Saya tidak yakin apakah saya berada di tempat yang tepat atau tidak, tetapi saya pikir seseorang di sini mungkin bisa memberikan jawaban yang baik. Saya ingin tahu bagaimana listrik dapat mengalir begitu cepat. Misalnya video game saat ini, Anda dapat menembak seseorang di seluruh dunia dan mereka hampir mati seketika. Bagaimana listrik dapat melakukan ini? Saya mencoba untuk google pertanyaan ini tetapi menemukan hasil yang buruk, itu sebabnya saya di sini.
20
Jawaban:
Ini bukan sesuatu yang bisa dijawab dalam satu posting, oleh satu orang. Namun, saya berharap jawaban ini menyediakan informasi dan tautan yang cukup untuk membantu.
Penting untuk memahami bagaimana sinyal dikirimkan melalui Internet. Namun perlu dicatat bahwa karena kebisingan dan jumlah penggunanya yang sangat besar, sinyal yang sama perlu dikodekan, didekodekan, dikirim ulang, dll. Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pemrosesan adalah banyak urutan besarnya lebih banyak dari yang dibutuhkan sinyal listrik aktual untuk bepergian. Juga ada dalam pikiran di milidetik adalah jumlah waktu yang sangat besar untuk komputer; sebuah GeForce Quadro K6000 kartu grafis dapat melakukan 5.000.000.000+ operasi floating point di banyak waktu (5196 GFlops kali 1ms).
Kabel konduktif:
Elektron sendiri tidak bergerak secepat itu karena terpental ke dalam kabel penghantar. Namun listrik tidak bergerak berdasarkan elektron yang memantul satu ke yang lain, melainkan satu yang menolak yang lain melalui interaksi elektromagnetik:
Katakanlah Anda memiliki 3 elektron sejalan (asumsikan satu ruang dimensional). Pindahkan yang pertama sedikit. Jarak dari yang pertama ke yang kedua menjadi sedikit lebih kecil. Gaya elektrostatik pada mereka menjadi sedikit lebih besar. Menurut Hukum Coulomb itu adalah: mana:‖F‖adalah besarnya gaya,keadalah konstanta Coulomb,q1danq2adalah muatan masing-masing dari dua partikel dan akhirnyaadalah jarak di antara mereka.
Saat partikel pertama bergerak ke arah yang kedua, gaya elektrostatik meningkat hampir secara instan. Ini menyebabkan partikel kedua bergerak sedikit ke arah yang ketiga dll.
"Hampir secara instan" sebenarnya berarti "dengan kecepatan cahaya " ( ).c = 299 , 792 , 458 m / s
Ada sejumlah ekstrim elektron di dalam kawat konduktor dan fisika sedikit lebih rumit tetapi intinya adalah sinyal melintasi konduktor "hampir secara instan" tetapi lebih lambat dari .c
Serat optik:
Kabel serat optik mengirimkan sinyal dengan foton, bukan elektron. Namun dalam kasus ini, foton tidak bergerak dalam garis lurus. Namun, waktu yang diperlukan untuk foton untuk melakukan perjalanan melintasi garis masih sangat kecil dibandingkan dengan waktu pemrosesan untuk menyandikan dan mendekodekan sinyal, serta transmisi ulang paket.
Nirkabel:
Akhirnya, satelit komunikasi serta berbagai jenis tautan nirkabel digunakan untuk mentransmisikan sinyal, juga nirkabel menggunakan sejumlah besar protokol, modulasi dan frekuensi transmisi . Dalam hal ini, sinyal ditransmisikan menggunakan radiasi elektromagnetik . Ini subjek yang sangat kompleks dan saya tidak mungkin membahas semuanya.
Cara cerdas untuk menyandikan informasi menjadi sinyal listrik:
Tidak cukup untuk pulsa tegangan untuk mencapai ujung kabel; tegangan itu ada untuk menyampaikan beberapa informasi. Tindakan pengkodean informasi dengan memodifikasi sinyal pembawa berdasarkan informasi yang akan ditransmisikan (dibawa, maka nama pembawa), disebut modulasi .
