ข้อมูลเดินทางภายในลวดได้อย่างไร

ฉันรู้ว่านี่เป็นคำถามพื้นฐาน แต่คำตอบที่ส่งคืนโดย google นั้นซับซ้อนเกินไปสำหรับฉันที่จะเข้าใจ ฉันไม่ได้ถามเกี่ยวกับการปรับที่นี่ สิ่งที่ฉันอยากรู้คือสิ่งที่กำลังแบกข้อมูล

โปรดให้ฉันอธิบายข้อสงสัยของฉัน:

สมมติว่าจากพีซีของฉันถ้าฉันต้องการส่งหมายเลขสิบ มันจะถูกแปลงเป็นไบนารี่และกลายเป็น 00001010 จากนั้นมันจะถูกส่งไปยังโมเด็มซึ่งจะแปลงเป็นสัญญาณอะนาล็อก สัญญาณอะนาล็อกนี้จะเดินทางข้ามเส้นลวดและไปถึงปลายทางที่จะถูกแปลงเป็นไบนารี่อีกครั้งและผู้ใช้จะได้รับหมายเลข

ทีนี้ถ้ามันเป็นสัญญาณดิจิตอลค่าจะถูกส่งเป็นการรวมกันของแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ

สิ่งที่ไหลผ่านสายเป็นปัจจุบัน

ปัจจุบันนี้มีข้อมูลอย่างไร? ปัจจุบันเป็นพื้นอิเล็กตรอนไหล

ความเร็วของอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ (นั่นคือสิ่งที่ฉันจำได้จากโรงเรียน) แต่ข้อมูลของฉันจะได้รับเกือบทันที

ดังนั้นหากมีการพกพาข้อมูลของฉันอยู่ในปัจจุบันมันจะไม่เดินทางเร็วขนาดนี้

ฉันอ่านที่ไหนสักแห่งที่สายส่งข้อมูลเกือบที่ความเร็วแสง อย่างไร?

กำลังแบกข้อมูลของฉันคืออะไร คลื่นอีเอ็มเท่านั้นที่เดินทางอย่างรวดเร็ว

โปรดช่วยฉันด้วย ฉันอาจพลาดจุดพื้นฐานมากมายที่นี่ ฉันไม่ได้ศึกษาโหมดการสื่อสาร

ปัจจุบันนี้มีข้อมูลอย่างไร?

กระแสและแรงดันไฟฟ้าแยกออกไม่ได้ กระแสไฟฟ้าไหลเนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าบนลวดและมีเส้นทางนำไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้านั้นไปยังแรงดันไฟฟ้าต่ำ

ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าข้อมูลนั้นถูกเข้ารหัสเป็นพัลส์แรงดันไฟฟ้าหรือพัลส์ปัจจุบันมันไม่สำคัญเลย บ่อยครั้งที่แรงดันไฟฟ้าสูง (5 V) หมายถึง "1" และแรงดันไฟฟ้าต่ำ (0 V) หมายถึง "0" แต่คุณสามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าสองแบบที่คุณต้องการ 3.3 และ 0 V. 0 และ 3.3 V. -0.8 และ -1.2 V. ตามสิ่งที่ดีที่สุดในการออกแบบของคุณ

ฉันอ่านที่ไหนสักแห่งที่สายส่งข้อมูลเกือบที่ความเร็วแสง อย่างไร? กำลังแบกข้อมูลของฉันคืออะไร คลื่นอีเอ็มเท่านั้นที่เดินทางอย่างรวดเร็ว

อีกวิธีหนึ่งในการดูสิ่งต่าง ๆ คือแรงดันไฟฟ้าที่ตำแหน่งบนสายไฟเป็นวิธีที่ง่ายกว่าในการดูความจริงที่ว่ามีสนามไฟฟ้าระหว่างเส้นลวดและทุกสิ่งรอบตัว

เมื่อสัญญาณแพร่กระจายไปตามลวดจริง ๆ แล้วมันเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างลวดและตัวนำ "กราวด์" หรือ "คืน" ใกล้เคียงที่กำลังแพร่กระจาย ดังนั้นมันจึงเป็นคลื่น EM ไม่ใช่วัตถุขนาดใหญ่ (เช่นอิเล็กตรอน) ที่ถือสัญญาณตามลวด

