Bagaimana cara data berjalan di dalam kabel?

Saya tahu ini adalah pertanyaan yang sangat mendasar tetapi jawaban yang dikembalikan oleh google terlalu rumit untuk saya pahami. Saya tidak bertanya tentang modulasi di sini. Yang ingin saya ketahui adalah apa yang sebenarnya membawa data.

Tolong izinkan saya menjelaskan keraguan saya:

Misalkan dari PC saya, jika saya ingin mengirimkan nomor sepuluh. Ini akan dikonversi menjadi biner dan menjadi 00001010. Kemudian akan dikirim ke modem yang akan dikonversi ke sinyal analog. Sinyal analog ini kemudian akan melakukan perjalanan melalui kabel dan mencapai tujuannya di mana ia akan kembali dikonversi ke biner dan pengguna akan menerima nomor tersebut.

Sekarang jika itu adalah sinyal digital, nilainya akan ditransmisikan sebagai kombinasi dari tegangan tinggi dan rendah.

Apa yang mengalir melalui kawat adalah arus.

Bagaimana arus ini membawa data? Arus pada dasarnya adalah elektron yang mengalir.

Kecepatan elektron tergantung pada tegangan yang diberikan (itulah yang saya ingat dari sekolah). Tetapi data saya diterima hampir secara instan.

Jadi jika saat ini membawa data saya, itu tidak akan berjalan secepat ini.

Saya membaca di suatu tempat yang kabel mengirimkan data hampir dengan kecepatan cahaya. Bagaimana?

Apa yang membawa data saya? Hanya gelombang EM yang melakukan perjalanan secepat ini.

Tolong bantu aku. Saya mungkin kehilangan banyak poin dasar di sini. Saya belum mempelajari mode komunikasi.

Bagaimana arus ini membawa data?

Arus dan tegangan tidak dapat dipisahkan. Arus mengalir karena ada tegangan pada kawat, dan ada jalur konduktif dari tegangan itu ke tegangan yang lebih rendah.

Jadi kita dapat mengatakan data dikodekan sebagai pulsa tegangan atau pulsa saat ini, itu tidak masalah. Seringkali tegangan tinggi (5 V) menunjukkan "1" dan tegangan rendah (0 V) menunjukkan "0". Tapi Anda bisa memilih dua tegangan yang Anda suka. 3.3 dan 0 V. 0 dan 3.3 V. -0.8 dan -1.2 V. Menurut apa yang paling cocok dalam desain Anda.

Saya membaca di suatu tempat yang kabel mengirimkan data hampir dengan kecepatan cahaya. Bagaimana? Apa yang membawa data saya? Hanya gelombang EM yang melakukan perjalanan secepat ini.

Cara lain untuk melihat hal-hal adalah bahwa tegangan pada lokasi pada kawat hanyalah cara sederhana untuk melihat fakta bahwa ada medan listrik antara kawat dan segala sesuatu di sekitarnya.

Ketika sebuah sinyal merambat di sepanjang kabel, sebenarnya itu adalah medan elektromagnetik antara kabel dan konduktor "ground" atau "return" terdekat yang merambat. Jadi sebenarnya itu adalah gelombang EM, bukan benda besar (seperti elektron) yang membawa sinyal di sepanjang kawat.

Saya membaca di suatu tempat yang kabel mengirimkan data hampir dengan kecepatan cahaya. Bagaimana? Apa yang membawa data saya? Hanya gelombang EM yang melakukan perjalanan secepat ini.

Hukum ohm itu bagus. Ini memberitahu Anda bahwa jika Anda meletakkan 1 volt melintasi resistor 1 ohm, maka 1 amp akan mengalir. Namun ia menyembunyikan kebenaran yang lebih gelap yang paling baik ditemukan jika Anda membayangkan bahwa resistor 1 ohm berjarak beberapa mil dari sumber 1 volt dan dihubungkan dengan kabel.

Jadi, Anda menerapkan 1 volt dan beberapa waktu kemudian Anda akan melihat bahwa 1 volt melintasi beban 1 ohm - yah itulah yang Anda pikir mungkin terjadi tetapi lebih rumit dari itu dalam mikrodetik yang diperlukan untuk menurunkan kabel.

Pada kenyataannya, kabel "menginformasikan" sumber daya 1 volt yang mengambil 20 mA (ini untuk kabel dengan impedansi karakteristik 50 ohm yaitu banyak kabel coax memiliki impedansi ini). Jelas 1 volt / 50 ohm = 20 mA. Jadi arus pada awalnya ditentukan bukan oleh beban (terlalu jauh) tetapi oleh media kabel.