Cara cerdas untuk berbagi saluran yang sama:
Semua saluran komunikasi ini perlu disambungkan dan informasi harus melintasi jaringan luas ini dengan cara yang andal. Awalnya, agar dua node berkomunikasi satu sama lain, mereka akan memesan sejumlah kabel yang membentuk jalur dari simpul A ke simpul B. Tidak ada simpul lain yang dapat menggunakan jalur yang sama ini. Ini disebut circuit switching . Terobosan yang membuat jaringan luas seperti internet menjadi mungkin adalah kemampuan banyak node untuk berbagi satu saluran komunikasi tertentu. Berbagi ini diaktifkan dengan pengalihan paket. Alih-alih memesan sirkuit hanya untuk dua node, setiap node hanya memeriksa apakah bus itu gratis, kemudian mentransmisikan paket yang berisi data dan informasi tujuan (dan beberapa hal lainnya) dan kemudian melepaskan saluran. Paket-paket perlu menemukan tujuannya dan ini disebut packet routing , yang merupakan subjek besar lainnya. Routing dan kebutuhan modulasi adalah alasan utama sebuah paket membutuhkan waktu "begitu lama" untuk mencapai tujuannya dibandingkan dengan seberapa cepat gelombang elektromagnetik berjalan. Routing juga perlu bagi semua pengguna untuk hidup berdampingan di jaringan yang sama.
Internet:
Semua hal ini, bersama dengan berbagai teknologi lainnya, digunakan bersama untuk membentuk Internet .
Kompensasi Lag:
Dalam banyak aplikasi, termasuk permainan video kompetitif, penundaan beberapa milidetik tidak dapat diterima, terutama ketika server perlu mendaftarkan "hit". Di situlah kompensasi lag mulai berlaku. Salah satu metode yang digunakan melibatkan server menyimpan sejarah singkat dari setiap posisi entitas dan keadaan animasi. Kemudian lakukan sejumlah tes dan simulasi fisika untuk melihat apakah "hit" akan terjadi ketika seorang pemain "menembakkan" senjata mereka, berdasarkan lag, kecepatan, dan keadaan animasi dari setiap entitas ditambah geometri dunia.
sumber
Mungkin ini akan lebih baik sebagai komentar, tetapi terlalu panjang. Saya ingin menyampaikan fakta bahwa pernyataan Anda menunjukkan bahwa Anda melihat data yang akan dikirim hampir secara instan, tetapi tidak ada pengamatan yang Anda sajikan yang benar-benar membuktikan bahwa data tersebut dikirim dengan cepat.
Anda menyebutkan videogame. Pengembang game BAIK menyadari fakta bahwa ada latensi yang signifikan antara pemain, sehingga mereka melakukan beberapa trik. Salah satunya adalah mereka memiliki dugaan klien tentang informasi tertentu yang belum diterima dari server / pemain lain. Sebagai contoh, klien Anda mengetahui posisi dan kecepatan lawan dari, katakanlah, 50 ms yang lalu. Jadi itu meramalkan dan mengatakan, "jika gerakannya seperti ini, dia mungkin ada di sini sekarang", dan Anda melihat posisi yang diramalkan ini. Sebagian besar waktu, itu cukup akurat (mungkin karena upaya yang dilakukan oleh programmer ke dalam ini), dan itu benar-benar terasa seperti tidak ada latensi. Di lain waktu itu tidak akurat, dan bagi Anda, tampaknya pemain tertembak, padahal sebenarnya dia berada di posisi yang berbeda dari yang diprediksi konsol Anda.
Pada catatan terkait, sebagian besar tampilan berjalan sekitar 60Hz, dan beberapa melakukan sesuatu yang disebut buffering ganda. Saya tidak akan masuk ke rincian di sini, tetapi ini memperkenalkan hingga 33ms latensi antara ketika prosesor membuat bingkai dan ketika itu benar-benar ditampilkan. Kebanyakan orang tidak memperhatikan ini, jadi saya pikir masuk akal untuk menyarankan bahwa meskipun latensi jaringan setara dengan 33 ms, Anda mungkin menganggapnya instan, bahkan tanpa trik pemrograman.
Singkatnya, internet tidak harus "cepat". Tetapi orang-orang pintar melakukan hal-hal pintar untuk membuatnya tampak seolah-olah itu lebih cepat daripada yang sebenarnya. Jika Anda ingin informasi lebih lanjut, Anda dapat mempertimbangkan untuk bertanya kepada orang-orang di gamedev.stackexchange.com .
