Nie jestem pewien, czy jestem we właściwym miejscu, czy nie, ale pomyślałem, że ktoś tutaj może udzielić dobrej odpowiedzi. Chcę wiedzieć, w jaki sposób energia elektryczna przepływa tak szybko. Na przykład w dzisiejszych grach wideo możesz zastrzelić kogoś na całym świecie, który niemal natychmiast umiera. Jak energia elektryczna jest w stanie to zrobić? Próbowałem google to pytanie, ale znalazłem słabe wyniki, dlatego tu jestem.
20
Odpowiedzi:
To nie jest coś, na co może odpowiedzieć pojedynczy post, jedna osoba. Mam jednak nadzieję, że ta odpowiedź zawiera wystarczającą ilość informacji i linków, które mogą być pomocne.
Ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób sygnały są przesyłane przez Internet. Należy jednak pamiętać, że ze względu na hałas i ogromną liczbę użytkowników ten sam sygnał musi być kodowany, dekodowany, retransmitowany itp., Więc czas potrzebny na przetworzenie jest o wiele rzędów wielkości większy niż faktyczny sygnał elektryczny musi przejść. Pamiętaj też, że w ciągu milisekundy komputer ma bardzo dużo czasu; GeForce Quadro K6000 karta graficzna może wykonywać 5.000.000.000+ operacji zmiennoprzecinkowych w tym dużo czasu (5196 GFLOPS razy 1ms).
Kable przewodzące:
Same elektrony nie poruszają się tak szybko, ponieważ odbijają się wewnątrz kabli przewodzących. Jednak elektryczność nie przemieszcza się w oparciu o elektrony odbijające się od siebie, a raczej odpychające drugie poprzez interakcje elektromagnetyczne:
Załóżmy, że masz 3 elektrony w linii (załóż przestrzeń jednowymiarową). Przesuń trochę trochę pierwszy. Odległość pierwszego do drugiego staje się nieco mniejsza. Siła elektrostatyczna na nich staje się nieco większa. Zgodnie z prawem Coulomba jest to: gdzie:‖F‖jest wielkością siły,kejest stałą Coulomba,q1iq2jest ładunkiem każdej z dwóch cząstek i na końcu
Gdy pierwsza cząstka przesuwa się w kierunku drugiej, siła elektrostatyczna rośnie niemal natychmiast. To powoduje, że druga cząsteczka przesuwa się nieco w kierunku trzeciej itd.
„Niemal natychmiast” w rzeczywistości oznacza „z prędkością światła ” (c=299,792,458m/s ).
W przewodzącym przewodzie znajduje się ogromna liczba elektronów, a fizyka jest nieco bardziej skomplikowana, ale jej sednem jest sygnał, który przechodzi przez przewodnik „prawie natychmiast”, ale wolniej niż .c
Światłowód:
Kable światłowodowe przesyłają sygnały przez fotony zamiast elektronów. Jednak nawet w tym przypadku fotony nie poruszają się w linii prostej. Jednak czas potrzebny fotonowi na przejście przez linię jest nadal bardzo mały w porównaniu z czasem przetwarzania do kodowania i dekodowania sygnałów, a także retransmisji pakietów.
Bezprzewodowy:
Wreszcie, satelity komunikacyjne, a także wiele rodzajów łączy bezprzewodowych są wykorzystywane do przesyłania sygnałów, no cóż, bezprzewodowo z wykorzystaniem dużej liczby protokołów transmisji, modulacji i częstotliwości. W takim przypadku sygnały są przesyłane za pomocą promieniowania elektromagnetycznego . To bardzo złożony temat i nie mogę tego wszystkiego opisać.
Inteligentne sposoby kodowania informacji w sygnałach elektrycznych:
Nie wystarczy, aby impuls napięcia dotarł do drugiego końca drutu; to napięcie jest po to, by przekazać pewne informacje. Akt kodowania informacji poprzez modyfikację sygnału nośnego w oparciu o informacje, które mają być przesłane (przenoszone, stąd nazwa nośna), nazywa się modulacją .
