Ссылки и скорости передачи

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? :(

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.

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.