कंप्यूटर नेटवर्क में चैनल कैपेसिटी या मैक्सिमम डाटा रेट क्या है?

चैनल कैपेसिटी क्या है? (channel capacity in hindi)

चैनल कैपेसिटी कंप्यूटर नेटवर्क में एक बहुत ही प्रयोग किया जाने वाला माप है जो ये बताता है कि अधिकतम कितनी मात्रा में डाटा या सिग्नल किसी ख़ास चैनल से मूव कराया जा सकता है।

ये चैनल कि क्षमता को बताता है। डाटा रेट डाटा ट्रांसमिशन कि गति को नियंत्रित करता है। डाटा कम्युनिकेशन में एक सबसे बड़ा सवाल यह ही कि हम किसी चैनल में डाटा को कितना तेज भेज सकता हैं।

इसकी गति अधिकतम कितने बिट पर सेकंड हो सकती है। डाटा रेट इन तीन चीजों पर निर्भर करता है:

1. उपलब्ध बैंडविड्थ,
2. डिजिटल सिग्नल में लेवल कि संख्या, और
3. चैनल कि गुणवत्ता यानी कि noise का लेवल

दो ऐसे फार्मूला विकसित किये गये हैं जो डाटा रेट को निकालने में हमारी मदद करते हैं। एक Nyquist द्वारा नॉइज़-लेस चैनल के लिए और एक Shanonn द्वारा नोइज़ी चैनल के लिए। अब हम एक-एक कर इन दोनों फार्मूला को देखते हैं और इनसे कैलकुलेट करने की कोशिश करते हैं।

Noiseless चैनल, Nyquist बिट रेट

नॉइज़-लेस चैनल के लिये Nyquist बिट रेट थ्योरेटिकल अधिकतम बिट रेट को परिभाषित करता है:

BitRate = 2 * Bandwidth * log2(L)

उपर वाले समीकरण में Bandwidth का मतलब हुआ चैनल का बैंडविड्थ, L है डाटा को दिखाने के लिए प्रयोग किये गये सिग्नल लेवल की संख्या और बिट रेट का मतलब हुआ बिट पर सेकंड।

नोट- सिग्नल लेवल कि संख्या को बढाना सिस्टम की रेलिअबिलिटी को घटा सकता है।

उदाहरण:

प्रश्न: 3000 Hz बैंडविड्थ वाले एक नॉइज़-लेस चैनल कि कल्पना कीजिये जो एक सिग्नल के साथ ट्रांसमिट कर रहा है जिसमे दो सिग्नल लेवल हैं। अधिकतम बिट रेट क्या हो सकता है?

उत्तर: BitRate = 2 * 3000 * log2(2) = 6000bps

प्रश्न:हमे 265 kbps से डाटा को एक नॉइज़-लेस चैनल से भेजना है जिसका बैंडविड्थ 20 kHz है. हमे कितने सिग्नल चाहिए होंगे?

उत्तर: 265000 = 2 * 20000 * log2(L)
log2(L) = 6.625
L = 2^6.625 = 98.7 levels

Noisy चैनल: Shannon कैपेसिटी

वास्तविक तौर पर देखा जाए तो हम पूरी तरह से नॉइज़-लेस चैनल बना ही नही सकते क्योंकि चैनल में कुछ न कुछ नॉइज़ तो होगा ही। नोइज़ी चैनल के लिए थ्योरेटिकली अधिकतम बिट रेट Shannon द्वारा परिभाषित किया गया:

Capacity = bandwidth * log2(1 + SNR)

इस समीकरण में Bandwidth का मतलब हुआ चैनल का बैंडविड्थ, SNR का अर्थ हुआ सिग्नल और नॉइज़ का अनुपात, और capacity मतलब चैनल कि क्षमता जो बिट्स पर सेकंड में होगी।

बैंडविड्थ एक फिक्स्ड मात्रा है और इसीलिए इसे बदला नहीं जा सकता। इसीलिए चैनल कैपेसिटी चैनल के पोएर के डायरेक्टली proportional होगा क्योंकि,

SNR= पॉवर ऑफ़ सिग्नल/पॉवर ऑफ़ नॉइज़

सिग्नल से नॉइज़ के अनुपात को इस फोर्मुला द्वारा डेसिबल (dB) में मापा जाता है:

10 * log10(S/N)

इसीलिए उदाहरण के तौर पर एक सिग्नल से नॉइज़ का अनुपात अगर 1000 है तो उसे ऐसे दिखाया जाएगा:

10 * log10(1000) = 30 dB.

उदाहरण

प्रश्न: एक टेलीफोन लिंक जिसका बैंडविड्थ 3000 Hz (300 to 3300 Hz) है, उसे डाटा कम्युनिकेशन के लिए असाइन किया गया। उसका SNR सामान्यतः 3162 है। इस चैनल कि कैपेसिटी क्या होगी?

उत्तर: C = 3000 * log2(1 + SNR) = 3000 * 11.62 = 34860 bps

प्रश्न: डेसिबल (dB) में SNR दिया गया है। मान लीजिये कि SNR(dB) 36 है और चैनल का बैंडविड्थ 2 MHz है। थ्योरेटिकल चैनल कैपेसिटी को कैलकुलेट करें।

उत्तर: SNR(dB) = 10*log10(SNR)
SNR = 10^(SNR(dB)/10)
SNR = 10^3.6 = 3981

अतः, C = 2 * 10^6 * log2(3982) = 24 MHz

इन फोर्मुला द्वारा आप दोनों ही तरीकों के बिट रेट निकाल सकते हैं।

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