O paradigma de funcionamento físico de um sinal transmitido por fio [duplicado]

Question

Oi,

Isso pode ser mais uma questão de física, então me perdoe se houver algum inconveniente.

Quando estudo redes de computadores, frequentemente leio algo assim

in order to represent a signal, we place some voltage on one end of the wire and the other end will detect the voltage and thus the signal.

Então, estou me perguntando como um sinal passa exatamente pelo fio ?

Aqui está meu entendimento atual com base no meu conhecimento formal sobre eletrônica:

Primeiramente, precisamos de um circuito próximo para restringir / manter o campo eletrônico. Quando colocamos uma voltagem em algum lugar A do circuito, o campo eletrônico começará a se acumular dentro do meio do circuito, esse processo deve ser tão rápido quanto a velocidade da luz. E como o campo eletrônico está sendo construído, os elétrons dentro do meio do circuito são movidos, e assim a corrente eletrônica ocorre, e uma vez que a corrente eletrônica é strong o suficiente para ser detectada em algum outro lugar B no circuito completo circuito, então B sabe sobre o que aconteceu em A e, assim, a comunicação entre A e B é alcançada.

O texto acima fala apenas sobre o processo de envio de uma tensão simples através do fio. Se houver um fluxo de bits e precisarmos enviar uma série de voltagens, não sei qual das seguintes afirmações é verdadeira:

• A segunda tensão só deve ser enviada de A após a primeira tensão ter sido detectada em B, o intervalo de tempo é o tempo necessário para estimular o campo eletrônico no meio e formar uma corrente eletrônica detectável em B.

• Diversas tensões diferentes podem ser enviadas no fio uma a uma, diferentes valores de corrente eletrônica existirão ao longo do fio simutaneously e chegarão a B sucessivamente .

Espero ter me esclarecido e outra pessoa já refletiu sobre essa questão.

(Eu marquei esta questão com causa de rede, não sei se há uma opção melhor.)

Obrigado,

Sam

    

Answer 1

Eu vou dar uma facada nisso. Primeiramente, os conceitos de circuito aberto e fechado funcionam bem somente em corrente contínua e em freqüências onde o comprimento de onda do sinal é significativamente maior que o tamanho do circuito. Em frequências mais altas, o comportamento das tensões e correntes torna-se mais complicado.

Quanto ao envio de um fluxo de bits através de um par de fios, ambas as alternativas são verdadeiras. O barramento IEEE 488 (também conhecido como GP-IB ou anteriormente, HP-IB) usa seu primeiro método. O processo de transferência de dados usa 8 linhas de dados e 3 linhas de handshake. O remetente coloca tensões nas 8 linhas de dados, aguarda o tempo suficiente para que as tensões cheguem ao receptor e, em seguida, coloca uma tensão em uma das linhas de handshake informando ao receptor que os dados estão lá. Quando o receptor vê a tensão naquela linha de handshake, ele mede as voltagens nas linhas de dados e determina os 8 valores binários que essas voltagens representam. Em seguida, o receptor coloca uma tensão em outra linha de handshake para informar ao remetente que ele recebeu os dados e que o remetente pode enviar os próximos 8 bits. (O aperto de mão é um pouco mais complicado do que isso, mas está perto o suficiente para essa discussão.)

Toda essa espera leva tempo e limita a taxa de dados no barramento. Além disso, a taxa máxima de dados torna-se menor à medida que a distância entre o emissor e o receptor aumenta, porque leva mais tempo para as alterações de voltagem se deslocarem entre o emissor e o receptor.

Links de comunicação de longa distância e redes de computadores modernos funcionam mais como seu segundo método. O remetente envia muitos bits juntos como uma seqüência de voltagens em um par de fios. A taxa na qual o remetente pode alterar a tensão nos fios é limitada pelas larguras de banda do par de fios, pelos circuitos de transmissão do emissor e pelos circuitos receptores do receptor. Quando as larguras de banda dos componentes são tais que a tensão pode ser alterada rapidamente, e a distância entre o emissor e o receptor é grande, o emissor pode enviar muitos bits em sequência antes que o receptor tenha visto o primeiro bit.

Existem muitas maneiras de enviar valores binários em um par de fios, além de apenas uma tensão representar um "1" e outra tensão representar um "0". Por exemplo, você pode usar 4 voltagens diferentes, representando os valores binários "00", "01", "10" e "11". Em um par de fios que permitem que a tensão seja alterada apenas um certo número de vezes por segundo, o uso de 4 tensões em vez de apenas 2 permite que você envie o dobro de valores de bits em um determinado intervalo de tempo.

    

Answer 2

Você tem duas perguntas

Uma sucessão de sinais elétricos passa ao longo de um fio como vários pequenos vagões de trem simultaneamente se movendo ao longo de uma via férrea? Ou é como dois homens empurrando as pontas de um poste de madeira?

Faça um simples experimento mental - vamos reinventar o gigabit ethernet.

Nosso cabo ethernet terá 300 metros de comprimento. Será um condutor perfeito e iremos ignorar quaisquer leis da física que impeçam a propagação de um sinal à velocidade da luz. Então, quando eu conecto uma extremidade do fio à minha bateria PP3, o sinal vai para a outra extremidade, a 300 m de distância, em um microssegundo (300 / (3 * 10 ^ 8)). Gigabit significa 10 ^ 9 bits por segundo, então em um microssegundo eu preciso enviar 1000 bits, então todas as 1000 mudanças de tensão devem estar presentes em algum lugar no fio de 300m, assim como o primeiro bit atinge a outra extremidade.

Como um sinal elétrico passa por um fio

Um campo elétrico é aplicado nas extremidades do fio. Isso atrai ou repele as operadoras de carga próximas e faz com que elas se movam lentamente a uma pequena distância. Para fios metálicos, os transportadores de carga são elétrons; para outros condutores, podem ser íons carregados positivamente ou uma mistura de íons carregados positiva e negativamente, movendo-se em direções opostas simultaneamente. Os portadores de carga um pouco mais ao longo do fio são afetados pelos pequenos movimentos de seus vizinhos. Embora o movimento físico das portadoras de carga seja muito lento, o efeito em seus vizinhos ocorre com extrema rapidez (pense no berço de Newton). Desta forma, uma pequena perturbação na posição dos portadores de carga se propaga ao longo do fio até atingir a outra extremidade.

Essa parte da pergunta pode ser mais bem feita no link

    

Answer 3

Existem várias maneiras de enviar um sinal de informação ao longo de um meio de comunicação. Três maneiras são a) variando a tensão, b) variando a corrente, ec) variando a fase.