sumber
Saya terkejut orang hanya menyebut modulasi (proses yang memodifikasi "pembawa" energi yang lebih tinggi yang dapat dipancarkan dengan mudah pada jarak jauh dalam fungsi sinyal) sebagai faktor tambahan daripada elemen kunci dalam meningkatkan datarate tautan komunikasi. Ingat modem 54kbps itu di awal internet? Ketika modem ADSL menendang, ada peningkatan dua kali lipat + datarate langsung, sebagian besar karena modulasi yang digunakan: dengan QAM, bitrate menjadi lebih tinggi daripada simbol (clock) rate (dengan menggunakan berbagai amplitudo dan fase), seperti menyesuaikan lebih banyak hal dalam ember yang sama bepergian dengan kecepatan yang sama, hanya dengan mencari cara yang lebih pintar untuk mengaturnya. Dan kita belum selesai, banyak orang lain sudah ada atau sedang diselidiki ...
a) Menyatakan peta modulasi QAM , salah satu modulasi RF b) Bagaimana laju simbol dapat berbeda dari datarate, misalnya dengan modulasi amplitudo bertingkat (leluhur FM), salah satu komponen QAM (yang lainnya adalah fase, sangat terkait dengan FM).
Khusus untuk masalah Anda, selain mencoba memprediksi apa yang dilakukan para pemain, permainan biasanya diberikan oleh mesin Anda; hanya sejumlah kecil informasi penting yang diangkut seperti koordinat, kecepatan, dll. Satu laman web mungkin memiliki informasi yang jauh lebih banyak dari itu, tetapi masalah sebenarnya adalah latensi (terutama untuk pemain hardcore), dan terakumulasi dengan jumlah hub sinyal Anda datang dari penundaan propagasi, di antara banyak hal lainnya (jarak juga merupakan masalah karena rataate datarate maksimum turun dengan kerugian - yang meningkat seiring jarak).
sumber
Internet adalah jaringan router yang saling terhubung yang meneruskan lalu lintas internet (paket) di antara mereka menggunakan protokol routing yang, umumnya, mencoba mengambil rute terpendek / tercepat.
Sebagian besar router saat ini terhubung melalui serat optik - terutama ketika jarak antara router jika lebih dari 10 atau beberapa meter, atau ketika kecepatan antara router tinggi (1, 10 atau bahkan 40 Gb / s) - saat ini termasuk hampir setiap router yang merupakan bagian dari internet. Pengecualian yang penting mungkin adalah router / modem rumah Anda, dll.
Either way, kecepatan rambat sinyal melalui serat atau calbe listrik dekat dengan kecepatan cahaya. Dengan demikian, secara teori Anda bisa mendapatkan paket dari Melbourne, Australia ke Angra de Heroismo, Azores (ini hampir antipode) dalam waktu sekitar 70 ms. Sekarang mari kita lihat contoh dunia nyata. Ada panggilan utilitas 'traceroute' yang melacak paket Anda dari router ke router dan dengan mudah menampilkan perkiraan penundaan antara setiap 'hop'. (Catat waktu im ms adalah 'pulang pergi' - jadi satu arah setengah dari teori ini):
(Saya telah meninggalkan hop yang melewati intranet perusahaan saya).
Anda akan melihat penundaan jauh lebih lama dari yang Anda harapkan hanya dari 'kecepatan cahaya'. Ini adalah penundaan yang diperkenalkan oleh router yang meneruskan paket Anda. Terkadang mereka cepat, kadang-kadang lambat, terutama ketika mereka sedang di bawah beban.
Seperti yang Anda lihat, sebagian besar penundaan disebabkan oleh penerusan router, bukan penundaan propagasi. Jika Anda bermain-main sedikit dengan alat traceroute (ada banyak yang berbasis web yang dapat Anda temukan online), Anda akan menemukan bahwa rute tidak selalu sama dan bahkan di mana pun, penundaan ada di semua tempat.
Perusahaan game online meng-host server mereka di tempat-tempat di mana mereka memiliki koneksi yang baik ke internet dan dapat melakukan kesepakatan dengan penyedia layanan untuk memberikan prioritas paket mereka di atas yang lain. Juga, beberapa penyedia layanan internet mungkin melakukan hal yang sama dan memberikan prioritas kepada gamer (dengan harga tertentu!). Ini dimungkinkan karena seperti yang Anda lihat, keterlambatan utama ada di router, bukan di fiber. Untuk streaming video, ini tidak masalah, untuk game itu sangat penting. Dengan demikian, penyedia layanan dapat memprioritaskan paket internet berdasarkan konten mereka - memberikan bandwidth video lebih banyak tetapi penundaan tetapi lebih, sementara game (yang tidak membutuhkan banyak bandwidth) dapat diberikan prioritas dalam antrian router untuk penundaan minimum.
sumber
Untuk paket data yang disebarkan melalui infrastruktur internet ke sisi lain Bumi, mungkin diperlukan sekitar 10 milidetik atau lebih, tetapi, pada kenyataannya, itu 'kekekalan' dibandingkan dengan seketika .
