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2025-08-22T09:59:53Z

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Ein '''Kanal''' (oder '''Informationskanal''', '''Übertragungskanal''', '''Übertragungsweg'''; auch '''[[Claude Shannon|Shannon]]’sches Kanalmodell'''; {{enS|channel}}) ist in der [[Informationstheorie]] ein [[Medium (Kommunikation)|Medium]], durch das [[Daten]] und [[Information]]en vom [[Absender]] zum [[Empfänger (Information)|Empfänger]] über einen Übertragungsweg geleitet werden.

Daten und Informationen werden hier zu [[Nachrichten]] zusammengefasst. Ein Kanal ({{laS|canalis}}, „Rinne, Röhre“<ref>Ursuls Hermann, Knaurs etymologisches Lexikon, 1983, S. 236; ISBN 3-426-26074-3</ref>) ist also eine Verbindung zwischen dem Absender der Nachricht und ihrem Empfänger.<ref>[https://www.google.de/books/edition/Informations_und_Kodierungstheorie/J-ADDIuJxDkC?hl=de&gbpv=1&dq=Kanal+kanalkapazit%C3%A4t&pg=PA104&printsec=frontcover Herbert Klimant/Rudi Piotraschke/Dagmar Schönfeld, ''Informations- und Kodierungstheorie'', 2006, S. 75]</ref> In [[Netzwerk]]en ([[Funknetz]]e, [[Rechnernetz]]e) gehören Kanäle zu den [[Kante (Graphentheorie)|Kanten]], [[Computer]] oder sonstige [[Endgerät]]e heißen [[Knoten (Graphentheorie)|Knoten]]. Der Kanal ist als zentraler Bestandteil des [[Sender-Empfänger-Modell]]s ein Konzept, um den [[Informationsverlust]] durch [[Netzstörung]]en bei der Übertragung zu modellieren.

== Prozessablauf ==
Die [[Datenübertragung|Daten-]] und [[Informationsübertragung]] beginnt beim Absenden, wobei ein [[Messumformer|Transmitter]] diese Nachrichten [[Kodierung|kodiert]] und in einen Kanal einspeist. Beim Empfänger wird das [[Signal]] zunächst [[Dekodierung|dekodiert]] und dann an den Empfänger weitergeleitet.<ref>[https://www.google.de/books/edition/Studienbuch_Informatik_und_Gesellschaft/N1KcyvfMV-QC?hl=de&gbpv=1&dq=Kanal+informatik&pg=PA196&printsec=frontcover Christian Fuchs/Wolfgang Hofkirchner, ''Studienbuch Informatik und Gesellschaft'', 2003, S. 108]</ref> Dieser Übertragungsweg wurde erstmals 1949 durch [[Claude Shannon]] im [[Nyquist-Shannon-Abtasttheorem]] beschrieben. Kanäle müssen zuverlässig sein und dürfen zu übertragende Nachrichten nicht verändern.<ref>Günter Hotz, ''Der Informationsbegriff aus Sicht der Informatik'', 2001, S. 22</ref> Der [[Informationsfluss]] im Kanal hängt von seiner [[Bandbreite]] ab.<ref>[https://www.google.de/books/edition/Informations_und_Kodierungstheorie/J-ADDIuJxDkC?hl=de&gbpv=1&dq=Kanal+kanalkapazit%C3%A4t&pg=PA104&printsec=frontcover Herbert Klimant/Rudi Piotraschke/Dagmar Schönfeld, I''nformations- und Kodierungstheorie'', 2006, S. 104]</ref>

== Arten ==
Der Kanal ist das Medium zur Übertragung. Sie erfolgt durch Signale auf (Übertragungs-)Kanälen, die an Übertragungswege gebunden sind.<ref>Herbert Klimant/Rudi Piotraschke/Dagmar Schönfeld, ''Informations- und Kodierungstheorie'', 2006, S. 68</ref> Unterschieden wird zwischen ''analogen'' und ''digitalen Kanälen''.
Es kann sich um ein [[Netzwerkkabel]] bei der Kommunikation zwischen [[Computer]]n, dem [[Schall]] bei oraler Kommunikation, [[Funkfrequenz]]en im [[Mobilfunk]]/[[Rundfunk]] ([[Funkkanal]]) oder [[Kabel]] ([[Glasfaserkabel]], [[Kupferkabel]]) handeln.<ref>Christian Fuchs/Wolfgang Hofkirchner, ''Studienbuch Informatik und Gesellschaft'', 2003, S. 108</ref>

== Technische Aspekte ==
[[Datei:informationskanal-neu.png|zentriert]]
In der Praxis ist ein Kanal typischerweise ein Kupfer- oder Glasfaserkabel oder beim Mobilfunk das relativ komplexe Zusammenspiel von Sende- und Empfangseinheit sowie allen weiteren Störungen während der Funkübertragung, z. B. [[Mehrwegeausbreitung]], [[Dispersion (Physik)|Dispersion]] oder [[Dopplereffekt]].

Auch ein [[Datenträger|Speichermedium]] (z. B. eine [[Massenspeicher|Festplatte]] oder [[DVD]]) ist in diesem Sinne ein Kanal, da [[digitale Daten]] an das Medium gesendet werden (hier: geschrieben) und später wieder davon empfangen (hier: gelesen) werden können.