Jadi, 20 mA DAN 1 volt melaju menuruni kabel sebagai gelombang EM - kabel memastikan ini dan, ada medan E dan medan H seperti gelombang radio nyata yang ditransmisikan ke udara / atmosfer / vakum / medium . Vakum juga memiliki impedansi karakteristik - sekitar 377 ohm; artinya rasio bidang E ke bidang H adalah 377.

E dan H bidang perjalanan ke ujung kabel untuk disambut dengan beban 1 ohm dan kemudian hal-hal aneh mulai terjadi. Jika beban di ujung jauh adalah 50 ohm itu akan menjadi "akhir cerita" tetapi, karena beban tidak cocok dengan "karakteristik" gelombang EM Anda mendapatkan refleksi dikirim kembali ke sumber daya dan, setelah berkali-kali juga- Pada akhirnya arus kanan dikirim ke bawah kabel agar sesuai dengan beban. Semuanya berakhir dalam beberapa mikrodetik.

Jadi, ini adalah gelombang EM yang melewati kabel. Dan, untuk alasan itu, selalu merupakan ide bagus untuk mempertimbangkan penggunaan impedansi pencocokan untuk mencegah refleksi yang menyebabkan kerusakan data.

Karena Anda mengajukan pertanyaan ini dalam konteks PC dan modem, jawaban yang saya sajikan terbatas pada domain telepon.

Anda benar dalam penjelasan Anda tentang mengirim nilai "10" dari PC Anda ke titik modem yang mengkonversi angka 1 dan 0 yang membentuk nilai biner 00001010. Secara umum modem sebenarnya mengubah angka 1 dan 0 menjadi dua berbeda nada audio. Ini pada dasarnya karena sistem telepon dirancang untuk mengirim dan menerima bentuk gelombang audio sebagai arus listrik yang bervariasi. Dua nilai diskrit dari nada audio (dua frekuensi berbeda) melewati sistem telepon lokal sebagai arus yang bervariasi waktu. Setelah sinyal-sinyal ini diterima di kantor pusat perusahaan telepon ("CO") perusahaan lokal Anda (yaitu tempat kabel telepon dari rumah Anda terhubung), sinyal-sinyal tersebut umumnya dikonversi ke data digital di sana dan dikirim melalui jalur trunk nasional secara digital.

Modem penerima yang mengenali dua nada audio spesifik ini (satu nada adalah "nol", yang lain adalah "satu") dan mengubahnya kembali menjadi string biner 1 dan 0. Kemudian, tergantung pada PC yang terhubung ke modem penerima untuk mengubah kembali 0 dan 1 ini menjadi nilai 8-bit.

Sehingga untuk menjawab pertanyaan Anda tentang apa yang sebenarnya membawa data, itu benar-benar mekanisme multi-tier. Modem mengubah 0's dan 1's ke berbagai sinyal waktu yang berbeda (dua nada, diwakili oleh tegangan yang bervariasi waktu analog) dan kemudian mendorong sinyal-sinyal yang bervariasi waktu melalui kabel telepon tembaga ke CO sebagai arus waktu yang bervariasi. Modem mengubah sinyal yang berubah-ubah waktu menjadi arus yang berubah-ubah karena koneksi ke CO adalah apa yang dikenal sebagai "loop saat ini". Lingkaran telepon kawat tembaga lokal ke CO Anda membawa sinyal audio yang dikodekan secara elektrik sebagai arus, bukan tegangan. Arus listrik ini mengalir sangat cepat, sehingga "data" Anda (yang mewakili arus yang berbeda-beda waktu), mengalir dengan sangat cepat. Mungkin tidak dengan kecepatan cahaya,

Kamu melihat? Ada dua mekanisme yang berperan di sini: Data biner direpresentasikan sebagai nada frekuensi audio dan nada ditransmisikan dalam bentuk arus listrik. Setidaknya begitulah cara kerjanya antara modem dan CO perusahaan telepon di kedua ujung koneksi. Di antara kedua CO yang ikut serta, serangkaian mekanisme lain ikut berperan.

Juga untuk memperbaiki pemikiran Anda, data biner memang biasanya dikodekan sebagai dua level tegangan dalam sistem elektronik, tetapi tidak selalu. Beberapa sistem menyandikan data sebagai frekuensi, seperti modem. Lainnya menyandikan data sebagai fase dari sinyal frekuensi konstan. Dan ada beberapa metode lain juga.

Dan serahkan semua hal-hal propagasi gelombang & medan listrik ke fisikawan. Itu hanya akan membingungkan Anda ketika Anda berurusan dengan peralatan elektronik praktis. Di dunia EE ini semua tentang tegangan dan arus. Anda tidak harus memahami fenomena di luar dua parameter ini untuk memahami banyak hal yang terjadi pada perangkat elektronik yang paling umum.