Digamos que eu tenha um fio de cobre curto pelo qual desejo transferir bits. Posso empurrar uma ponta do fio e em pouco tempo (quase à velocidade da luz) a ponta chegará à outra ponta, e então espero um segundo até empurrar a próxima ponta.
Pelo que entendi, a taxa de transmissão neste exemplo é de 1 bit/s e a velocidade de propagação é quase a velocidade da luz.
Já que o bit chegou ao outro extremo tão rapidamente, por que deveria esperar um segundo inteiro antes de transmitir o próximo? Então, vamos acelerar a taxa de transmissão para 1.000 bits/s. Novamente, cada bit alcançará a outra extremidade quase em pouco tempo e esperará cerca de um milésimo de segundo.Existe algum limite para a taxa de transmissão? Por que os cabos Ethernet têm uma taxa de transmissão limitada?
Pelo que li, o comprimento do fio não deveria alterar a taxa de transmissão, mas se eu alongasse o fio de cobre para uma grande distância, demoraria mais para os bits chegarem à outra extremidade, portanto, menos bits chegariam ao destino em um segundo - menor taxa de transmissão. onde estou errado?:(
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O problema com o comprimento e a taxa de bits está intimamente relacionado à forma como os bits são representados.
A descrição a seguir é válida para modulação de amplitude básica que se aplica à sua proposta de "envio de bits através de um cabo". Como @sawdust aponta no comentário abaixo, as redes modernas fazem as coisas de maneira bem diferente [1].
Uns e zeros são expressos por diferentes níveis de tensão. No domínio digital, você pode pensar nisso como os quadrados perfeitos do primeiro gráfico da imagem abaixo.
Agora, se você transferir esse sinal por um cabo, ele ficará distorcido (veja o segundo gráfico). Existem muitos fatores como capacidade e resistência do cabo, interferência eletromagnética, ... Algum engenheiro elétrico pode lhe dar mais detalhes. A questão é que a distorção piora em cabos mais longos. Isso significa que a amplitude do sinal diminuirá e a forma poderá mudar bastante.
No final do cabo, o receptor usará o sinal distorcido para recriar o gráfico quadrado perfeito (veja o terceiro gráfico abaixo). Se o cabo for muito longo e a distorção muito forte (especialmente a amplitude menor), o receptor poderá não ser capaz de dizer como era o sinal original. Então esse é o fator do comprimento do cabo.
O outro problema é o aumento da taxa de bits, pois reduzirá a distância entre os quadrados. A distorção pode tornar impossível saber se havia 1 ou 2 quadrados escondidos no sinal agora distorcido. É por isso que você não pode colocar os bits infinitamente próximos.
No final, você pode escolher: alta distância entre os bits (baixa taxa de bits) e um cabo longo. Ou uma taxa de bits alta e um cabo curto e de alta qualidade (que introduzirá menos distorção e amortecimento).
A figura abaixo deve ajudar a ilustrar como um sinal quadrado irá se deteriorar durante uma transmissão. Não é o melhor exemplo, então se alguém encontrar um melhor, fique à vontade para editar.
[1]: As modernas tecnologias de transmissão utilizam uma onda portadora de alta frequência (um sinal de onda senoidal) e que não contém nenhuma informação em si e a modula. Esta modulação (as mudanças na onda senoidal original) é o que contém a informação real. Em teoria, todos os parâmetros da onda senoidal podem ser usados para transferir informações (frequência, amplitude, fase) e também combinações são possíveis.
No entanto, algumas compensações ainda são válidas:
Por exemplo, na modulação multiamplitude, onde você tem mais de 2 níveis de amplitude diferentes. Você pode usar 2^namplitudes para codificar até nbits dentro de cada símbolo transmitido. Um valor mais alto nmelhora a taxa de bits, mas torna mais difícil distinguir os 2^ndiferentes níveis de amplitude.
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Certamente existe uma taxa máxima de transferência de informações para qualquer fio. Parece que me lembro que costumava haver uma fórmula muito respeitada para calculá-la, mas suspeito que ela tenha sido superada por teorias de informação mais recentes porque não consigo encontrá-la.
Os fatores são muitos, então não é nada fácil - provavelmente não é possível - certamente não para mim!! Para malhar (bem, não é fácil, de qualquer maneira).
Além disso, existem muitos limites práticos para as taxas de transmissão.
A Ethernet estabeleceu limites que são padrões acordados internacionalmente. Isto é para que possam ser incorporados em edifícios (caros) com um desempenho conhecido. O valor nominal do cabo NÃO é a taxa de transmissão máxima, mas sim a taxa máximagarantidotaxa - SE estiver instalado corretamente!!
Limites como ruído externo, desgaste mecânico do plugue e do soquete, ruído de transmissão de qualquer extremidade, dobras do cabo, pressão no cabo, resistência elétrica no cabo e outros componentes. Todas essas coisas e provavelmente mais, prejudicam a capacidade do cabo de receber uma transmissão que pode ser reconstituída de maneira confiável na outra extremidade. Eles também limitam ocomprimentodo cabo. Exceder os parâmetros ou instalar incorretamente resultará em transmissões não confiáveis. É claro que as redes modernas são projetadas para lidar com ruídos de transmissão, mas quanto mais elas têm que lidar, mais lentas e menos confiáveis ficam.