전기 속도 및 데이터 전송

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전기가 매우 느린 곳을 읽었습니다 . 그렇다면 구리선의 인터넷 트래픽이 어떻게 그렇게 빠를 수 있습니까? 저수준 데이터 전송 구조에 대한 지식의 차이가 크다고 생각합니다. 어쨌든, 나는 그것을 검색했는데 찾을 수 없었습니까?

networking low-level infrastructure

— 델리 슨
소스

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이것은 결코 대답이 아니며, 물리 교수는 아니지만 여기 에 유용한 전기 속도에 관한 흥미로운 토론 이 있습니다. 관심의 대상으로 일부 "전력선"이더넷 어댑터를 확인하십시오. 집 / 사무실 등의 전력망에서 기가비트 이더넷을 최대 기가비트 속도로 공유 할 수 있습니다. 나는 두 가지의 속도를 비교할 수있는 좋은 방법을 생각할 수는 없지만 관련된 개념을 설명 할 수있는 누군가가있을 수 있습니다.

— Josh

나는 그 개념을 가지고 있지만 상상할 수없는 문제는 : 데이터를 전송할 때 특정 1과 0을 전송하고 싶지 않습니까? 아니면 이보다 더 낮은 수준입니까? 그렇지 않은 경우 원인은 무엇을 전송 중인지 어떻게 지정할 수 있습니까?

— Delison

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전자 는 와이어를 매우 느리게 표류 하지만 신호 (또는 에너지)는 빛의 속도에 가깝게 전파 됩니다 .

— sblair

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@Delison-1과 0을 전송하는 것과 같은 것은 없습니다. 그것들 은 전달 되는 것을 해석 하는 문제입니다 . 와이어의 전류를 변화시키고 X 볼트를 초과하는 모든 것이 1로 간주되고 Y 볼트 아래의 모든 것이 0으로 간주 될 것이라고 미리 동의 한 경우 이는 아날로그에 대한 상호 해석 표준 (일명 "프로토콜")입니다 이진 정보를 생성하는 실제적인 것. 벽에 막대기를 던져서 측정 할 수도 있습니다. 10cm보다 긴 것은 1이됩니다. 작은 일 것 0 바이너리 데이터는 해석 보내거나 저장되지 않습니다.

— Nathan Long

또한보십시오 : programmers.stackexchange.com/a/132705/7217

— Nathan Long

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전선의 전기는 본질적으로 전자와 같은 전하 운반체의 움직임입니다. 이들은 매우 느리게 움직입니다.

그러나 전선의 한쪽 끝에서 전압이 변경되면 전선의 다른 쪽 끝에서 거의 즉시 해당 변화가 발생합니다.

매우 긴 호스 파이프를 생각하십시오. 수도꼭지를 켤 때 파이프가 비어 있으면 파이프가 다른 쪽 끝에서 나오기 전에 물이 채워지는 데 몇 초가 걸릴 수 있습니다. 파이프에 이미 물이 채워져있는 경우 탭을 돌리면 즉시 물이 파단됩니다.

전압은 대략 압력과 유사합니다. 물의 변화는 물이 움직이는 것보다 빠르게 물이 가득 찬 파이프를 통해 전달 될 수 있습니다.

— RedGrittyBrick
소스

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모두가 인터넷 "튜브"가 아니라 전선, 롤 .... 일련의 알고 en.wikipedia.org/wiki/Series_of_tubes

— 모압

Heh, Tubes ... 우리가 정보 누출 을 가지고 있고 배관공이 말해 주듯이, 가장 중요한 개념은 "Stuff Runs Downhill"입니다.

— Fiasco Labs

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+1. 또한 음파는 비슷합니다. 음파는 초당 약 343 미터의 공기를 통해 이동합니다. 공기 자체가 그렇게 빨리 움직인다면 그것은 당신을 날려 버릴 것입니다. 대신에, 공기 분자는 차례로 서로에 대해 두드리며, 그 속도로 에너지를 차례로 전송하며, 각각의 개별 분자는 대부분 그대로 유지됩니다.

— Nathan Long

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실제로 몇 년 전에이 정확한 질문에 대한 블로그 게시물 을 작성했습니다 .

기본적으로, 개별 전자는 초당 수 밀리미터 만 움직이지만 서로 충돌하는 "신호"는 그것보다 훨씬 빠르게 움직입니다 (광속의 큰 부분) .

튜브를 통해 서로 충돌하는 전자

볼이 튜브에 매우 느리게 들어가는 방법에 유의하십시오. 그러나 볼이 들어간 "신호"(튜브 아래로 퍼지는 힘)는 그보다 훨씬 빠르게 움직입니다. 와이어로 움직이는 전자는 매우 유사한 방식으로 작동합니다.

— BlueRaja-대니 Pflughoeft
소스

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도체에서 전자가 움직이는 속도는 비교적 느리지 만, 정보는 전기의 파동에 의해 도체 쌍이나 공기에 전달되며,이 파동은 매우 빠른 속도로 이동합니다. 동축 케이블의 2/3입니다.

밧줄을 잡고 한쪽 끝을 무언가에 붙이거나 친구가 잡고 있으면 밧줄 끝을 위아래로 빠르게 뒤집습니다. 밧줄에서 물결이 일어나서 끝에서 다른 쪽 끝으로 빠르게 이동합니다. 그러나 로프 입자는 매우 빠르게 움직이지 않습니다.

