Проблема с длиной и битрейтом тесно связана с тем, как представлены биты.
Следующее описание действительно для базовой амплитудной модуляции, которая применима к вашему предложению о «передаче битов по кабелю» Как указывает @sawdust в приведенном ниже комментарии, современные сети делают все по-другому [1].
Единицы и нули выражаются различными уровнями напряжения. В цифровой области вы можете думать об этом как о идеальных квадратах из первого графика на рисунке ниже.
Теперь, если вы передадите этот сигнал по кабелю, он будет искажен (см. 2-й график). Есть много факторов, таких как емкость и сопротивление кабеля, электромагнитные помехи, ... Некоторые инженеры-электрики могут дать вам более подробную информацию. Дело в том, что искажение ухудшается в более длинных кабелях. Это означает, что амплитуда сигнала уменьшится, и форма может немного измениться.
В конце кабеля приемник будет использовать искаженный сигнал, чтобы воссоздать идеальный квадратный график (см. 3-й график ниже). Если кабель был слишком длинным и искажение слишком сильным (особенно с меньшей амплитудой), приемник может не определить, как выглядел исходный сигнал.
Так что это фактор длины кабеля.
Другая проблема заключается в увеличении скорости передачи данных, так как это уменьшит расстояние между квадратами. Искажение может сделать невозможным определить, были ли спрятаны 1 или 2 квадрата в искаженном сигнале. Вот почему вы не можете поместить кусочки бесконечно близко друг к другу.
В конце концов, вы можете выбрать: большое расстояние между битами (низкий битрейт) и длинный кабель. Или высокий битрейт и короткий высококачественный кабель (который будет меньше искажать и ослаблять).
Рисунок ниже должен помочь проиллюстрировать, как прямоугольный сигнал ухудшится во время передачи. Это не лучший пример, поэтому, если кто-то найдет лучший, не стесняйтесь редактировать.
[1]: Современные технологии передачи используют частую несущую (синусоидальный сигнал), которая сама по себе не содержит никакой информации и не модулирует ее. Эта модуляция (изменения в исходной синусоиде) - это то, что содержит актуальную информацию. Теоретически все параметры синусоидальной волны могут использоваться для передачи информации (частота, амплитуда, фаза), а также возможны комбинации.
Тем не менее, некоторые компромиссы все еще действительны:
Например, в многоамплитудной модуляции, где у вас есть более 2 разных уровней амплитуды. Ты можешь использовать 2^n амплитуды для кодирования до n биты в каждом передаваемом символе. Более высокое значение n улучшает битрейт, но затрудняет распознавание 2^n разные уровни амплитуды.