mayo 28, 2022

Navegación web que se siente instantánea, incluso cuando no lo es

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Los investigadores dicen que una red de microondas que une las 120 ciudades más grandes de EE. UU. podría hacer posible compartir e interactuar con personas en línea a grandes distancias casi en tiempo real. Crédito: Bruce Maggs

Si la pandemia de coronavirus ha impulsado su vida en línea, probablemente haya estado allí: tal vez use el chat de video para trabajar o conectarse con amigos lejanos. No importa cuánto ancho de banda tengas, el retraso entre una persona que habla y el resto escucha las palabras significa que sigues hablando contigo mismo.

Es el retraso molesto cuando presiona reproducir en su servicio de transmisión, y su película o programa de televisión tarda una eternidad en cargarse. O cuando estás a punto de alcanzar un nuevo nivel en un videojuego, pero tu controlador no registra tus movimientos a tiempo.

Esta fracción de segundo, menos que un abrir y cerrar de ojos, se denomina latencia de red. Este es el tiempo en milisegundos que tarda una señal en viajar desde su computadora a un servidor y viceversa. Cuanto mayor es la distancia, más tiempo se tarda en viajar.

Los milisegundos pueden parecer insignificantes. Pero en Internet, puede sentirse como caminar por el barro. Incluso puede hacer que los usuarios pierdan interés o trasladen su negocio a otro lugar.

Google descubrió que si los resultados de búsqueda se ralentizan cuatro décimas de segundo, sus usuarios realizan ocho millones de búsquedas menos por día. Y según Amazon, incluso los retrasos más pequeños, una décima de segundo adicional, le costarían a la empresa el 1% de sus ventas, o cientos de millones de dólares al año.

El científico informático de Duke, Bruce Maggs, cree que podemos hacerlo mejor. Hace unos años, él y sus colegas decidieron asumir un desafío: construir una Internet a la velocidad de la luz.

Si pudieran hacer que los datos vayan y vengan más rápido, se preguntaron, ¿podrían hacer que la navegación web sea cada vez más fluida, incluso instantánea?

El equipo presentó su enfoque el 6 de abril en el 19º Simposio USENIX sobre diseño e implementación de sistemas en red (NSDI ’22) en Renton, Washington.

En un proyecto codirigido por Brighten Godfrey en la Universidad de Illinois, Gregory Laughlin en Yale y Ankit Singla en ETH Zurich, el equipo visualiza una red que se extiende por todo Estados Unidos y que se encuentra entre 10 y 100 veces más rápido que Internet normal.

Si se implementa en las 120 ciudades más grandes, podría brindar al 85% de los estadounidenses la capacidad de conectarse a grandes distancias casi en tiempo real, como si estuvieran en la misma habitación.

El problema es que Internet de hoy no está optimizado para la velocidad, dijo Maggs.

Dada la velocidad de la luz, teóricamente los datos deberían poder transmitirse a una velocidad máxima de 300.000 kilómetros por segundo. Eso es un alucinante 670 millones de millas por hora.

A este ritmo, el tráfico de Internet debería poder cubrir las 2.800 millas entre Los Ángeles y Nueva York en 15 milisegundos.

Pero la realidad es mucho más lenta. Maggs y su equipo han demostrado que mover incluso pequeñas cantidades de datos a través de Internet, como simplemente descargar una página web, a menudo lleva entre 37 y 100 veces más tiempo de lo esperado.

“Eso debería ser más rápido, ¿verdad? dijo Maggs.

Un gran culpable detrás del retraso, dicen, es cómo se enruta el tráfico de Internet.

Cada vez que consulta su correo electrónico, busca en Google o navega por las redes sociales, los datos se envían y reciben a través de cientos de miles de kilómetros de cables de fibra óptica enterrados, delgadas hebras de vidrio que se agrupan y transmiten datos en forma de pulsos de luz.

Pero este sistema puede ser ineficiente. Los cables enterrados tienen que zigzaguear alrededor de las montañas y abrirse camino a través del paisaje siguiendo carreteras y vías férreas, giros y vueltas que cuestan un tiempo precioso.

El tráfico de Internet que viaja de Suecia a Croacia, una distancia en automóvil de alrededor de 1,300 millas, podría tomar primero un desvío oceánico de 8,000 millas a través de un enrutador en Nueva York.

“Las rutas de fibra casi nunca siguen una línea recta entre dos ubicaciones”, dijo Maggs.

Agregue a eso el hecho de que los ISP a menudo enrutan los datos a lo largo de la ruta más barata, no la más rápida, o incluso retroceden para ahorrar dinero.

“Eso significa que el camino será más tortuoso”, dijo Maggs.

Hay otra cosa molesta. Cuando la gente habla de la velocidad de la luz, normalmente se refiere a la velocidad de la luz en el vacío. Cuando la luz pasa a través de un medio que no sea el vacío, como el aire, el agua o el vidrio, se ralentiza.

La velocidad de la luz en el vacío es de 300.000 kilómetros por segundo, pero se reduce a dos tercios de esa velocidad en el vidrio de sílice, del que están hechos los cables de fibra óptica normales.