ฉันอ่านที่ไหนสักแห่งที่สายส่งข้อมูลเกือบที่ความเร็วแสง อย่างไร? กำลังแบกข้อมูลของฉันคืออะไร คลื่นอีเอ็มเท่านั้นที่เดินทางอย่างรวดเร็ว

กฎหมายของโอห์มนั้นยอดเยี่ยม มันบอกคุณว่าถ้าคุณใส่ 1 โวลต์ลงบนตัวต้านทาน 1 โอห์มแล้ว 1 แอมป์จะไหล อย่างไรก็ตามมันซ่อนความจริงที่มืดกว่าที่ดีที่สุดที่เปิดเผยถ้าคุณจินตนาการว่าตัวต้านทาน 1 โอห์มนั้นอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิด 1 โวลต์หลายไมล์และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล

ดังนั้นคุณใช้ 1 โวลต์และในเวลาต่อมาคุณจะเห็นว่า 1 โวลต์กับโหลด 1 โอห์ม - นั่นคือสิ่งที่คุณคิดว่าอาจจะเกิดขึ้น แต่มันซับซ้อนกว่านั้นในไมโครวินาทีที่ใช้เพื่อลงสายเคเบิล

ในความเป็นจริงสายเคเบิล "แจ้ง" แหล่งพลังงาน 1 โวลต์ที่กำลัง 20 mA (สำหรับสายที่มีความต้านทานลักษณะ 50 โอห์มนั่นคือสายโคแอกซ์จำนวนมากมีความต้านทานนี้) ชัดเจน 1 โวลต์ / 50 โอห์ม = 20 mA ดังนั้นในตอนแรกกระแสไฟฟ้าจึงไม่ได้ถูกกำหนดโดยโหลด (ห่างมากเกินไป) แต่โดยขนาดกลางของสายเคเบิล

ดังนั้น 20 mA และ 1 โวลต์พุ่งลงไปในสายเคเบิลเป็นคลื่นอีเอ็ม - สายนี้ทำให้มั่นใจและมีสนาม E และสนาม H เหมือนคลื่นวิทยุจริงส่งไปในอากาศ / บรรยากาศ / สูญญากาศ / กลาง . สูญญากาศมีความต้านทานลักษณะเช่นกัน - มันประมาณ 377 โอห์ม; หมายความว่าอัตราส่วนของฟิลด์ E ต่อฟิลด์ H คือ 377

ทุ่ง E และ H เดินทางไปยังปลายสุดของสายเคเบิลเพื่อรับการต้อนรับด้วยการโหลด 1 โอห์มแล้วสิ่งแปลก ๆ ก็เริ่มเกิดขึ้น หากโหลดที่ปลายสุดคือ 50 โอห์มมันจะเป็น "จุดจบของเรื่อง" แต่เนื่องจากโหลดไม่ตรงกับ "ลักษณะ" ของคลื่น EM คุณจะได้รับการสะท้อนกลับไปยังแหล่งพลังงานและหลังจากนั้นหลายครั้ง - ในที่สุดกระแสไฟฟ้าที่ถูกต้องจะถูกส่งลงสายเคเบิลเพื่อให้เหมาะกับโหลด มันจบลงในไม่กี่วินาที

ดังนั้นจึงเป็นคลื่นอีเอ็มที่เดินทางลงสาย และด้วยเหตุนี้จึงเป็นความคิดที่ดีที่จะพิจารณาการใช้อิมพีแดนซ์ที่ตรงกันเพื่อป้องกันการสะท้อนที่ทำให้เกิดความเสียหายของข้อมูล

เมื่อคุณถามคำถามนี้ในบริบทของพีซีและโมเด็มคำตอบที่ฉันนำเสนอจะถูก จำกัด อยู่ที่โดเมนโทรศัพท์