Inteligentne sposoby udostępniania tych samych kanałów:
Wszystkie te kanały komunikacji muszą być połączone, a informacje muszą być przekazywane przez tę rozległą sieć w niezawodny sposób. Początkowo, aby dwa węzły komunikowały się ze sobą, rezerwowałyby szereg kabli tworzących ścieżkę od węzła A do węzła B. Żaden inny węzeł nie byłby w stanie korzystać z tej samej ścieżki. Nazywa się to przełączaniem obwodu . Przełomem, który umożliwił stworzenie tak rozległej sieci, takiej jak Internet, była zdolność wielu węzłów do współdzielenia jednego konkretnego kanału komunikacji. Udostępnianie zostało włączone przez przełączanie pakietów . Zamiast rezerwować obwód tylko dla dwóch węzłów, każdy węzeł sprawdza tylko, czy magistrala jest wolna, a następnie przesyła pakiet zawierający dane i informacje o miejscu docelowym (i kilka innych rzeczy), a następnie zwalnia kanał. Pakiety muszą znaleźć miejsce docelowe, co nazywa się routingiem pakietów, co jest kolejnym wielkim tematem. Routing i potrzeba modulacji to główny powód, dla którego pakiet „dociera” do miejsca docelowego w porównaniu z prędkością przemieszczania się fal elektromagnetycznych. Routing jest również niezbędny, aby wszyscy użytkownicy mogli współistnieć w tej samej sieci.
Internet:
Wszystkie te rzeczy, wraz z wieloma innymi technologiami, są używane razem, aby stworzyć Internet .
Kompensacja opóźnień:
W wielu aplikacjach, w tym w konkurencyjnych grach wideo, kilka milisekund opóźnienia byłoby niedopuszczalne, zwłaszcza gdy serwer musi zarejestrować „trafienie”. Tam właśnie pojawia się kompensacja opóźnienia . Jedna z zastosowanych metod polega na przechowywaniu przez serwer krótkiej historii pozycji każdego elementu i stanu animacji. Następnie wykonaj szereg testów i symulacji fizycznych, aby sprawdzić, czy „uderzenie” miałoby miejsce, gdy gracz „strzelił” z broni, w oparciu o opóźnienie, prędkość i stan animacji każdej istoty plus geometrię świata.
źródło
Być może byłoby to lepsze jako komentarz, ale jest za długie. Chciałem odnieść się do faktu, że twoje stwierdzenia wskazują, że postrzegasz dane, które mają być przekazywane prawie natychmiast, ale żadna z przedstawionych przez ciebie obserwacji w rzeczywistości nie dowodzi, że są one przekazywane w ogóle.
Wspominasz o grach wideo. Twórcy gier są DOBRZE świadomi faktu, że między graczami występuje znaczne opóźnienie, więc wykonali kilka lew. Jednym z nich jest to, że klient zgaduje pewne informacje, których nie otrzymał jeszcze od serwera / innych graczy. Na przykład, twój klient zna pozycję i prędkość przeciwnika, powiedzmy 50 ms temu. Ekstrapoluje więc i mówi: „jeśli jego ruch jest taki, prawdopodobnie jest już tutaj”, i widzisz tę przewidywaną pozycję. Przez większość czasu jest dość dokładny (prawdopodobnie z powodu włożonego w to wysiłku programistów) i wydaje się, że nie ma żadnych opóźnień. Innym razem jest to niedokładne, a dla ciebie wygląda na to, że gracz został postrzelony, kiedy tak naprawdę był w innej pozycji niż przewidywała twoja konsola.
Mówiąc o tym, większość wyświetlaczy pracuje w okolicach 60 Hz, a niektóre robią coś, co nazywa się podwójnym buforowaniem. Nie będę tutaj wchodził w szczegóły, ale wprowadza to opóźnienie do 33 ms między momentem, w którym procesor renderuje ramkę, a faktycznym wyświetleniem. Większość ludzi tego nie zauważa, więc myślę, że rozsądne jest sugerowanie, że nawet jeśli opóźnienie sieci jest równe 33 ms, możesz postrzegać to jako natychmiastowe, nawet bez żadnych sztuczek programistycznych.
Podsumowując, internet niekoniecznie jest „szybki”. Ale mądrzy ludzie robią inteligentne rzeczy, aby wyglądały na szybsze niż w rzeczywistości. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji, możesz rozważyć zapytanie ludzi na gamedev.stackexchange.com .
źródło
Dziwi mnie, że ludzie wymieniają tylko modulację (proces, który modyfikuje „nośnik” o wyższej energii, który można łatwo wypromieniować na duże odległości w funkcji sygnału), jako dodatkowy czynnik, a nie kluczowy element w zwiększaniu ilości danych łączy komunikacyjnych. Pamiętasz te modemy 54kbps na początku Internetu? Kiedy włączyły się modemy ADSL, nastąpił natychmiastowy dwudziestokrotny wzrost prędkości transmisji danych, głównie ze względu na zastosowaną modulację: w przypadku QAM szybkość transmisji bitów stała się wyższa niż szybkość symbolu (zegara) (przy użyciu różnych amplitud i faz), jak dopasowanie większej liczby rzeczy w tym samym wiadrze podróżującym z tą samą prędkością, po prostu wymyślając sprytniejszy sposób ich rozmieszczenia. I jeszcze nie skończyliśmy, wiele innych już istnieje lub jest badanych ...
a) Mapa stanów modulacji QAM , jedna z modulacji RF b) Czym szybkość symboli może różnić się od danych, na przykład z wielopoziomową modulacją amplitudy (przodek FM), jednym ze składników modulacji QAM (drugim jest faza, bardzo związane z FM).
