Come viaggiano i dati all'interno di un filo?

So che questa è una domanda molto semplice, ma le risposte restituite da Google sono troppo complicate per me da capire. Non sto chiedendo della modulazione qui. Quello che voglio sapere è esattamente cosa sta trasportando i dati.

Per favore, lasciami spiegare i miei dubbi:

Supponiamo che dal mio PC, se voglio trasmettere il numero dieci. Verrà convertito in binario e diventerà 00001010. Quindi verrà inviato al modem che verrà convertito in un segnale analogico. Questo segnale analogico viaggerà quindi sul filo e raggiungerà la sua destinazione dove verrà nuovamente convertito in binario e l'utente riceverà il numero.

Ora, se fosse un segnale digitale, il valore verrebbe trasmesso come una combinazione di alta e bassa tensione.

Ciò che scorre attraverso il filo è attuale.

In che modo questa corrente trasporta i dati? La corrente è fondamentalmente flusso di elettroni.

La velocità degli elettroni dipende dalla tensione applicata (è quello che ricordo dalla scuola). Ma i miei dati vengono ricevuti quasi istantaneamente.

Quindi, se fosse attualmente in possesso dei miei dati, non viaggerebbe così velocemente.

Ho letto da qualche parte che i fili trasmettono dati quasi alla velocità della luce. Come?

Cosa sta trasportando i miei dati? Solo le onde EM viaggiano così velocemente.

Mi aiuti per favore. Potrei mancare molti punti di base qui. Non ho studiato le modalità di comunicazione.

In che modo questa corrente trasporta i dati?

La corrente e la tensione sono inseparabili. La corrente scorre perché c'è una tensione sul filo e c'è un percorso conduttivo da quella tensione a una tensione più bassa.

Quindi possiamo dire che i dati sono codificati come impulsi di tensione o impulsi di corrente, non importa davvero. Spesso un'alta tensione (5 V) indica uno "1" e una bassa tensione (0 V) indica uno "0". Ma potresti scegliere due tensioni che ti piacciono. 3.3 e 0 V. 0 e 3.3 V. -0.8 e -1.2 V. Secondo ciò che funziona meglio nella progettazione.

Ho letto da qualche parte che i fili trasmettono dati quasi alla velocità della luce. Come? Cosa sta trasportando i miei dati? Solo le onde EM viaggiano così velocemente.

Un altro modo di vedere le cose è che la tensione in una posizione sul filo è solo un modo più semplice di guardare al fatto che c'è un campo elettrico tra il filo e tutto ciò che lo circonda.

Quando un segnale si propaga lungo un filo, in realtà si sta propagando il campo elettromagnetico tra il filo e un conduttore di "terra" o "ritorno" nelle vicinanze. Quindi in realtà è un'onda EM, non un oggetto enorme (come un elettrone) che trasporta il segnale lungo il filo.

Ho letto da qualche parte che i fili trasmettono dati quasi alla velocità della luce. Come? Cosa sta trasportando i miei dati? Solo le onde EM viaggiano così velocemente.

La legge di Ohm è fantastica. Ti dice che se metti 1 volt su una resistenza da 1 ohm, allora 1 amp fluirà. Tuttavia nasconde una verità più oscura che è meglio scoprire se si immagina che la resistenza da 1 ohm sia distante diverse miglia dalla sorgente da 1 volt e collegata via cavo.

Quindi, applichi 1 volt e qualche tempo dopo vedrai che 1 volt attraverso il carico da 1 ohm - beh, è ​​quello che pensi possa accadere, ma è più complesso di quello nei microsecondi che ci vogliono per far cadere il cavo.

In realtà, il cavo "informa" la fonte di alimentazione da 1 volt che sta prendendo 20 mA (questo è per un cavo con impedenza caratteristica di 50 ohm, cioè molti cavi coassiali hanno questa impedenza). Chiaramente 1 volt / 50 ohm = 20 mA. Quindi la corrente è inizialmente determinata non dal carico (troppo lontano) ma dal mezzo del cavo.