คุณถูกต้องในคำอธิบายของการส่งค่า "10" จากพีซีของคุณถึงจุดของโมเด็มที่แปลง 1 และ 0 ซึ่งประกอบเป็นค่าไบนารี 00001010 โดยทั่วไปโมเด็มจริง ๆ แล้วแปลง 1 และ 0 เป็นสองที่แตกต่างกัน เสียงเรียกเข้า นี่เป็นเพราะระบบโทรศัพท์ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งและรับรูปคลื่นเสียงเป็นกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ค่าเสียงที่ไม่ต่อเนื่องทั้งสองนี้ (ความถี่ที่แตกต่างกันสองความถี่) ผ่านระบบโทรศัพท์ท้องถิ่นเป็นกระแสที่แปรผันตามเวลา เมื่อได้รับสัญญาณเหล่านี้ที่สำนักงานกลางของ บริษัท โทรศัพท์ท้องถิ่นของคุณ ("CO") (เช่นสถานที่ที่สายโทรศัพท์จากบ้านของคุณเชื่อมต่อ) พวกเขามักจะถูกแปลงเป็นข้อมูลดิจิตอลที่นั่นและส่งผ่านทางสายหลักของประเทศ

โมเด็มที่รับสัญญาณจะรับรู้เสียงเฉพาะสองแบบนี้ (หนึ่งโทนเป็น "ศูนย์" อีกอันคือ "หนึ่ง") และแปลงกลับเป็นสตริงไบนารีของ 1 และ 0 จากนั้นขึ้นอยู่กับพีซีที่เชื่อมต่อกับโมเด็มที่รับเพื่อแปลงค่า 0 และ 1 กลับเป็นค่า 8 บิต

เพื่อที่จะตอบคำถามของคุณเกี่ยวกับสิ่งที่ดำเนินการข้อมูลจริง ๆ มันเป็นกลไกหลายชั้น โมเด็มแปลงค่า 0 และ 1 ไปเป็นสัญญาณที่แตกต่างกันไปตามช่วงเวลาที่ต่างกัน (เสียงสองโทนแสดงโดยแรงดันไฟฟ้าแปรผันตามเวลาแบบอะนาล็อก) จากนั้นกดสัญญาณที่แตกต่างกันในเวลาเหล่านี้ผ่านสายโทรศัพท์ทองแดง โมเด็มจะแปลงสัญญาณแปรผันตามเวลาไปตามกระแสต่าง ๆ เนื่องจากการเชื่อมต่อกับ CO คือสิ่งที่เรียกว่า "กระแสวน" ห่วงโทรศัพท์สายทองแดงในท้องถิ่นของคุณส่งสัญญาณเสียงที่เข้ารหัสด้วยไฟฟ้าเป็นกระแสไฟฟ้าไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าเหล่านี้ไหลอย่างรวดเร็วมากดังนั้น "ข้อมูล" ของคุณ (ซึ่งกระแสที่แปรผันตามเวลา) จะไหลอย่างรวดเร็ว อาจไม่ได้อยู่ที่ความเร็วแสง

เห็นไหม มีสองกลไกในการเล่นที่นี่: ข้อมูลไบนารีถูกแทนด้วยเสียงความถี่เสียงและเสียงจะถูกส่งในรูปแบบของกระแสไฟฟ้า อย่างน้อยนั่นคือวิธีการทำงานระหว่างโมเด็มและผู้ให้บริการโทรศัพท์ของ บริษัท ที่ปลายทั้งสองของการเชื่อมต่อ ในระหว่างผู้บังคับกองร้อยที่เข้าร่วมทั้งสองจะมีกลไกอีกชุดหนึ่งเข้ามาเล่น

นอกจากนี้เพื่อแก้ไขความคิดของคุณข้อมูลไบนารีนั้นถูกเข้ารหัสโดยทั่วไปว่าเป็นระดับแรงดันไฟฟ้าสองระดับในระบบอิเล็กทรอนิกส์ แต่ไม่เสมอไป บางระบบเข้ารหัสข้อมูลเป็นความถี่เช่นเดียวกับโมเด็ม อื่น ๆ เข้ารหัสข้อมูลเป็นเฟสของสัญญาณความถี่คงที่ และยังมีวิธีอื่นอีกสองสามอย่างเช่นกัน

และปล่อยให้คลื่นไฟฟ้าและอุปกรณ์ส่งสัญญาณ E-field ทั้งหมดให้กับนักฟิสิกส์ มันจะสร้างความสับสนให้คุณเมื่อคุณจัดการกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้จริง ในโลกของ EE มันเกี่ยวกับแรงดันและกระแส คุณไม่จำเป็นต้องเข้าใจปรากฏการณ์ที่เกินกว่าสองพารามิเตอร์นี้เพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปส่วนใหญ่