Internet med lysets hastighed

Internettet er så langsomt.

I princippet skal den fungere med næsten lysets hastighed, som er over 670 millioner miles i timen. I stedet bevæger internetdata sig 37 til 100 gange langsommere. Den tekniske betegnelse for dette hastighedsgab er “netværksforsinkelse”, den brøkdele af sekundets forsinkelse i en internetforbindelse, når signalet går fra computeren til serveren og tilbage.

Vi kan gøre det bedre, siger Gregory Loughlin, professor i astronomi ved Yale Universitys afdeling for kunst og videnskab. Laughlin siger, at vi kan gøre internettet mindst 10 gange hurtigere, og muligvis 100 gange hurtigere, i USA.

Laughlin og kollegerne P. Breyten Godfrey fra University of Illinois i Urbana-Champaign, Bruce Maggs fra Duke University og Ankit Singla fra ETH Zürich er med til at lede en undersøgelse om, hvad der bremser internettet, og hvad der kan gøres for at rette op på det. Det. Projektet finansieret af National Science Foundation hedder Internet med lysets hastighed.

Forskere siger, at flere nøglefaktorer holder udviklingen af ​​internettet tilbage. For eksempel er netværket af underjordiske fiberoptiske kabelruter, som internettet afhænger af, meget kaotisk. Den sløjfer under motorveje og jernbaneskinner, omkranser vanskeligt terræn som f.eks. bjerge og sender typisk et signal flere hundrede kilometer i den forkerte retning på et tidspunkt under transmissionen.

For det andet selve fiberoptiske kabel, som i det væsentlige er lavet af glas. Internetdata er lysimpulser, der rejser gennem et kabel; lys bevæger sig meget langsommere, når det passerer gennem glas.

Laughlin og hans kolleger siger, at et netværk af mikrobølgeradiotransmissionstårne ​​i USA ville tillade internetsignaler at rejse i en lige linje over luften og fremskynde internettet.

Hvad mere er, siger Laughlin, er ideen allerede blevet afprøvet med succes i begrænset skala. For eksempel byggede aktiehandlere et mikrobølgenetværk mellem Chicago- og New Jersey-børserne for ti år siden for at spare dyrebare mikrosekunder på højfrekvente handelstransaktioner.

I deres endelige konklusioner, som de præsenterede kl 19th USENIX-symposium om design og implementering af netværkssystemer I april fandt Laughlin og hans kolleger ud af, at mikrobølgenetværk pålideligt klarede fiberoptiske netværk – selv i dårligt vejr – og at den økonomiske værdi af mikrobølgenetværk retfærdiggjorde omkostningerne ved at bygge dem.

Laughlin talte for nylig med Yale News om projektet.

Hvordan blev du en del af internettet med lysets hastighed?

Gregory Loughlin: Jeg var interesseret i det økonomiske problem med, hvor “prissætning” forekommer på de amerikanske finansmarkeder. Dette krævede indsamling og sammenstilling af data fra forskellige markeder, såsom futuresmarkeder i Chicagos metroområde og aktiemarkeder i New York-området. Da jeg begyndte at arbejde på problemet [in 2008] det var klart, at selv når der var et stærkt incitament til at minimere latens mellem forskellige steder, pålagde den fysiske telekommunikationsinfrastruktur stadig restriktioner, der forhindrede transmission af signaler ved hastigheder, der nærmede sig lysets hastighed.

Hvad kunne du lide ved dette projekt?

Laughlin: Jeg kan godt lide problemer, hvor fysik, økonomi og geografi krydser hinanden, og problemet med prisfastsættelse er den perfekte sammenstilling af disse områder.

Hvordan adskiller denne tilgang sig fra andre undersøgelser af internetinfrastruktur?

Laughlin: Når man studerer internettets fysiske struktur, er båndbredde ofte en stor bekymring, når det kommer til, hvor meget information pr. sekund, der kan sendes over en given linje. Andet latensarbejde har fokuseret på ideer relateret til præpositionering af information, som er kernen i indholdsleveringsnetværk. I vores arbejde spørger vi os selv: “Hvordan ville løsningen se ud, hvis du ville maksimere hastigheden af ​​små pakketrafikken i hele USA?”

Hvad overraskede dig mest, da du så, at internettet var ved at blive langsommere?

Laughlin: En ting, der er meget velkendt, men som aldrig holder op med at forbløffe mig, er den store mængde information, der kan transmitteres over optiske fibre. Ved at transmittere lys samtidigt i forskellige farveområder er individuelle højt specialiserede strandede glasfibre nu i stand til at transmittere hundredvis af terabit data pr. sekund. Min formative internetoplevelse fandt sted i slutningen af ​​1980’erne og begyndelsen af ​​1990’erne, hvilket er grunden til, at min nuværende Wi-Fi-forbindelse på Yale-kontoret virker meget hurtig. Men det er forbløffende at indse, at en enkelt fiber nu kan overføre data med over en million gange hastigheden af ​​min kontorforbindelse. Så det var overraskende at indse, at med den rigtige hybride infrastruktur kunne internettet være ekstremt hurtigt og i stand til at overføre svimlende mængder data. Men da internettet opstod organisk og ikke ad en forud planlagt top-down vej, viser det sig, at der er alle disse mærkelige lommer med dårlig ydeevne.

Du og dine kolleger har foreslået, at et nationalt netværk af mikrobølgeradiotårne ​​vil gøre internettet hurtigere. Hvorfor er det?

Laughlin: Mens overlejringen af ​​mikrobølgetårne ​​kun ville give en lille, tilsyneladende ubetydelig stigning i gennemløbet for det amerikanske internet, kunne overlejringen håndtere en betydelig del af de mindste og mest latensfølsomme anmodninger. Denne type trafik er forbundet med procedurer, der etablerer en forbindelse mellem to steder og involverer mange rundrejser, der hver optager et lille antal bytes. Ved at sætte fart på dem og tage de mest fysisk direkte ruter, kan du få en 10- til 100-dobling af trafikken, hvor det betyder mest. På den anden side, til applikationer såsom videostreaming, hvor information kan bufres, er der ingen grund til at bruge mikrobølgetårne. Fiber er vejen at gå, hvis du har store bidder af data, der skal overføres.

Hvad ville der kræves, hvad angår omkostninger og engagement, for at etablere et sådant netværk?

Laughlin: I vores artikel har vi lavet en detaljeret model af et nationalt mikrobølgenetværk, der kan transmittere 100 gigabit pr. sekund mellem 120 amerikanske byer med en hastighed, der kun er 5 % langsommere end lysets hastighed i gennemsnit. [which provides the ultimate physical limit]. Dette netværk vil omfatte cirka 3000 mikrobølgetransmissionsstationer. [that use existing towers]og ifølge vores skøn vil dens konstruktion koste flere hundrede millioner dollars.

Er dette prisskilt det værd?

Laughlin: Vi har lavet en detaljeret omkostningsanalyse, og det er klart, at denne type projekter vil give økonomiske fordele. Applikationer dækker hele spektret af ting som telekirurgi, e-handel og spil.

Hvor ofte tænker du på dette, når du downloader et dokument eller navigerer på en hjemmeside?

Laughlin: Kun når siden indlæses langsomt!

Hvordan reagerede du på resultaterne af projektet?

Laughlin: Holdet præsenterede resultaterne på en af ​​de førende netværkskonferencer, og reaktionen var meget positiv. Dette er naturligvis et stort skridt fra teoretisk netværksdesign til praktisk implementering. Men vi føler bestemt, at det er noget, der vil virke, og at det er værd at udvikle.

Add Comment