研究人员表示，一个连接美国120个最大城市的微波网络可能会使人们在很远的距离上近乎实时地在线分享和互动成为可能。如果冠状病毒疫情在网上驱动了你的生活，你可能已经去过了:也许你正在用视频聊天来完成工作或与远方的朋友联系。不管你有多少带宽，一个人说话和其他人听到说话之间的时间差意味着你们一直在互相交谈。当你点击流媒体服务上的play时，会有令人讨厌的延迟，你的电影或电视节目要花很长时间才能加载。或者当你即将在视频游戏中达到一个新的水平，但你的控制器没有及时记录你的动作。
这几分之一秒——不到一眨眼——被称为网络延迟。它是一个信号从你的电脑到服务器来回传输所需要的毫秒时间。距离越大，旅行的时间就越长。
毫秒可能看起来没什么大不了的。但在互联网上，这感觉就像在泥泞中跋涉。它甚至会导致用户失去兴趣或把他们的业务转移到其他地方。
谷歌发现，如果搜索结果慢了0.4秒，他们的用户每天就会少做800万次搜索。根据亚马逊的说法，即使是更小的延迟——额外的十分之一秒——也会让该公司损失1%的销售额，每年损失数亿美元。
杜克大学的计算机科学家Bruce Maggs认为我们可以做得更好。几年前，他和同事们决定接受一项挑战:建设光速互联网。
他们想知道，如果他们能更快地来回获取数据，他们能让网上冲浪感觉更流畅、更无缝，甚至是即时的吗？
该团队于4月6日在华盛顿州伦顿市举行的第19届USENIX网络系统设计与实现研讨会(NSDI 22)上展示了他们的方法。
在由伊利诺伊大学的Brighten Godfrey、耶鲁大学的Gregory拉夫林和苏黎世联邦理工学院的Ankit Singla共同领导的一个项目中，该团队设想了一个横跨美国的网络，其响应速度比普通互联网快10到100倍。
如果部署在120个最大的城市，它可以让85%的美国人选择近实时的远距离连接，就像他们在同一个房间里一样。
麦格斯说，问题是今天的互联网没有针对速度进行优化。
鉴于光速，数据理论上应该能够以每秒30万公里的最高速度传输。这是令人难以置信的每小时6.7亿英里。
以这样的速度，互联网流量应该能够在15毫秒内覆盖洛杉矶和纽约之间2800英里的距离。
但现实要慢很多。Maggs和他的团队表明，在互联网上移动即使是少量的数据——比如说，只是下载一个网页——所花费的时间通常是你预期的37到100倍。
“应该会更快吧？”马格斯说。
他们说，延迟背后的一大罪魁祸首是互联网流量的路由方式。
每当你检查电子邮件、在谷歌上搜索信息或浏览社交媒体时，数据都是通过数十万英里的地下光缆发送和接收的，这些光缆是捆扎在一起的细玻璃线，以光脉冲的形式传输数据。
但是这个系统可能效率很低。地下电缆不得不沿着公路和铁路迂回曲折地绕过群山，蜿蜒穿过风景，这些曲折耗费了宝贵的时间。
从瑞典到克罗地亚的互联网流量——大约1，300英里的行驶距离——可能需要首先通过纽约市的路由器绕8，000英里的大洋。
麦格斯说:“光纤路径几乎不会沿着两个位置之间的直线前进。”。
此外，互联网提供商经常沿着最便宜的路径发送数据，而不是最快的路径，甚至为了省钱而原路返回。
“这意味着道路将更加迂回，”马格斯说。
还有一件事阻碍了我们。当人们谈论光速时，他们通常指的是真空中的光速。当光穿过真空以外的介质时，比如空气、水或玻璃，它会变慢。
光在真空中的速度是每秒30万公里，但在石英玻璃中速度会减慢到这个速度的三分之二，石英玻璃是制造普通光纤电缆的材料。
马格斯说:“这些东西都是相互复合和繁殖的。”。这就是为什么——当谈到信息高速公路上的响应时间时——宇宙速度极限还远未成为现实。但是研究人员发现它的一个小角落变得很近:
2010年代初，一个定制的网络建立起来，将金融交易员在芝加哥商品交易所和新泽西州证券交易所之间来回发送数据的时间缩短了千分之几秒，这条路线大约700英里，穿越六个州。
这段时间人类是察觉不到的。但这足以让交易公司在股票市场上比竞争对手更有优势，在股票市场上，哪怕是提前一毫秒收到数据，都可能决定盈利还是亏损。
通过分析这个专门的网络，该团队想知道他们是否可以使用类似的方法来减少全国范围内的互联网延迟。
麦格斯说，交易网络的部分优势在于数据的传输方式。
它不是埋在地下的电缆，而是通过使用微波无线电传输通过空气传输数据来缩短交易时间，信号在空气中的传播速度比光在光纤中的传播速度快50%。
网络还通过快捷方式节省时间。与光缆不同，光缆必须沿着地形绕过障碍物，微波信号不会弯曲，而是以直线传输。这使得路线更短，使它们可以在千分之八秒内往返于新泽西和风城之间。
在测试中，研究人员发现，即使在恶劣天气下，金融交易员基于微波的网络也比光纤可靠地快，因为下雨会削弱信号塔之间的信号。
这项技术已经有几十年的历史了。该团队的研究表明，类似的东西——配备有来回发送微波信号的天线的塔——可以在美国或欧洲的最大城市建造，并可以将延迟缩小到光速可能达到的5%以内。
假设预算为3000座相距约40至60英里的塔，该团队找到了沿最短路径从一座塔向另一座塔传输信号的最佳方式，并且没有山丘、建筑或树木等物体挡路。
他们发现，只要沿着更直、更直接的路线发送数据，就有可能点击一个网站的链接，并将请求发送到服务器的速度提高三倍。
每千兆字节的估计成本为81美分，这样一个网络的潜在价值将大大超过其价格标签。该团队的成本效益分析表明，对于谷歌这样的公司来说，提供搜索结果的速度只要快200毫秒，就意味着每年增加8700万美元的利润。
但研究人员表示，最令人兴奋的是，相隔数百英里的人们可能会感觉到他们正在实时在线互动和共享信息。
研究表明，少于30毫秒的延迟对大多数人来说太快了，以至于无法察觉。如果科学家能把滞后时间缩短到小于这个时间，他们就能使滞后时间几乎察觉不到。
“我们并不是说我们可以让整个互联网以光速运行，”马格斯说。这是因为虽然微波传输可能比光纤快，但就承载能力而言，它无法与之竞争。
但是对于时间就是一切的应用来说，这样的网络可以以比现有服务更低的成本减少延迟。
对于在线游戏玩家来说，他们不断地发送和接收数据以实时地一起玩游戏，通过他们的网络路由流量可以将延迟时间缩短到今天互联网的三分之一。
马格斯说，以他的音乐家妻子为例，她和她在西海岸的同事可以通过互联网同步演奏，就像在同一个音乐厅一样听到彼此的声音，而不会注意到延迟。
“这有点像决定何时使用美国邮政局，何时使用联邦快递，”Maggs说。“成本和性能有着巨大的差异。你必须选择延迟真正重要的东西。”
如果你只是流媒体电影，你可能不会在意。但对于小时候经常玩多人在线游戏的马格斯来说，“当我向游戏服务器发送命令时，我刚刚按下F键启动了我的相位枪，我希望它尽可能快地运行。”
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