Comment les données voyagent-elles à l'intérieur d'un fil?

Je sais que c'est une question très basique mais les réponses retournées par Google sont beaucoup trop compliquées pour que je puisse les comprendre. Je ne parle pas ici de modulation. Ce que je veux savoir, c'est ce qui transporte exactement les données.

S'il vous plaît laissez-moi vous expliquer mes doutes:

Supposons de mon PC, si je veux transmettre le numéro dix. Il sera converti en binaire et deviendra 00001010. Ensuite, il sera envoyé au modem qui se convertira en un signal analogique. Ce signal analogique se déplacera ensuite sur le fil et atteindra sa destination où il sera à nouveau converti en binaire et l'utilisateur recevra le numéro.

Maintenant, s'il s'agissait d'un signal numérique, la valeur serait transmise sous la forme d'une combinaison de haute et basse tension.

Ce qui traverse le fil est du courant.

Comment ce courant transporte-t-il les données? Le courant circule essentiellement des électrons.

La vitesse des électrons dépend de la tension appliquée (c'est ce dont je me souviens de l'école). Mais mes données sont reçues presque instantanément.

Donc, si mes données étaient à jour, elles ne voyageraient pas aussi vite.

J'ai lu quelque part que les fils transmettaient des données presque à la vitesse de la lumière. Comment?

Qu'est-ce qui porte mes données? Seules les ondes EM voyagent aussi vite.

Aidez-moi, s'il vous plaît. Je manque peut-être beaucoup de points fondamentaux ici. Je n'ai pas étudié les modes de communication.

Comment ce courant transporte-t-il les données?

Le courant et la tension sont inséparables. Le courant circule car il y a une tension sur le fil, et il y a un chemin conducteur de cette tension à une tension inférieure.

On peut donc dire que les données sont encodées sous forme d'impulsions de tension ou d'impulsions de courant, cela n'a pas vraiment d'importance. Souvent, une haute tension (5 V) indique un "1" et une basse tension (0 V) indique un "0". Mais vous pouvez choisir les deux tensions que vous aimez. 3,3 et 0 V. 0 et 3,3 V. -0,8 et -1,2 V. Selon ce qui fonctionne le mieux dans votre conception.

J'ai lu quelque part que les fils transmettaient des données presque à la vitesse de la lumière. Comment? Qu'est-ce qui porte mes données? Seules les ondes EM voyagent aussi vite.

Une autre façon de voir les choses est que la tension à un endroit sur le fil n'est qu'une façon plus simple de voir le fait qu'il y a un champ électrique entre le fil et tout ce qui l'entoure.

Lorsqu'un signal se propage le long d'un fil, c'est en fait le champ électromagnétique entre le fil et un conducteur de «masse» ou de «retour» à proximité qui se propage. C'est donc en fait une onde électromagnétique, et non un objet massif (comme un électron) qui transporte le signal le long du fil.

J'ai lu quelque part que les fils transmettaient des données presque à la vitesse de la lumière. Comment? Qu'est-ce qui porte mes données? Seules les ondes EM voyagent aussi vite.

La loi Ohms est géniale. Il vous indique que si vous mettez 1 volt à travers une résistance de 1 ohm, alors 1 ampère coulera. Cependant, il cache une vérité plus sombre qui est mieux découverte si vous imaginez que la résistance de 1 ohm est à plusieurs kilomètres de la source de 1 volt et connectée par câble.

Donc, vous appliquez 1 volt et quelque temps plus tard, vous verrez que 1 volt à travers la charge de 1 ohm - eh bien c'est ce que vous pensez qui pourrait arriver mais c'est plus complexe que cela en microsecondes qu'il faut pour descendre le câble.

En réalité, le câble "informe" la source d'alimentation 1 volt qu'il faut 20 mA (c'est pour un câble avec une impédance caractéristique de 50 ohms, c'est-à-dire que beaucoup de câbles coaxiaux ont cette impédance). Clairement 1 volt / 50 ohms = 20 mA. Le courant est donc initialement déterminé non pas par la charge (trop éloignée) mais par le milieu du câble.

