Veriler bir kablo içinde nasıl seyahat eder?

Bunun çok temel bir soru olduğunu biliyorum ama google tarafından verilen cevaplar anlayamayacak kadar karmaşık. Burada modülasyon hakkında soru sormuyorum. Bilmek istediğim veriyi tam olarak taşıyan şey.

Lütfen şüphelerimi açıklamama izin verin:

On numarayı iletmek istersem bilgisayarımdan varsayalım. İkili biçime dönüştürülecek ve 00001010 olacaktır. Daha sonra analog sinyale dönüştürülecek olan modeme gönderilecektir. Bu analog sinyal daha sonra telin üzerinden geçecek ve tekrar ikili sayıya dönüştürülecek ve kullanıcı numarayı alacak olan hedefine ulaşacaktır.

Şimdi dijital bir sinyal olsaydı, değer yüksek ve düşük voltajın bir kombinasyonu olarak iletilirdi.

Telden geçen akım akımdır.

Bu akım verileri nasıl taşır? Akım temelde akan elektronlardır.

Elektronların hızı uygulanan voltaja bağlıdır (okuldan hatırladığım budur). Ancak verilerim neredeyse anında alınır.

Yani şu an verilerimi taşıyor olsaydı bu kadar hızlı gitmezdi.

Kabloların neredeyse ışık hızında veri ilettiği bir yerde okudum. Nasıl?

Verilerimi taşıyan nedir? Sadece EM dalgaları bu kadar hızlı seyahat eder.

Lütfen bana yardım et. Burada birçok temel noktayı kaçırıyor olabilirim. İletişim modlarını incelemedim.

Bu akım verileri nasıl taşır?

Akım ve voltaj ayrılmaz. Akım akıyor çünkü kabloda bir voltaj var ve bu voltajdan daha düşük bir voltaja kadar iletken bir yol var.

Verilerin voltaj darbeleri veya akım darbeleri olarak kodlandığını söyleyebiliriz, gerçekten önemli değil. Genellikle yüksek voltaj (5 V) bir "1" ve düşük voltaj (0 V) bir "0" gösterir. Ancak istediğiniz iki voltajı seçebilirsiniz. 3.3 ve 0 V. 0 ve 3.3 V. -0.8 ve -1.2 V. Tasarımınızda en iyi olana göre.

Kabloların neredeyse ışık hızında veri ilettiği bir yerde okudum. Nasıl? Verilerimi taşıyan nedir? Sadece EM dalgaları bu kadar hızlı seyahat eder.

Bir şeye bakmanın bir başka yolu, tel üzerindeki bir konumdaki voltajın, tel ile etrafındaki her şey arasında bir elektrik alanı olduğu gerçeğine bakmanın daha basit bir yoludur.

Bir sinyal bir tel boyunca yayıldığında, aslında tel ile yayılan yakındaki bir "toprak" veya "geri" iletken arasındaki elektromanyetik alandır. Yani aslında bir EM dalgasıdır, sinyali tel boyunca taşıyan devasa bir nesne (elektron gibi) değildir.

Kabloların neredeyse ışık hızında veri ilettiği bir yerde okudum. Nasıl? Verilerimi taşıyan nedir? Sadece EM dalgaları bu kadar hızlı seyahat eder.

Ohm kanunu harika. 1 ohm'luk bir dirence 1 volt koyarsanız 1 amperin akacağını söyler. Ancak, 1 ohm direncin 1 volt kaynaktan birkaç mil uzakta olduğunu ve kabloyla bağlandığını hayal ederseniz, daha iyi ortaya çıkarılan daha koyu bir gerçeği gizler.

Yani, 1 volt uygularsınız ve bir süre sonra 1 ohm yükte 1 volt görürsünüz.

Gerçekte, kablo 1 voltluk güç kaynağını 20 mA aldığını "bildirir" (bu 50 ohm karakteristik empedanslı kablo içindir, yani birçok koaks kabloda bu empedans vardır). Açıkça 1 volt / 50 ohm = 20 mA. Böylece akım başlangıçta yük tarafından değil (çok uzakta), ancak kablonun ortamı tarafından belirlenir.

Böylece, 20 mA VE 1 volt kabloyu EM dalgası olarak aşağıya iner - kablo bunu sağlar ve hava / atmosfer / vakum / ortama iletilen gerçek bir radyo dalgası gibi bir E alanı ve bir H alanı vardır. . Bir vakumun da karakteristik empedansı vardır - yaklaşık 377 ohm; yani E alanının H alanına oranı 377'dir.