Allgemein werden [[Daten]] über einen Kanal übertragen, damit sie eine räumliche und/oder zeitliche Distanz überbrücken. Eine räumliche Übertragung wäre z. B. eine [[Netzwerkverbindung]] (das [[Download|Herunterladen]] einer [[Website]]), eine zeitliche Übertragung z. B. eine Videoaufzeichnung auf einer DVD.

Die Theorie der [[Kanalkodierung]] beschäftigt sich damit, wie Informationen, trotz Störungen durch den Kanal, korrekt übertragen werden können. Das Verhältnis von [[Störsignal]] zu [[Nutzsignal]] bezeichnet man als [[Signal-Rausch-Verhältnis]], das die maximale [[Datenrate]] bestimmt.

;Typen von Kanälen
Man unterscheidet zwischen verschiedenen Typen von Kanälen. Ein Kanal heißt
; deterministisch,
:falls keine Fehler durch Störung der Übertragung hinzukommen;
; [[Gedächtnislosigkeit|gedächtnislos]],
:wenn der Ausgangswert nur vom aktuellen Eingangswert, nicht aber vorangegangenen (oder gar zukünftigen) abhängt;
; störungsfrei,
: falls der Kanal sowohl verlustfrei als auch deterministisch ist;
; symmetrisch,
: falls alle Möglichkeiten zur Verfälschung von Daten durch Störungen gleich häufig auftreten;
; verlustfrei,
: falls keine Informationen bei der Übertragung verloren gehen. Dies wird auch als [[Äquivokation]] bezeichnet.
Störungsfreie Kanäle existieren praktisch nicht. Durch geeignete Kanalkodierungsverfahren kann die Störung jedoch minimiert werden, bei entsprechendem Aufwand bis hin zur praktischen Störungsfreiheit. Auch der Einsatz einer hohen Signalamplitude kann zur Störungsverminderung führen, sofern diese Störungen nicht auf destruktive [[Interferenz (Physik)|Interferenz]], wie [[Fading (Elektrotechnik)|Fading]], im Übertragungskanal zurückzuführen sind.

== Kanalkapazität ==
Die [[Kanalkapazität]] ist der maximale [[Informationsfluss]], mit dem Informationen über einen Kanal gerade noch [[Bitfehlerhäufigkeit|fehlerfrei]] übertragen werden können.<ref>Thomas Cover, ''Information Theory'', 2012, S. 184; ISBN 978-0-471-24195-9</ref> Typische Übertragungsfehler sind Störungen ([[thermisches Rauschen]], fremde Signale), Tonverzerrungen ([[Telefonie]]), [[atmosphärische Störungen]] ([[Funkverkehr]]) oder Bildstörungen ([[Fernsehen]], [[Videokonferenz]]en). Sobald die absendende Station feststellt, dass ein Kanal nicht [[Belegung (Nachrichtentechnik)|belegt]] ist, beginnt sie mit der Sendung von [[Datenpaket]]en. Bei Belegung geht die Station in den Wartezustand.<ref>[https://www.google.de/books/edition/Technische_Informatik_2/sSGyBgAAQBAJ?hl=de&gbpv=1&dq=Kanal+informatik&pg=PA179&printsec=frontcover Wolfram Schiffmann/Robert Schmitz, ''Technische Informatik 2: Grundlagen der Computertechnik'', 1992, S. 179]</ref> Die Verweildauer einer Nachricht im Kanal hängt ausschließlich von der Länge der Nachricht ab. Verzögerungen der Nachrichtenübertragung, die durch eventuelle Kodierungen und Dekodierungen auftreten, sind unerheblich.<ref>Günter Hotz, ''Der Informationsbegriff aus Sicht der Informatik'', 2001, S. 10; ISBN 978-3-515-07956-3</ref>

== Siehe auch ==
* [[Denial of Service]]
* [[Informationsgehalt]]
* [[Datenübertragung]]
* [[Tunnel (Rechnernetz)]]

== Literatur ==
* Otto Mildenberger: ''Informationstheorie und Codierung.'' 2. Auflage. Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft, Wiesbaden 1992, ISBN 3-528-13046-6.
* F. Topsoe: ''Informationstheorie. Eine Einführung.'' B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1972, ISBN 3-519-02048-3.
* Jürgen Lindner: ''Informationsübertragung. Grundlagen der Kommunikationstechnik.'' Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2005, ISBN 3-540-21400-3.
* [[Martin Bossert]]: ''Einführung in die Nachrichtentechnik.'' Oldenbourg, München 2012, ISBN 978-3-486-70880-6.
* Jens-Rainer Ohm, Hans Dieter Lüke: ''Signalübertragung. Grundlagen der digitalen und analogen Nachrichtenübertragungssysteme.'' 10. Auflage. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-69256-0.

== Weblinks ==
* [https://www.ti.rwth-aachen.de/teaching/sonstige_vorlesungen/informationstheorie/data/it.pdf Informationstheorie Diskrete Modelle und Verfahren] (abgerufen am 7. September 2017)
* [http://nts.uni-duisburg-essen.de/downloads/nts4/NT4_S1-130.pdf Grundlagen der Nachrichtentechnik 4] (abgerufen am 7. September 2017)
* [http://www.ant.uni-bremen.de/sixcms/media.php/102/9490/kc1_top.pdf Kanalcodierung I] (abgerufen am 7. September 2017)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4186649-6}}

[[Kategorie:Informationstheorie]]
[[Kategorie:Netzwerktechnik]]

Kanal (Informationstheorie) - Versionsgeschichte

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