Физическая рабочая парадигма сигнала, передающего провод [дубликат]
Возможный дубликат:
Как сетевая карта работает физически?
Привет,
Это может быть больше вопросом физики, поэтому простить мне, если существует какое-либо неудобство.
Когда я изучаю компьютерные сети, я часто читал что-то вроде этого
для представления сигнала мы помещаем некоторое напряжение в один конец провода, и другой конец обнаружит напряжение и таким образом сигнал.
Таким образом, я задаюсь вопросом, как сигнал точно проходит через провод?
Вот мое текущее понимание на основе моего формального знания об электронике:
Сначала нам нужна близкая схема для ограничивания/содержания электронного поля. Когда мы поместим напряжение в куда-нибудь схемы, электронное поле начнет расти в рамках носителя схемы, этот процесс должен быть с такой скоростью, как скорость света. И поскольку электронное поле создается, электроны в рамках носителя схемы перемещены, и таким образом электронный ток происходит, и после того как электронное течение достаточно сильно, чтобы быть обнаруженным в где-то в другом месте B на полной схеме, затем B знает о том, что произошло в A, и таким образом коммуникация между A и B достигается.
Вышеупомянутое только говорит о процессе отправки одного напряжения через провод. Если существует битовый поток, и мы должны отправить серию напряжений, я не уверен, какое из следующего верно:
2-е напряжение должно только быть отправлено от после того, как 1-е напряжение было обнаружено в B, временной интервал является временем, должен был стимулировать электронное поле в носителе и сформировать обнаруживаемый электронный ток в B.
Несколько различных напряжений могли быть отправлены на проводе один за другим, различные электронные текущие значения будут существовать вдоль провода simutaneously и прибывать в B последовательно.
Я надеюсь, что ясно выразился, и кто-то еще когда-либо обдумывал этот вопрос.
(Я отмечаю этот вопрос с сетевой причиной, которую я не знаю, существует ли более оптимальный вариант.)
Спасибо,
Sam
3 ответа
Я попробую его. Прежде всего понятие разомкнутых и замкнутых цепей работает хорошо только в DC и на частотах, где длина волны сигнала значительно дольше, чем размер схемы. При верхних частотах поведение напряжений и токов становится более сложным.
Что касается отправки битового потока через пару проводов, обе из Ваших альтернатив верны. Шина IEEE 488 (иначе GPIB или ранее, HP-IB) использует Ваш первый метод. Процесс передачи данных использует 8 строк данных и 3 линии квитирования. Отправитель помещает напряжения на 8 строк данных, достаточно долго ждет напряжений для достижения получателя, затем помещает напряжение на одну из линий квитирования, говоря получателю, что данные там. Когда получатель видит напряжение на той линии квитирования, это измеряет напряжения на строках данных и определяет 8 двоичных значений, которые представляют те напряжения. Получатель затем помещает напряжение на другую линию квитирования, чтобы сказать отправителю, что это получило данные и что отправитель может отправить следующие 8 битов. (Квитирование немного более сложно, чем это, но это достаточно близко для этого обсуждения.)
Все это ожидание занимает время и ограничивает скорость передачи данных на шине. Кроме того, максимальная скорость передачи данных становится ниже как расстояние между отправителем и увеличениями получателя, потому что это занимает больше времени у изменений напряжения в перемещении между отправителем и получателем.
Ссылки дальней связи и сети современного компьютера работают больше как Ваш второй метод. Отправитель отправляет много битов вместе как последовательность напряжений на паре проводов. Уровень, на котором отправитель может изменить напряжение на проводах, ограничен пропускной способностью проводной пары, схем передачи отправителя и приемных контуров получателя. Когда пропускная способность компонентов такова, что напряжение может быть изменено быстро, и расстояние между отправителем и получателем является большим, отправитель может отправить много битов в последовательности, прежде чем получатель видел первый бит.
Существует много способов отправить, двоичные значения на паре проводов помимо просто наличия одного напряжения представляют "1", и другое напряжение представляют "0". Например, Вы могли использовать 4 различных напряжения, представляя двоичные значения "00", "01", "10" и "11". На паре проводов, которые позволяют напряжению быть измененным только определенное количество раз, которые секунда, с помощью 4 напряжений вместо всего 2 позволяет Вам отправить вдвое большему количеству битовых значений в данный интервал времени.
У Вас есть два вопроса
Последовательность электрических сигналов проводит провод как несколько маленьких железнодорожных вагонов, одновременно проходящих железнодорожный путь? Или похож на это два мужчины, спешащие концы деревянного полюса?
Сделайте простой мысленный эксперимент - позволяет, переосмысливают Gigabit Ethernet.
Наш кабель Ethernet будет 300 метров длиной. Это будет идеальный проводник, и мы проигнорируем любые законы физики, которые предотвращают распространение сигнала со скоростью света. Таким образом, когда я соединяю один конец провода к моей батарее PP3, сигнал переместится в другой конец, на расстоянии в 300 м, через микросекунду (300 / (3*10^8)). Гигабит означает 10^9 биты секунда, таким образом, через микросекунду я должен отправить 1 000 битов, таким образом, те 1 000 изменений напряжения должны все присутствовать где-нибудь в проводе на 300 м так же, как первый бит достигает другого конца.
Как электрический сигнал проходит через провод
Электрическое поле применяется в концах провода. Это притягивает или отражает соседние носители заряда и заставляет их медленно переместить крошечное расстояние. Для металлических проводов носители заряда являются электронами для других проводников, из которых они могли бы быть положительно заряженными ионами или соединением положительно и отрицательно зарядили ионы, перемещающиеся в противоположные направления одновременно. Носители заряда немного далее вдоль провода затронуты крошечными перемещениями их соседей. Хотя физическое движение носителей заряда является очень медленным, эффект на их соседей происходит чрезвычайно быстро (думайте о колыбели Ньютона). Таким образом крошечное волнение в положении носителей заряда распространяет вдоль провода, пока это не достигает другого конца.
Эту часть вопроса можно было бы лучше спросить относительно https://physics.stackexchange.com/