E ve H alanları, 1 ohm'luk bir yük ile karşılanacak kablonun uzak ucuna gider ve sonra garip şeyler olmaya başlar. Uzak uçtaki yük 50 ohm olsaydı, "hikaye sonu" olurdu, ancak yük EM dalgası "özelliklerine" uymadığı için güç kaynağına geri gönderilen bir yansıma alırsınız ve birçok kez- sonunda doğru akım yüke uyacak şekilde kablodan aşağı doğru gönderilir. Her şey birkaç mikrosaniye içinde olsa da.

Yani, kablodan geçen bir EM dalgasıdır. Bu nedenle, veri bozulmalarına neden olan yansımaları önlemek için eşleşen empedansların kullanımını düşünmek her zaman iyi bir fikirdir.

Bu soruyu bir PC ve modem bağlamında sorduğunuz için, sunduğum cevaplar telefon alanıyla sınırlı.

PC'nizden "10" değerini, 00001010 ikili değerini oluşturan 1'leri ve 0'ları dönüştüren modem noktasına kadar gönderme açıklamasında haklısınız. Genelde modem aslında 1'leri ve 0'ları iki farklıya dönüştürüyor. ses tonları. Bunun temel nedeni, telefon sisteminin ses dalga formlarını değişen bir elektrik akımı olarak iletmek ve almak için tasarlanmış olmasıdır. Bu iki ayrı ses tonu değeri (iki farklı frekans), yerel telefon sisteminden zamanla değişen bir akım olarak geçer. Bu sinyaller yerel telefon şirketinizin merkez ofisinde ("CO") (yani evinizdeki telefon kablosunun bağlandığı yer) alındığında, genellikle orada dijital verilere dönüştürülür ve ulusal ana hatlar üzerinden dijital olarak gönderilir.

Alıcı modem bu iki özel ses tonunu tanır (bir ton "sıfır", diğeri "bir") ve bunları tekrar 1 ve 0'lık bir ikili dizeye dönüştürür. Daha sonra, bu 0'ları ve 1'leri 8 bitlik değerlere dönüştürmek alıcı modeme bağlı PC'ye bağlıdır.

Verileri gerçekte neyin taşıdığıyla ilgili sorunuzu yanıtlamak için, bu gerçekten çok katmanlı bir mekanizmadır. Modem, 0'ları ve 1'leri farklı zaman değiştiren sinyallere (benzer bir zaman değişken voltajı ile temsil edilen iki ton) dönüştürür ve daha sonra bu zaman değiştiren sinyalleri zamana bağlı akımlar olarak bakır telefon telleri aracılığıyla CO'ya iletir. Modem, zamanla değişen sinyalleri zamanla değişen akımlara dönüştürür, çünkü CO bağlantısı "akım döngüsü" olarak bilinir. CO'nuzun yerel bakır telli telefon döngüsü elektrikle kodlanmış ses sinyallerini voltaj olarak değil akım olarak taşır. Bu elektrik akımları çok hızlı akar, bu nedenle zaman değişkenli akımın temsil ettiği "verileriniz" çok hızlı akar. Belki ışık hızında değil,

Anlıyorsun? Burada çalınan iki mekanizma vardır: İkili veriler, ses frekansı tonları olarak temsil edilir ve tonlar elektrik akımları şeklinde iletilir. En azından bağlantının her iki ucunda da modem ve telefon şirketi CO'su arasında böyle çalışır. Katılan iki CO arasında başka bir dizi mekanizma devreye girer.

Düşüncelerinizi düzeltmek için, ikili veriler gerçekten de elektronik sistemlerde iki voltaj seviyesi olarak kodlanır, ancak her zaman değil. Bazı sistemler verileri modem gibi frekanslar olarak kodlar. Diğerleri verileri sabit bir frekans sinyalinin fazı olarak kodlar. Ve birkaç yöntem daha var.

Ve tüm bu elektrik dalgası ve E-alan yayılımını fizikçilere bırakın. Sadece pratik elektronik ekipmanlarla uğraşırken sizi karıştırır. Enerji Verimliliği dünyasında her şey voltaj ve akımlarla ilgilidir. En yaygın elektronik cihazlarda neler olup bittiğini anlamak için bu iki parametrenin ötesindeki fenomenleri anlamak zorunda değilsiniz.