¿Cómo viajan los datos dentro de un cable?

Sé que esta es una pregunta muy básica, pero las respuestas devueltas por Google son demasiado complicadas para que las entienda. No estoy preguntando sobre la modulación aquí. Lo que quiero saber es qué transporta exactamente los datos.

Por favor déjame explicarte mis dudas:

Supongamos desde mi PC, si quiero transmitir el número diez. Se convertirá a binario y se convertirá en 00001010. Luego se enviará al módem que se convertirá en una señal analógica. Esta señal analógica viajará a través del cable y llegará a su destino, donde nuevamente se convertirá en binario y el usuario recibirá el número.

Ahora, si se tratara de una señal digital, el valor se transmitiría como una combinación de alto y bajo voltaje.

Lo que fluye a través del cable es corriente.

¿Cómo transporta esta corriente los datos? La corriente es básicamente un flujo de electrones.

La velocidad de los electrones depende del voltaje aplicado (eso es lo que recuerdo de la escuela). Pero mis datos se reciben casi al instante.

Entonces, si estuviera actual llevando mis datos, no viajaría tan rápido.

Leí en alguna parte que los cables transmiten datos casi a la velocidad de la luz. ¿Cómo?

¿Qué lleva mis datos? Solo las ondas EM viajan tan rápido.

Por favor, ayúdame. Puede que me falten muchos puntos básicos aquí. No he estudiado modos de comunicación.

¿Cómo transporta esta corriente 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 puede elegir los dos voltajes que desee. 3.3 y 0 V. 0 y 3.3 V. -0.8 y -1.2 V. Según lo que funcione mejor en su diseño.

Leí en alguna parte que los cables transmiten datos casi a la velocidad de la luz. ¿Cómo? ¿Qué 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 solo 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 de "tierra" o "retorno" cercano que se propaga. Por lo tanto, en realidad es una onda EM, no un objeto masivo (como un electrón) que transporta la señal a lo largo del cable.

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

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

Entonces, aplica 1 voltio y un tiempo después verá que 1 voltio a través de la carga de 1 ohmio, bueno, eso es lo que cree que podría suceder, pero es más complejo que eso en los microsegundos que se necesita para bajar el cable.

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

Entonces, los 20 mA y el 1 voltio se precipitan por el cable como una onda EM: el cable garantiza esto 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: es de aproximadamente 377 ohmios; lo que significa que la relación del campo E al campo H es 377.

Los campos E y H viajan al extremo más alejado del cable para ser recibidos con una carga de 1 ohm 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, recibirá un reflejo enviado de vuelta a la fuente de alimentación y, después de muchas veces también- De vez en cuando, la corriente correcta se envía por el cable para adaptarse a la carga. Sin embargo, todo ha terminado 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 reflejos que causen corrupción de datos.

Como está haciendo esta pregunta dentro del contexto de una PC y un módem, las respuestas que presento se limitan al dominio telefónico.

Está en lo correcto al explicar el envío del valor "10" desde su PC hasta el punto del módem que convierte los 1 y los 0 que conforman el valor binario 00001010. En general, el módem está convirtiendo los 1 y 0 en dos diferentes tonos de audio 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 donde se conecta el cable telefónico de su casa), generalmente se convierten en datos digitales allí mismo y se envían digitalmente a través de las líneas troncales nacionales.

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

Para responder a su pregunta sobre lo que realmente transporta los datos, es realmente un mecanismo de varios niveles. El módem convierte los 0 y 1 en diferentes señales de tiempo variable (los dos tonos, representados por un voltaje análogo de tiempo variable) y luego empuja estas señales de tiempo variable a través de los cables telefónicos de cobre al CO como corrientes de tiempo variable. El módem convierte las señales que varían en el tiempo en corrientes que varían en el tiempo porque la conexión al CO es lo que se conoce como un "circuito de corriente". El bucle telefónico local de cable de cobre a su CO transporta señales de audio codificadas eléctricamente como corrientes, no 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,

¿Lo ves? Aquí hay dos mecanismos en juego: 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, entra en juego un conjunto completamente diferente de mecanismos.

Además, 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 deje todo ese material de propagación de ondas eléctricas y campos E a los físicos. Solo lo confundirá cuando trabaje 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 mucho de lo que sucede en los dispositivos electrónicos más comunes.