W szczególności w przypadku twojego problemu, oprócz próby przewidzenia, co robią gracze, gry są zazwyczaj renderowane przez twój komputer; przesyłana jest tylko niewielka ilość istotnych informacji, takich jak współrzędne, prędkości itp. Jedna strona prawdopodobnie zawiera znacznie więcej informacji, ale prawdziwym problemem jest opóźnienie (szczególnie dla zapalonych graczy) i kumuluje się wraz z liczbą koncentratorów sygnałów wynikają między innymi z opóźnień propagacji (odległość jest również problemem, ponieważ maksymalna wiarygodna dataata spada ze stratami - które rosną wraz z odległością).
źródło
Internet to sieć wzajemnie połączonych routerów, które przekazują ruch internetowy (pakiety) między nimi za pomocą protokołu routingu, który ogólnie próbuje wybrać najkrótszą / najszybszą trasę. Tak czy inaczej prędkość propagacji sygnałów przez włókno lub elektrodę jest zbliżona do prędkości światła. Jako taki, teoretycznie możesz dostać pakiet z Melbourne w Australii do Angra de Heroismo na Azorach (są to prawie antypody) w około 70ms. Teraz spójrzmy na przykład z prawdziwego świata. Istnieje wywołanie narzędzia „traceroute”, które prześledziło twoje pakiety od routera do routera i wygodnie wyświetla przybliżone opóźnienie między każdym „przeskokiem”. (Zauważ, że im im czas to „podróż w obie strony” - więc teoretycznie jest to połowa w jedną stronę):
Większość routerów jest obecnie podłączonych za pomocą światłowodu - zwłaszcza gdy odległość między routerami jest większa niż kilka 10 lub około 10 metrów, lub gdy prędkości między routerami są wysokie (1, 10 lub nawet 40 Gb / s) - obecnie obejmuje prawie każdy router, który jest częścią Internetu. Godnym uwagi wyjątkiem jest prawdopodobnie domowy router / modem itp.
(Pominąłem przeskoki przechodzące przez intranet mojej firmy).
Zauważysz, że opóźnienia są znacznie dłuższe niż można się spodziewać po „prędkości światła”. Jest to opóźnienie wprowadzone przez routery przekierowujące twoje pakiety. Czasem są szybkie, czasem powolne, szczególnie gdy są obciążone.
Jak widać, większość opóźnień wynika z przekazywania routera, a nie z opóźnień propagacji. Jeśli bawisz się trochę za pomocą narzędzia traceroute (istnieje wiele takich, które można znaleźć w Internecie), przekonasz się, że trasa nie zawsze jest taka sama, a nawet tam, gdzie jest, opóźnienia są wszędzie.
Firmy oferujące gry online hostują swoje serwery w miejscach, w których mają dobre połączenie z Internetem i mogą zawierać umowy z dostawcami usług, aby dać swoim pakietom pierwszeństwo przed innymi. Ponadto niektórzy dostawcy usług internetowych mogą zrobić to samo i dać pierwszeństwo graczom (po cenie!). Jest to możliwe, ponieważ, jak widać, główne opóźnienia dotyczą routerów, a nie światłowodu. W przypadku przesyłania strumieniowego wideo nie ma to znaczenia, w przypadku gier jest to bardzo ważne. W związku z tym dostawcy usług mogą nadawać priorytet pakietom internetowym na podstawie ich zawartości - zwiększać przepustowość wideo, ale z większym opóźnieniem, podczas gdy granie (które nie wymaga dużej przepustowości) może mieć priorytet w kolejce routera dla minimalnych opóźnień.
źródło
Według czego? Najszybsza prędkość, z jaką wpływ może się rozprzestrzeniać, toc ≈ 186 , 000 mil na sekundę. Pakiety danych podróżują wolniej niż światłowód, a routery, przełączniki itp. Mają opóźnienie
Przeniesienie pakietu danych za pośrednictwem infrastruktury internetowej na drugą stronę Ziemi zajmuje prawdopodobnie około 10 sekund lub około milisekund, ale w rzeczywistości jest to „wieczność” w porównaniu z chwilową .