Quindi, il 20 mA E il 1 volt vanno a precipitare lungo il cavo come un'onda EM - il cavo assicura questo e, c'è un campo E e un campo H proprio come una vera onda radio trasmessa nell'aria / atmosfera / vuoto / mezzo . Anche un vuoto ha un'impedenza caratteristica: circa 377 ohm; il che significa che il rapporto tra il campo E e il campo H è 377.

I campi E e H viaggiano verso l'estremità più lontana del cavo per essere accolti con un carico di 1 ohm e poi iniziano a succedere cose strane. Se il carico all'estremità opposta fosse di 50 ohm sarebbe "fine della storia" ma, poiché il carico non corrisponde alle "caratteristiche" dell'onda EM, si ottiene una riflessione inviata alla fonte di alimentazione e, anche dopo molte volte, alla fine la corrente corretta viene inviata lungo il cavo per adattarsi al carico. È tutto finito in pochi microsecondi.

Quindi, è un'onda EM che viaggia lungo il cavo. E, per questo motivo, è sempre una buona idea considerare l'uso di impedenze corrispondenti per evitare riflessioni che causano la corruzione dei dati.

Poiché stai ponendo questa domanda nel contesto di un PC e un modem, le risposte che presento sono limitate al dominio del telefono.

Hai ragione nella tua spiegazione dell'invio del valore "10" dal tuo PC fino al punto in cui il modem converte gli 1 e gli 0 che compongono il valore binario 00001010. In generale, il modem sta effettivamente convertendo gli 1 e gli 0 in due diversi toni audio. Questo essenzialmente perché il sistema telefonico è stato progettato per trasmettere e ricevere forme d'onda audio come una corrente elettrica variabile. Questi due valori discreti di toni audio (due frequenze distinte) passano attraverso il sistema telefonico locale come una corrente variabile nel tempo. Una volta che questi segnali vengono ricevuti presso l'ufficio centrale della tua compagnia telefonica locale ("CO") (ovvero il luogo in cui si collega il filo del telefono da casa tua), vengono generalmente convertiti in dati digitali proprio lì e inviati attraverso le linee di collegamento nazionali in modo digitale.

Il modem ricevente riconosce questi due toni audio specifici (un tono è uno "zero", l'altro è un "uno") e li converte in una stringa binaria di 1 e 0. Quindi, spetta al PC collegato al modem ricevente convertire questi 0 e 1 in valori a 8 bit.

In modo che per rispondere alla tua domanda su ciò che effettivamente trasporta i dati, è davvero un meccanismo a più livelli. Il modem converte gli 0 e gli 1 in diversi segnali variabili nel tempo (i due toni, rappresentati da una tensione variabile nel tempo analogo) e quindi invia questi segnali variabili nel tempo attraverso i fili del telefono in rame al CO come correnti variabili nel tempo. Il modem converte i segnali che variano nel tempo in correnti che variano nel tempo perché la connessione al CO è ciò che è noto come un "loop corrente". Il circuito telefonico locale in filo di rame verso il tuo CO trasporta segnali audio codificati elettricamente come correnti, non tensioni. Queste correnti elettriche scorrono molto rapidamente, quindi i tuoi "dati" (che rappresenta la corrente variabile nel tempo), scorrono molto rapidamente. Forse non alla velocità della luce,

Vedi? Ci sono due meccanismi in gioco qui: i dati binari sono rappresentati sui toni di frequenza audio e i toni sono trasmessi sotto forma di correnti elettriche. Almeno è così che funziona tra il modem e il CO della compagnia telefonica ad entrambe le estremità della connessione. Tra le due CO partecipanti entra in gioco tutta un'altra serie di meccanismi.

Inoltre, per correggere il tuo pensiero, i dati binari sono infatti comunemente codificati come due livelli di tensione nei sistemi elettronici, ma non sempre. Alcuni sistemi codificano i dati come frequenze, come il modem. Altri codificano i dati come la fase di un segnale di frequenza costante. E ci sono anche altri metodi.

E lascia tutta quella roba di propagazione dell'onda elettrica e del campo elettronico ai fisici. Ti confonderà solo quando hai a che fare con apparecchiature elettroniche pratiche. In questo mondo di EE si tratta di tensioni e correnti. Non è necessario comprendere i fenomeni al di là di questi due parametri per comprendere gran parte di ciò che accade nei dispositivi elettronici più comuni.