“Estas cosas están empeorando y multiplicándose”, dijo Maggs. Por eso, cuando se trata del tiempo de respuesta en la autopista de la información, el límite de velocidad cósmico está lejos de ser una realidad. Pero los investigadores descubrieron que una pequeña esquina se acerca:

A principios de la década de 2010, se puso en marcha una red a medida para reducir el tiempo que tardan los operadores financieros en enviar datos entre la Bolsa Mercantil de Chicago y las bolsas de valores de Nueva Jersey en unas pocas milésimas de segundo, aproximadamente un viaje de 700 millas. cruzando seis estados.

Este marco de tiempo es imperceptible para los humanos. Pero es suficiente para dar a las empresas comerciales una ventaja sobre sus rivales en el mercado de valores, donde recibir datos incluso un milisegundo antes puede ser la diferencia entre obtener ganancias o perder.

Al analizar esta red especializada, el equipo se preguntó si podrían usar enfoques similares para reducir las demoras de Internet en todo el país.

Parte de la ventaja de la red comercial es cómo se transportan los datos, dijo Maggs.

En lugar de cables enterrados, reduce los tiempos de negociación mediante el uso de transmisiones de radio por microondas para transportar datos por el aire, donde las señales pueden viajar un 50 % más rápido que la luz a través de la fibra.

La red también ahorra tiempo con un atajo. A diferencia de los cables de fibra óptica, que deben sortear obstáculos siguiendo la disposición del terreno, las señales de microondas no se doblan, se transmiten en línea recta. Esto acorta los viajes, permitiéndoles viajar de ida y vuelta entre Nueva Jersey y Windy City en ocho milésimas de segundo.

En las pruebas, los investigadores encontraron que la red de microondas de los operadores financieros era más rápida que la fibra, incluso con mal tiempo, cuando la lluvia puede debilitar la señal entre las torres.

La tecnología tiene décadas de antigüedad. La investigación del equipo mostró que algo similar, torres equipadas con antenas que envían señales de microondas de un lado a otro, podría construirse en las ciudades más grandes de los Estados Unidos o Europa, y podría reducir el retraso a menos del 5% de lo que es posible en el velocidad de la luz.

Asumiendo un presupuesto hipotético de 3000 torres espaciadas aproximadamente a una distancia de 40 a 60 millas, el equipo descubrió la mejor manera de transmitir señales de torre a torre a lo largo de los caminos más cortos posibles, y sin cosas como colinas, edificios o árboles que no se interponen. el camino.

El simple enrutamiento de datos a lo largo de rutas más directas, dicen, haría posible hacer clic en un enlace a un sitio web y enviar la solicitud a un servidor tres veces más rápido.

Y a un costo estimado de 81 centavos por gigabyte, el valor potencial de tal red superaría con creces su precio. Los análisis de costo-beneficio del equipo sugieren que para una empresa como Google, entregar resultados de búsqueda solo 200 milisegundos más rápido significaría $ 87 millones en ganancias adicionales por año.

Pero lo más emocionante de esto, dicen los investigadores, es la posibilidad de que las personas separadas por cientos de millas sientan que están interactuando y compartiendo información en línea en tiempo real.

Los estudios sugieren que los retrasos de menos de 30 milisegundos pasan demasiado rápido para que la mayoría de las personas lo noten. Si los científicos pudieran reducir los tiempos de retraso a menos que eso, podrían hacerlos virtualmente imperceptibles.

“No estamos diciendo que podamos ejecutar todo Internet a la velocidad de la luz”, dijo Maggs. De hecho, aunque la transmisión de microondas puede ser más rápida que la fibra, en términos de capacidad de carga, no puede competir.

Pero para aplicaciones en las que el tiempo es crítico, dicha red podría reducir el retraso a un costo menor que los servicios existentes.

Para los jugadores en línea, que constantemente envían y reciben datos para jugar juntos en tiempo real, enrutar el tráfico a través de su red podría reducir la latencia a un tercio de lo que es posible con Internet en la actualidad.

En el caso de su esposa música, dijo Maggs, ella y sus colegas de la costa oeste podían tocar juntos sincronizados a través de Internet y escucharse como si estuvieran en la misma sala de conciertos, sin notar ningún retraso.

“Sería un poco como decidir cuándo usar US Postal y cuándo usar Federal Express”, dijo Maggs. “Hay una gran diferencia en el costo y el rendimiento. Tendrías que elegir solo las cosas donde la latencia realmente importa”.

Si solo está transmitiendo películas, es posible que no le importe. Pero para Maggs, que solía jugar juegos multijugador en línea cuando era niño, “cuando envío mi comando al servidor del juego, donde solo presiono F para activar mis fásers, quiero que vaya lo más rápido posible”.


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Más información:
Debopam Bhattachejee et al, cISP: un proveedor de servicios de Internet a la velocidad de la luz, (2022) está disponible en formato PDF.

Proporcionado por la Universidad de Duke

Cita: Navegación web que parece instantánea, incluso cuando no lo es (13 de abril de 2022) Obtenido el 24 de abril de 2022 de https://techxplore.com/news/2022-04-web-surfing-instantaneous.html

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