Na przykład niektóre cząstki utworzone w dużym zderzaczu hadronów rozpadają się z grubsza10- 23s .
Innymi słowy, zabicie „wroga” na całym świecie zajmuje około 100 000 000 000 000 000 000 więcej czasu niż potrzeba, aby niektóre cząstki rozpadły się w LHC.
Prawie natychmiast? W porównaniu ze skalami czasowymi niektórych fundamentalnych interakcji cząstek, jest znacznie dłuższy niż obliczony wiek kosmosu w porównaniu z rokiem na Ziemi.
Pomyślałem, że kiedyś będziesz chciał się nad tym zastanowić.
źródło
Elektryczność zasadniczo porusza się z prędkością światła. w Internecie, jedyne rzeczy, które to nieco spowolnią, to sprzęt sieciowy, który kieruje ruchem internetowym między twoim domem a domem przeciwnika na całym świecie: ten sprzęt obejmuje takie rzeczy jak routery, przełączniki i rzeczy, które konwertują elektryczność w światło (światłowód) iz powrotem. Te rzeczy są oparte na technologii, która jest również bardzo szybka (tranzystory, chipy krzemowe i tak dalej), więc efekty są minimalne. To, co masz, to niewielkie opóźnienie informacji tłumaczone z prędkością światła. światło słoneczne potrzebuje 8 minut, aby dotrzeć na Ziemię 93 miliony mil, więc kiedy spojrzysz na to z tej perspektywy, sensowne jest, aby informacje z konsoli do gier „niemal natychmiast”
źródło
Jest to głównie związane z prędkością światła.
Teoretyczny limit Amsterdamu w Nowym Jorku = 40ms
Internetowy limit Amsterdamu w Nowym Jorku = 82ms
Teoretyczny limit Amsterdamu Adelaide = 130ms
Internetowy limit Amsterdamu Adelaide = 320ms
Podczas lotu ptaka z Paryża do Nowego Jorku światło zajmuje około 20ms. więc idealny czas pingowania wynosiłby 40 ms. W szkle światłowodowym światło jest wolniejsze o 31%. Co więcej, światło w światłowodzie odbija się tak \ / \ / \ /, co wydłuża trasę. Dodaj do tego czasy routingu sprzętu. najszybszy ping z Paryża do Nowego Jorku wynosi obecnie około 82ms.
Amsterdam do Adelaide ma 320 ms, za 100 lat, być może będzie zamknięty teoretyczny limit dozwolony przez prawa fizyki, tj. 130 ms, na 1550 km, jest już bliski teoretycznego limitu.
Oto lista prędkości internetu: https://wondernetwork.com/pings
Dodaj do tego pojęcie przepustowości.
Opóźnienie sprzętu w komputerze, ekranie, urządzeniach peryferyjnych, dźwięku, klawiaturze wynosi zwykle około 10 ms. Tak więc najszybszy czas reakcji na zdarzenie występujące na komputerze PC do routera wynosi zawsze mniej niż 20 ms przez DirectX dla każdego transferu danych.
źródło
Ostatecznym powodem, dla którego gry wideo mają tak krótki czas reakcji, jest to, że wszystko odbywa się na komputerze . Gdy kogoś zastrzelisz, komputer zdecyduje, że zabiłeś przeciwnika, i natychmiast wyświetli odpowiedni obraz. Powiadamia także komputer przeciwnika o tym zdarzeniu, ale nie widzisz, że dzieje się to z opóźnieniem. Zazwyczaj obliczenia wykonuje się również na serwerze centralnym po raz drugi, aby zapobiec oszustwom. Jeśli serwer zdecyduje, że tak naprawdę nie zabiłeś przeciwnika, zobaczysz, że wracają do życia po około pół sekundy.
Czas dostawy do sieci może wynosić ponad 300 ms między zdalnymi lokalizacjami, a gry w szybkim tempie byłyby niemożliwe do odtworzenia, gdyby takie opóźnienia występowały przy każdej akcji gracza.
źródło
Gdy czytam stwierdzenia, istnieją dwa (powiązane) pytania o tej samej odpowiedzi: 1) Internet jest w stanie przesyłać dane „szybko”, ponieważ wykorzystuje różne formy elektromagnetycznej transmisji energii (EM), a EM rozprzestrzenia się bardzo szybko ( około 186 000 mil / s), 2) energia elektryczna jest w stanie „płynąć szybko”, ponieważ jest energią elektromagnetyczną, a EM rozprzestrzenia się bardzo szybko.
źródło