¿Cómo viajan los datos dentro de un cable?

  

¿Cómo esta corriente lleva los datos?

La corriente y el voltaje son inseparables. La corriente fluye porque hay un voltaje en el cable y hay un camino conductor desde ese voltaje a un voltaje más bajo.

Entonces podemos decir que los datos están codificados como pulsos de voltaje o pulsos de corriente, en realidad no importa. A menudo, un alto voltaje (5 V) indica un "1" y un bajo voltaje (0 V) indica un "0". Pero puedes elegir los dos voltajes que quieras. 3.3 y 0 V. 0 y 3.3 V. -0.8 y -1.2 V. De acuerdo con lo que funciona mejor en su diseño.

  

Leí en alguna parte que los cables transmiten datos casi a la velocidad de la luz. ¿Cómo?   ¿Qué es lo que lleva mis datos? Solo las ondas EM viajan tan rápido.

Otra forma de ver las cosas es que el voltaje en una ubicación en el cable es simplemente una forma más simple de ver el hecho de que hay un campo eléctrico entre el cable y todo lo que lo rodea.

Cuando una señal se propaga a lo largo de un cable, en realidad es el campo electromagnético entre el cable y un conductor cercano a "tierra" o "retorno" que se está propagando. Entonces, en realidad es una onda EM, no un objeto masivo (como un electrón) que lleva la señal a lo largo del cable.

  

Leí en algún lugar que los cables transmiten datos casi a la velocidad de   ligero. ¿Cómo? ¿Qué es lo que lleva mis datos? Solo las ondas EM viajan tan rápido.

La ley de ohmios es genial. Le dice que si coloca 1 voltio a través de una resistencia de 1 ohmio, entonces fluirá 1 amperio. Sin embargo, oculta una verdad más oscura que es mejor descubrir si se imagina que la resistencia de 1 ohmio está a varias millas de distancia de la fuente de 1 voltio y está conectada por cable.

Entonces, aplicas 1 voltio y algún tiempo después verás que 1 voltio a través de la carga de 1 ohmio. Bueno, eso es lo que crees que podría pasar, pero es más complejo que en los microsegundos que se tarda en bajar el cable.

En realidad, el cable "informa" a la fuente de alimentación de 1 voltio que está tomando 20 mA (esto es para un cable con una impedancia característica de 50 ohm, es decir, muchos cables coaxiales tienen esta impedancia). Claramente 1 voltio / 50 ohm = 20 mA. Por lo tanto, la corriente se determina inicialmente no por la carga (demasiado lejos) sino por el medio del cable.

Entonces, el 20 mA Y el 1 voltio van hacia abajo del cable como una onda EM: el cable lo asegura y, hay un campo E y un campo H como una onda de radio real transmitida al aire / atmósfera / vacío / medio. Un vacío también tiene una impedancia característica: aproximadamente 377 ohmios; lo que significa que la relación entre el campo E y el campo H es 377.

Los campos E y H viajan al otro extremo del cable para ser recibidos con una carga de 1 ohmio y luego comienzan a suceder cosas extrañas. Si la carga en el extremo lejano fuera de 50 ohmios, sería el "final de la historia" pero, debido a que la carga no coincide con las "características" de la onda EM, se devuelve una reflexión a la fuente de alimentación y, después de muchas veces, también Con el tiempo, la corriente correcta se envía por el cable para adaptarse a la carga. Sin embargo, todo se acaba en unos pocos microsegundos.

Entonces, es una onda EM que viaja por el cable. Y, por esa razón, siempre es una buena idea considerar el uso de impedancias coincidentes para evitar que los reflejos causen daños en los datos.

Ya que está haciendo esta pregunta en el contexto de una PC y un módem, las respuestas que presento están limitadas al dominio del teléfono.

Tiene razón en su explicación de enviar el valor "10" desde su PC hasta el punto en que el módem convierte los 1 y los 0, que constituyen el valor binario 00001010. En general, el módem en realidad está convirtiendo los 1 y los 0 en dos tonos de audio diferentes. Esto se debe básicamente a que el sistema telefónico fue diseñado para transmitir y recibir formas de onda de audio como una corriente eléctrica variable. Estos dos valores discretos de tonos de audio (dos frecuencias distintas) pasan a través del sistema telefónico local como una corriente que varía en el tiempo. Una vez que estas señales se reciben en la oficina central de su compañía telefónica local ("CO") (es decir, el lugar al que se conecta el cable telefónico de su casa), generalmente se convierten a datos digitales allí mismo y se envían a través de las líneas troncales nacionales digitalmente. En el extremo receptor de la llamada telefónica, el CO reconvierte estas señales digitales a una corriente variable en el tiempo para la presentación a las líneas telefónicas de cobre que se dirigen al suscriptor con el módem receptor.

El módem de recepción que reconoce estos dos tonos de audio específicos (un tono es un "cero", el otro es un "uno") y los convierte de nuevo en una cadena binaria de 1 y 0. Luego, depende de la PC conectada al módem receptor para convertir estos 0 y 1 en valores de 8 bits.

De modo que para responder a su pregunta sobre qué es lo que realmente transporta los datos, es realmente un mecanismo de múltiples niveles. El módem convierte el 0 y el 1 en diferentes señales que varían en el tiempo (los dos tonos, representados por un voltaje análogo que varía en el tiempo) y luego envía estas señales que varían en el tiempo a través de los cables telefónicos de cobre al CO como corrientes que varían en el tiempo. El módem convierte las señales variables en el tiempo en corrientes variables en el tiempo porque la conexión al CO es lo que se conoce como un "bucle de corriente". El bucle telefónico local de cable de cobre a su CO transporta señales de audio codificadas eléctricamente como corrientes, no como voltajes. Estas corrientes eléctricas fluyen muy rápidamente, por lo que sus "datos" (que representa la corriente variable en el tiempo), fluyen muy rápidamente. Tal vez no a la velocidad de la luz, pero una fracción significativa de la misma dependiendo de varias condiciones en las líneas de conexión.

¿Lo ves? Hay dos mecanismos en juego aquí: los datos binarios se representan como tonos de frecuencia de audio y los tonos se transmiten en forma de corrientes eléctricas. Al menos así es como funciona entre el módem y el CO de la compañía telefónica en ambos extremos de la conexión. Entre los dos CO participantes, entran en juego otros mecanismos.

También para corregir su pensamiento, los datos binarios se codifican comúnmente como dos niveles de voltaje en los sistemas electrónicos, pero no siempre. Algunos sistemas codifican datos como frecuencias, como el módem. Otros codifican datos como la fase de una señal de frecuencia constante. Y hay algunos otros métodos también.

Y deja toda esa onda eléctrica & Material de propagación del campo E a los físicos. Solo lo confundirá cuando esté tratando con equipos electrónicos prácticos. En este mundo de EE se trata de voltajes y corrientes. No es necesario que comprenda los fenómenos más allá de estos dos parámetros para comprender gran parte de lo que ocurre en los dispositivos electrónicos más comunes.