قناة اتصال

كابلات الهاتف هي شكل من أشكال قنوات الاتصال.

في مجال الاتصالات، يُستخدم تعبير قناة الاتصال للإشارة إلى عدّة مفاهيم. يُعتبر كل ما يلي تعريفاً لقناة الاتصال:[3]

• وسط اتصال بين عقدة بداية عقدة نهاية عبر دارة كهربائية، ومن الأمثلة على ذلك الكابلات الهاتفيّة المُستخدمة في شبكات الهاتف العامّة.
• مسار فريد يتمّ تأمينه في وسط نقل من خلال:

1. 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.
2. فصل اعتماداً على خواص الوسط، كما في حالة الإرسال المُتعدد (تقسيم التردد، تقسيم الزمن، تقسيم الترميز).

• مسار مُتمايز لإرسال الإشارات الكهربائيّة أو الكهرومغناطيسيّة ويشمل هذا:

1. جهاز لتخزين البيانات، ينقل المعلومات مكانيّاً أو زمانيّاً.
2. مسار في وسط تخزين، يمكن النفاذ إليه من أجل الكتابة والقراءة.
3. مخزن مُؤقّت، يمكن أن تُضاف البيانات إليه أو تُزال منه.[4]

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

1. الحزمة الردايويّة البحريّة عالية التردد (بالإنجليزية: Marine VHF Radio)‏، وتمتد ضمن المجال التردديّ (156-174) ميغا هرتز، وتضمّ (88) قناة اتصال، وهي تستخدم على نطاق واسع في السفن الكبيرة والعبارات البحريّة.[5]
2. 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.[6]
3. القنوات التلفزيونية، وتحدد اللجنة القومية لنظام التلفزيون مُحددات القنوات التلفزيونيّة كعرض نطاق القناة التردديّة وكيفيّة استعمال الطيف الترددي.[7]
4. 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.[8]

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

نموذج قناة الاتصالات.

يُمكن نمذجّة قناة الاتصال من خلال حساب المُعاملات الفيزيائيّة التي تؤثّر على الإشارة المنقولة عبرها. على سبيل المثال، 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[9] أو بسبب الضجيج أو التخميد (Fading) الحاصل للإشارة أثناء انتشارها في الوسط.[10]

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 أيضاً، وترتبط دالة التحويل بخواص الوسط نفسه، وتمثّل عوامل التغيير الحاصلة للإشارة. ويُمكن التعبير عن هذه العلاقة بالمُعادلة التالية:[11]

${\displaystyle Y(f.t)=H(f,t).X(f,t)}$

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.[12]

تكون نماذج قنوات الاتصال إماّ نماذج مُستمرة بالنسبة للزمن أو نماذج مُتقطعة بالنسبة للزمن.[13] عمليّاً، تنقل ذات النماذج القنوات المستمرة مع الزمن الإشارات التشابهيّة أما ذات النماذج المُتقطعة فتنقل الإشارات الرقميّة.

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.[30] إنّ حساب معاملات جودة الخدمة (QoS) الخاصّة بنظام الاتصالات، كزمن التأخير ومُعدّل الإنتاجيّة تساعد في قياس أداء القناة.[31]

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

• طرق الإرسال المتعدد عبر القناة

• قنوات الاتصال وخواصها مقالة عن مبائ ومفاهيم قنوات الاتصال.
• اصطلاحات قنوات الاتصال قائمة بمعاني الكلمات المستخدمة مع قنوات الاتصالات، من اللجنة الكهروتقنية الدولية.

• بوابة اتصال عن بعد
• بوابة رياضيات
• بوابة علم الحاسوب