Как данные перемещаются внутри провода?

Я знаю, что это очень простой вопрос, но ответы, возвращаемые Google, слишком сложны для меня, чтобы понять. Я не спрашиваю о модуляции здесь. Я хочу знать, что именно несет данные.

Пожалуйста, позвольте мне объяснить мои сомнения:

Предположим, с моего компьютера, если я хочу передать номер десять. Он будет преобразован в двоичный файл и станет 00001010. Затем он будет отправлен модему, который преобразует аналоговый сигнал. Этот аналоговый сигнал затем пройдет по проводам и достигнет пункта назначения, где он снова будет преобразован в двоичный, и пользователь получит номер.

Теперь, если бы это был цифровой сигнал, значение передавалось бы как комбинация высокого и низкого напряжения.

То, что течет через провод, является током.

Как этот ток несет данные? Ток в основном течет электронами.

Скорость электронов зависит от приложенного напряжения (это то, что я помню из школы). Но мои данные получены практически мгновенно.

Так что, если бы они передавали мои данные, он не путешествовал бы так быстро.

Я где-то читал, что по проводам данные передаются почти со скоростью света. Как?

Что несет мои данные? Только электромагнитные волны движутся так быстро.

Пожалуйста, помогите мне. Я могу упустить очень много основных моментов здесь. Я не изучал способы общения.

Как этот ток несет данные?

Ток и напряжение неотделимы. Ток течет, потому что на проводе есть напряжение, и существует проводящий путь от этого напряжения к более низкому напряжению.

Таким образом, мы можем сказать, что данные закодированы как импульсы напряжения или импульсы тока, это не имеет значения. Часто высокое напряжение (5 В) обозначает «1», а низкое напряжение (0 В) обозначает «0». Но вы можете выбрать любые два напряжения, которые вам нравятся. 3,3 и 0 В. 0 и 3,3 В. -0,8 и -1,2 В. В зависимости от того, что лучше всего работает в вашем дизайне.

Я где-то читал, что по проводам данные передаются почти со скоростью света. Как? Что несет мои данные? Только электромагнитные волны движутся так быстро.

Другой способ взглянуть на вещи состоит в том, что напряжение в месте на проводе - это просто более простой способ взглянуть на тот факт, что между проводом и всем вокруг него существует электрическое поле.

Когда сигнал распространяется вдоль провода, на самом деле распространяется электромагнитное поле между проводом и находящимся поблизости «заземляющим» или «обратным» проводником. Так что на самом деле это электромагнитная волна, а не массивный объект (например, электрон), который несет сигнал по проводу.

Я где-то читал, что по проводам данные передаются почти со скоростью света. Как? Что несет мои данные? Только электромагнитные волны движутся так быстро.

Закон Ома великолепен. Он говорит вам, что если вы приложите 1 вольт к резистору 1 Ом, то будет течь 1 ампер. Однако он скрывает более темную истину, которую лучше всего раскрыть, если представить, что резистор на 1 Ом находится в нескольких милях от источника на 1 вольт и соединен кабелем.

Итак, вы подаете 1 вольт, и через некоторое время вы увидите, что 1 вольт на нагрузке 1 Ом - это то, что вы думаете, может произойти, но это более сложно, чем за микросекунды, необходимые для отключения кабеля.

В действительности, кабель «информирует» источник питания на 1 вольт, что он потребляет 20 мА (это для кабеля с характеристическим сопротивлением 50 Ом, т. Е. Многие коаксиальные кабели имеют это сопротивление). Ясно, что 1 вольт / 50 Ом = 20 мА. Таким образом, ток изначально определяется не нагрузкой (слишком далеко), а средой кабеля.

Таким образом, 20 мА И 1 вольт идут вниз по кабелю как электромагнитная волна - кабель обеспечивает это, и есть поле E и поле H, как настоящая радиоволна, передаваемая в воздух / атмосферу / вакуум / среду , Вакуум также имеет характерное сопротивление - это примерно 377 Ом; Это означает, что отношение поля E к полю H равно 377.

Поля E и H перемещаются к дальнему концу кабеля, чтобы их встретили с нагрузкой 1 Ом, и затем начинают происходить странные вещи. Если нагрузка на дальнем конце составляла 50 Ом, это было бы «концом истории», но, поскольку нагрузка не соответствует «характеристикам» электромагнитной волны, вы получаете отражение, возвращаемое обратно в источник питания, и, спустя много раз, В конечном счете, правильный ток пропускается по кабелю в соответствии с нагрузкой. Это все за несколько микросекунд.

Итак, это электромагнитная волна, распространяющаяся по кабелю. И по этой причине всегда полезно рассмотреть возможность использования согласованных импедансов для предотвращения отражений, вызывающих повреждение данных.

Поскольку вы задаете этот вопрос в контексте ПК и модема, ответы, которые я предоставляю, ограничены телефонным доменом.

Вы правы в своем объяснении отправки значения «10» с вашего ПК до точки модема, преобразующей 1 и 0, которые составляют двоичное значение 00001010. В целом модем фактически преобразует 1 и 0 в два разных аудио тоны. Это в основном потому, что телефонная система была разработана для передачи и приема звуковых сигналов в виде переменного электрического тока. Эти два дискретных значения звуковых тонов (две разные частоты) проходят через локальную телефонную систему как изменяющийся во времени ток. Как только эти сигналы принимаются в центральном офисе вашей местной телефонной компании («СО») (то есть в месте, где соединяется телефонный провод вашего дома), они обычно преобразуются в цифровые данные прямо там и отправляются по национальным магистральным линиям в цифровом виде.

Принимающий модем распознает эти два определенных звуковых тона (один тон - «ноль», другой - «один») и преобразует их обратно в двоичную строку из 1 и 0. Затем это зависит от ПК, подключенного к принимающему модему, чтобы преобразовать эти 0 и 1 обратно в 8-битные значения.

Чтобы ответить на ваш вопрос о том, что на самом деле переносит данные, это действительно многоуровневый механизм. Модем преобразует 0 и 1 в различные изменяющиеся во времени сигналы (два тона, представленные аналогичным изменяющимся во времени напряжением), а затем проталкивает эти изменяющиеся во времени сигналы через медные телефонные провода в СО как изменяющиеся во времени токи. Модем преобразует изменяющиеся во времени сигналы в изменяющиеся во времени токи, потому что соединение с CO - это то, что известно как «токовая петля». Локальная, медная проводная телефонная петля к вашей CO передает электрические кодированные аудиосигналы в виде токов, а не напряжений. Эти электрические токи протекают очень быстро, поэтому ваши «данные» (которые представляет собой изменяющийся во времени ток) протекают очень быстро. Может быть, не со скоростью света,

Вы видите? Здесь действуют два механизма: двоичные данные представлены в виде звуковых частотных тонов, а тональные сигналы передаются в форме электрических токов. По крайней мере, именно так это работает между модемом и CO телефонной компании на обоих концах соединения. Между двумя участвующими СО вступает в игру целый ряд других механизмов.

Также, чтобы скорректировать ваше мышление, двоичные данные действительно обычно кодируются как два уровня напряжения в электронных системах, но не всегда. Некоторые системы, например модем, кодируют данные в виде частот. Другие кодируют данные как фазу сигнала постоянной частоты. И есть несколько других методов.

И оставьте все эти материалы по распространению электрических волн и E-полей физикам. Это только смущает вас, когда вы имеете дело с практическим электронным оборудованием. В этом мире ЭЭ это все о напряжениях и токах. Вам не нужно понимать явления за пределами этих двух параметров, чтобы понять многое из того, что происходит в большинстве распространенных электронных устройств.