니다.
  • 멀티캐스트 채널은 데이터가 서브스크라이버 사용자 그룹에 수신인 지정되는 채널입니다.LTE의 예로는 Physical Multicast Channel(PMCH; 물리 멀티캐스트채널)과 Multicast Broadcast Single Frequency Network(MBSFN; 멀티캐스트브로드캐스트싱글 주파수 네트워크)가 있습니다.

위의 4개의 기본 멀티 터미널 채널 중 캐퍼시티 영역이 알려진 것은 멀티 액세스채널뿐이에요가우스 시나리오의 특수한 경우에도 방송채널을 제외한 나머지 3채널의 용량영역은 일반적으로 알 수 없다.

「 」를 참조해 주세요.

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