Ссылки и скорости передачи

2

Допустим, у меня есть короткий медный провод, через который я хочу передавать биты. Я могу немного толкнуть один конец проволоки, и в мгновение ока (почти со скоростью света) бит достигнет другого конца, а затем я подожду секунду, пока не нажму следующий бит.

Как я понимаю, скорость передачи в этом примере составляет 1 бит / с, а скорость распространения почти равна скорости света.

Поскольку бит достиг другого конца так быстро, почему я должен ждать целую секунду перед передачей следующего? Итак, давайте увеличим скорость передачи до 1000 бит / с. Опять же, каждый бит почти мгновенно достигнет другого конца и будет ждать около одной тысячной секунды. Есть ли ограничение на скорость передачи? Почему кабели Ethernet имеют ограниченную скорость передачи?

Как я читал, длина провода не должна изменять скорость передачи, но если бы я удлинил медный провод на большое расстояние, битам потребовалось бы больше времени, чтобы добраться до другого конца, таким образом, меньше битов дойдет до места назначения в секунду - более низкая скорость передачи. где я не прав? :(

Noam Solovechick
источник
Странная вещь в электричестве состоит в том, что бит / электрон, который вы нажимаете на одном конце, не тот, который выходит на другом. Вы добавляете один конец к одному & amp; один из дальнего конца «выпадает» для компенсации. Люблю магию;)
Tetsujin
Lol @Tetsujin - это как волшебство :) - Ноам: все зависит от качества кабеля и других факторов, таких как помехи и длина кабеля. Например, почему оптическое волокно намного лучше, чем медный провод ...
Kinnectus
Еще более странно - электроны текут в обратном направлении; поэтому, чтобы передать свой бит, вы должны попросить другой конец добавить новый электрон… так как он узнает, когда добавить один, прежде чем вы спросите? Если он уже знал, то он должен ожидать вашего запроса со скоростью, превышающей скорость света. Все звучит немного квантово для меня;)
Tetsujin
1
"почему я должен ждать целую секунду, прежде чем передать следующую?" - Вам нужно что-то, чтобы отправить каждый бит с заданной скоростью, и что-то на другом конце, чтобы получить это. Электроника для модуляции данных, а затем демодуляции сигнала имеет конечную скорость. Ваша концепция хороших прямоугольных волн для цифровых данных не существует в проводах передачи.
sawdust

Ответы:

3

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.

enter image description here

[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.

Slizzered
источник
2
«Единицы и нули выражаются различными уровнями напряжения». - Вы описываете амплитудную модуляцию, которая используется только на платах и ​​в схемах медленной и короткой передачи, таких как RS-232 и IEEE-1284. Современная высокоскоростная связь использует фазу и многоуровневую амплитуду для модуляции цифровых данных на аналоговой несущей, например, QAM а также РАМ ,
sawdust
0

Там, безусловно, есть максимальная скорость передачи информации для любого данного провода. Кажется, я помню, что когда-то существовала уважаемая формула для ее расчета, но я подозреваю, что ее обогнали новые теории информации, потому что я не могу ее найти.

Факторов много, поэтому это совсем не просто - вероятно, не возможно - конечно, не для меня! Чтобы работать (ну, не так легко, в любом случае).

Кроме того, существует множество практических ограничений скорости передачи.

Ethernet установил ограничения, которые являются международными стандартами. Это делается для того, чтобы их можно было встроить в здания (дорого) с известной производительностью. Номинальное значение кабеля НЕ является максимальной скоростью передачи, а является максимальной гарантированный Оцените - ЕСЛИ он установлен правильно!

Ограничения, такие как внешний шум, механический износ вилок и розеток, шум передачи с обоих концов, изгибы кабеля, давление на кабель, электрическое сопротивление в кабеле и других компонентах. Все эти вещи и, возможно, больше, влияют на способность кабеля принимать передачу, которую можно надежно соединить на другом конце. Они также ограничивают длина кабеля. Превышение параметров или неправильная установка приведут к ненадежной передаче. Конечно, современные сети спроектированы так, чтобы справляться с шумом передачи, но чем больше им приходится иметь дело, тем медленнее и менее надежными становятся вещи.

Julian Knight
источник