假设我有一根短铜线，我想通过它传输数据。我可以在铜线的一端按下一个数据位，很快（几乎是光速）这个数据位就会到达另一端，然后我等一秒钟再按下下一个数据位。
据我了解，这个例子中的传输速率为1bit/sec，传播速度接近光速。
既然一个比特如此快速地到达另一端，为什么我要等待整整一秒钟才能传输下一个比特呢？那么让我们将传输速率提高到 1,000 比特/秒。同样，每个比特几乎立即到达另一端，等待时间约为千分之一秒。传输速率有限制吗？为什么以太网线有传输速率限制？
据我所知，电线的长度不应该改变传输速率，但如果我将铜线延长到很远的距离，那么数据到达另一端就需要更长的时间，因此一秒钟内到达目的地的数据就会更少 - 传输速率更低。我哪里错了？:(
答案1
长度和比特率的问题与比特的表示方式密切相关。
以下描述适用于适用于您提出的“通过电缆发送比特”的基本幅度调制。正如@sawdust在下面的评论中指出的那样，现代网络的做法截然不同[1]。
1 和 0 用不同的电压电平来表示。在数字域中，您可以将其视为下图中第一个图中的完全平方数。
现在，如果你通过电缆传输此信号，它就会失真（见第二张图）。有很多因素，如电缆的容量和电阻、电磁干扰等。一些电气工程师可能会给你更多细节。重点是，电缆越长，失真就越严重。这意味着信号的幅度会减小，形状也会发生很大变化。
在电缆末端，接收器将使用失真信号重新创建完美的方形图（见下方第 3 张图）。如果电缆太长且失真太强（尤其是较小的振幅），接收器可能无法分辨原始信号的样子。所以这就是电缆长度的因素。
另一个问题是比特率的增加，因为它会减少方块之间的距离。失真可能会让人无法分辨现在失真的信号中隐藏着 1 个还是 2 个方块。这就是为什么你不能把比特无限地放在一起。
最后，您可以选择：比特之间的距离大（低比特率）和长电缆。或者高比特率和短而高质量的电缆（这将减少失真和衰减）。
下图应该有助于说明方波信号在传输过程中会如何衰减。这不是最好的例子，所以如果有人找到更好的例子，请随意编辑。
[1]：现代传输技术使用高频载波（正弦波信号），其本身不包含任何信息，并对其进行调制。这种调制（对原始正弦波的改变）才是实际信息。理论上，正弦波的所有参数都可用于传输信息（频率、振幅、相位），也可以进行组合。
然而，一些权衡仍然有效：
例如，在多振幅调制中，您有 2 个以上的不同振幅级别。您可以使用2^n振幅对每个传输符号内的最多 100 位进行编码n。更高的 值n可以提高比特率，但会更难区分2^n不同的振幅级别。
答案2
对于任何给定的线路，肯定存在一个最大信息传输速率。我似乎记得曾经有一个广受推崇的计算公式，但我怀疑它已被更新的信息理论所取代，因为我找不到它了。
但因素很多，所以这绝非易事 - 可能根本不可能 - 对我来说绝对不可能！！解决（好吧，无论如何都不容易）。
此外，传输速率还有许多实际限制。
以太网设定了国际公认的标准限制。这样它们就可以嵌入到具有已知性能的建筑物中（成本高昂）。电缆的额定值不是最大传输速率，而是最大保证率-如果安装正确！！
外部噪声、插头和插座的机械磨损、两端的传输噪声、电缆弯曲、电缆上的压力、电缆中的电阻和其他组件等限制因素。所有这些因素，甚至更多因素，都会影响电缆传输数据的能力，而这些传输数据可以在另一端可靠地重新组装起来。它们还限制了长度电缆的参数。超过参数或安装不当会导致传输不可靠。当然，现代网络的设计可以应对传输噪声，但它们需要处理的噪声越多，速度就越慢，可靠性就越低。