Ainsi, le 20 mA ET le 1 volt dévalent le câble comme une onde électromagnétique - le câble assure cela et, il y a un champ E et un champ H tout comme une véritable onde radio transmise dans l'air / l'atmosphère / le vide / le milieu . Un vide a également une impédance caractéristique - c'est environ 377 ohms; ce qui signifie que le rapport du champ E au champ H est de 377.

Les champs E et H se rendent à l'extrémité du câble pour être accueillis avec une charge de 1 ohm, puis des choses étranges commencent à se produire. Si la charge à l'extrémité distante était de 50 ohms, ce serait "la fin de l'histoire" mais, parce que la charge ne correspond pas aux "caractéristiques" des ondes EM, vous obtenez une réflexion renvoyée à la source d'alimentation et, après plusieurs fois aussi- En fin de compte, le bon courant est envoyé dans le câble pour s'adapter à la charge. C'est fini en quelques microsecondes cependant.

C'est donc une onde électromagnétique qui descend le long du câble. Et, pour cette raison, il est toujours judicieux d'envisager l'utilisation d'impédances correspondantes pour éviter que les réflexions ne provoquent des altérations des données.

Puisque vous posez cette question dans le contexte d'un PC et d'un modem, les réponses que je présente se limitent au domaine téléphonique.

Vous avez raison dans votre explication de l'envoi de la valeur "10" de votre PC jusqu'au point de conversion des 1 et 0 du modem qui composent la valeur binaire 00001010. En général, le modem convertit en fait les 1 et 0 en deux différents tonalités audio. Cela est essentiellement dû au fait que le système téléphonique a été conçu pour transmettre et recevoir des formes d'onde audio sous forme de courant électrique variable. Ces deux valeurs discrètes de tonalités audio (deux fréquences distinctes) traversent le système téléphonique local comme un courant variant dans le temps. Une fois que ces signaux sont reçus au bureau central de votre compagnie de téléphone locale ("CO") (c'est-à-dire l'endroit où le fil téléphonique de votre maison se connecte), ils sont généralement convertis en données numériques sur place et envoyés sur les lignes nationales nationales numériquement.

Le modem récepteur reconnaît ces deux tonalités audio spécifiques (une tonalité est un "zéro", l'autre est un "un") et les reconvertit en une chaîne binaire de 1 et de 0. Ensuite, c'est au PC connecté au modem récepteur de convertir ces 0 et 1 en 8 bits.

Donc, pour répondre à votre question sur ce qui transporte réellement les données, c'est vraiment un mécanisme à plusieurs niveaux. Le modem convertit les 0 et les 1 en différents signaux variant dans le temps (les deux tonalités, représentées par une tension variant dans le temps analogue), puis pousse ces signaux variant dans le temps à travers les fils téléphoniques en cuivre vers le CO en tant que courants variant dans le temps. Le modem convertit les signaux variant dans le temps en courants variant dans le temps car la connexion au CO est ce que l'on appelle une "boucle de courant". La boucle téléphonique locale en fil de cuivre de votre CO transporte des signaux audio codés électriquement sous forme de courants et non de tensions. Ces courants électriques circulent très rapidement, de sorte que vos «données» (que représente le courant variant dans le temps), circulent très rapidement. Peut-être pas à la vitesse de la lumière,

Tu vois? Il y a deux mécanismes en jeu ici: les données binaires sont représentées quant aux tonalités de fréquence audio et les tonalités sont transmises sous forme de courants électriques. C'est du moins ainsi que cela fonctionne entre le modem et le central téléphonique de la compagnie de téléphone aux deux extrémités de la connexion. Entre les deux OC participants, un tout autre ensemble de mécanismes entre en jeu.

Aussi pour corriger votre réflexion, les données binaires sont en effet généralement codées en deux niveaux de tension dans les systèmes électroniques, mais pas toujours. Certains systèmes codent les données sous forme de fréquences, comme le modem. D'autres codent les données comme la phase d'un signal à fréquence constante. Et il y a aussi quelques autres méthodes.

Et laissez tout ce truc de propagation des ondes électriques et du champ E aux physiciens. Cela ne vous troublera que lorsque vous aurez affaire à un équipement électronique pratique. Dans ce monde d'EE, tout tourne autour des tensions et des courants. Vous n'avez pas besoin de comprendre les phénomènes au-delà de ces deux paramètres pour comprendre une grande partie de ce qui se passe dans la plupart des appareils électroniques courants.