Dengan kata lain, dibutuhkan sekitar 100.000.000.000.000.000.000.000 lebih banyak waktu untuk 'membunuh' musuh Anda 'di seluruh dunia daripada yang diperlukan beberapa partikel untuk membusuk di LHC.
Hampir seketika? Dibandingkan dengan skala waktu dari beberapa interaksi partikel mendasar, ini jauh lebih lama daripada usia kosmos yang dihitung dibandingkan dengan satu tahun di Bumi.
Saya pikir Anda mungkin ingin merenungkan ini kapan-kapan.
sumber
Listrik pada dasarnya bergerak dengan kecepatan cahaya. di internet, satu-satunya hal yang akan memperlambat ini sedikit adalah perangkat keras jaringan yang merutekan lalu lintas internet antara rumah Anda dan rumah lawan Anda di seluruh dunia: perangkat keras ini mencakup hal-hal seperti router, switch, dan hal-hal yang mengubah listrik menjadi cahaya (serat) dan kembali. Hal-hal ini didasarkan pada teknologi yang juga sangat cepat (transisters, chip silikon, dan yang lainnya) sehingga efeknya minimal. Jadi yang Anda miliki adalah sedikit keterlambatan dalam informasi yang diterjemahkan dengan kecepatan cahaya. cahaya dari matahari membutuhkan 8 menit untuk menempuh jarak 93 juta mil untuk mencapai bumi, jadi ketika Anda menaruhnya dalam perspektif ini, masuk akal bahwa informasi dari konsol game Anda "hampir secara instan"
sumber
Ini sebagian besar relatif terhadap lightspeed.
Batas teoritis Amsterdam New York = 40ms
Batas internet Amsterdam New York = 82ms
Batas teoretis Amsterdam Adelaide = 130ms
Batas internet Amsterdam Adelaide = 320ms
Dari Paris ke NYC saat burung terbang, cahaya membutuhkan waktu sekitar 20 ms. jadi waktu Ping yang sempurna adalah 40 ms. Dalam kaca serat optik, cahaya lebih lambat 31%. Selanjutnya, cahaya dalam serat optik memantul seperti ini \ / \ / \ / yang membuat rute lebih lama. Tambahkan ke waktu peralatan routing. ping tercepat dari Paris ke New York saat ini sekitar 82ms.
Amsterdam ke Adelaide adalah 320ms, dalam 100 tahun, mungkin itu akan ditutup pada batas teoritis yang diizinkan oleh hukum fisika, yaitu 130ms, untuk 1550km, sudah dekat dengan batas teoritis sudah.
Berikut adalah daftar kecepatan internet: https://wondernetwork.com/pings
Tambahkan itu, gagasan bandwidth.
Latensi peralatan di dalam komputer, layar, periferal, suara, keyboard, biasanya sekitar 10 ms. Jadi waktu respons tercepat untuk peristiwa yang terjadi pada PC Anda, ke router Anda selalu kurang dari 20ms oleh DirectX untuk setiap transfer data.
sumber
Alasan utama mengapa video game online memiliki waktu respons yang begitu cepat adalah karena semuanya dilakukan di komputer Anda . Saat Anda menembak seseorang, komputer Anda memutuskan untuk membunuh lawan Anda, dan langsung menampilkan gambar yang sesuai. Ini juga memberi tahu komputer lawan Anda tentang peristiwa ini, tetapi Anda tidak bisa melihat bahwa ini terjadi dengan penundaan. Biasanya, perhitungan juga dilakukan pada server pusat untuk kedua kalinya, untuk mencegah kecurangan. Jika server memutuskan bahwa Anda sebenarnya tidak membunuh lawan, Anda akan melihat mereka hidup kembali setelah sekitar setengah detik.
Waktu pengiriman jaringan dapat mencapai 300+ ms antara lokasi yang jauh, dan game yang bergerak cepat tidak dapat dimainkan jika penundaan tersebut terjadi pada setiap aksi pemain.
sumber
Ketika saya membaca pernyataan, ada dua pertanyaan (terkait), dengan jawaban yang sama: 1) internet dapat mengirimkan data "cepat" karena menggunakan berbagai bentuk transmisi energi elektromagnetik (EM), dan EM menyebar sangat cepat ( sekitar 186.000 mil / s), 2) listrik dapat "mengalir dengan cepat," karena merupakan energi elektromagnetik, dan EM menjalar dengan sangat cepat.
sumber