또 다른 예는 파도입니다. 쓰나미는 시간당 수백 마일로 이동하지만 파도를 치는 물은 그렇게 빨리 움직이지 않습니다.

— garyjohn
소스

파도 활동에서, 물 입자는 파도의 최대 깊이에 도달 할 때까지 지름이 강하하는 표면 근처의 더 큰 원에서 원으로 이동합니다 (해일 = 지진 / 지질 임펄스에 의해 여기 된 물 기둥의 깊이). 전기에서 전자는 도체에서 한 원자에서 다른 원자로 만 움직입니다. 실제로 매우 작은 움직임이지만 전자 운동의 연속은 거의 전체 속도로 전체 도체를 통해 확장됩니다. 공기 / 진공에서 전파는 90도 간격으로 한 쌍의 교류 전기장과 자기장으로 이동합니다.

— Fiasco Labs

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전기 자체는 가벼운 x 속도 계수 의 속도로 전선을 통과 합니다. 따라서 75 % 속도 계수를 가진 저렴한 RG-58 동축 케이블은 빛의 속도의 75 %에서 전파를 전송할 수 있습니다.

정보를 전송하기 위해 DC 전류 만 사용하는 것이 아니라 교류 또는 DC 전압 (변조)에 영향을 미치는 교류를 사용하기 때문에 혼란이 발생합니다. 사용 된 각 전송 매체는 작동 할 최대 주파수를 갖습니다. 스위칭 DC 5-50wpm (접지선이있는 극에 매달린 전선)을 사용하는 전신, 표준 POTS 라인은 4kHz (실드가있는 농촌 병렬 2 쌍 케이블)를 통과 할 수 있으며 DSLAM에 가까운 DSL 라인은 2MHz (트위스트 페어를 통과 할 수 있음) DSLAM to house), CAT5 이더넷 트위스트 페어 케이블 100MHz 등. 전형적으로, 전송 매체가 지원할 수있는 주파수가 높을수록,이를 통과 할 수있는 데이터 속도가 더 높다.

전기는 동일한 속도로 케이블을 통과하지만 점점 더 높은 스위칭 속도는 점점 더 많은 정보를 전달합니다.

정보를 전송하기 위해 전기를 사용하는 이러한 개념 외에도 사용되는 변조 유형이 있습니다.

가까이에, 간단한 구형파 직렬이 잘 작동 할 수 있습니다. 많은 맛이 있습니다. TTL은 0-5 볼트 시프트를 사용하고 RS-232는 포지티브 및 마이너스 3-15V 사이의 전압 스윙을 사용합니다. 등

POTS 전화선의 경우 구형파를 전송하면 작동하지 않으므로 회선의 특성으로 인해 사인파로 변환되므로 진폭 변조, 주파수 시프트, 위상 시프트 또는 QAM에서 사용되는 이러한 조합과 같은 다양한 변조 방식이 사용됩니다. 데이터 속도를 150bps에서 56kbps로 늘리는 데 사용됩니다.

DSL은 POTS보다 훨씬 높은 주파수에서 작동하며 Discrete Multi-tone이라는 변조 기술을 사용하고 여러 반송파 주파수에서 작동합니다 (무선 AM 대역을 생각하고 모든 방송국을 한 번에 수신하며, 각 방송국은 데이터 신호를 운반하고 다른 방송국을 결합 함) end) 위상 및 진폭 시프트 변조를 사용하여 1-7Mbps의 데이터 속도에 도달합니다.

여기에는 로컬 루프가 포함됩니다. 인터넷 백본에 들어가면 디지털 신호 (DS) 및 광학 캐리어 (OC) 미디어와 같은 항목을 사용하여 여러 채널에서 PCM (Pulse Code Modulation) 기술을 사용하여 트래픽을 이동하기 시작합니다. 이것들은 네트워크의 진정한 디지털 부분입니다. 다시 한 번 트래픽은 거의 광속으로 이동하지만 데이터 속도는 사용중인 주파수 및 변조 기술에 따라 다릅니다.

부록 : 전자는 한 원자에서 다른 원자로 1 분 거리로 이동합니다. 우리가 전기로 인식하는 전류 흐름은 도체의 길이에 걸쳐 한 원자에서 다른 원자로 이동하는 거의 순간적인 전자 캐스케이드입니다.

— 피아 스코 연구소
소스

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-1이 있기 때문에, 많은 upvotes을 가지고 확실하지 왜 1.그냥 자신의 전기-연구를 시작하는 사람에게 횡설수설처럼 읽을 것, 그리고 2.문제와 아무 상관이있다 (충전 사업자가 느린 이동하면 왜 그렇게 빨리 신호 이동을한다 ) , 부록 제외

— BlueRaja-Danny Pflughoeft

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부록은 주제에 관한 것이지만 잘못되었습니다. 구리 (및 다른 금속)에서, 원자가 전자 (전류를 운반하는 전자)는 원자에 결합되지 않으며 원자에서 원자로 이동하지 않는다. 대신, 결정 구조 전체에서 자유롭게 움직입니다. 그 자유는 정확히 금속이 전기를 잘 전도하는 이유입니다. 설명 된대로 동작하는 물질 (전자가 원자에서 원자로 뛰어 들어야하는 곳)을 절연체라고합니다.

— MSalters 2019