Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Метавселенная как она меняет наш мир

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
☆
При целевых настройках MSFS требует почти в 25 раз больше пропускной способности в час, чем Fortnite, и в пять раз больше, чем Roblox. Это объясняется тем, что игра отправляет на устрой­ство пользователя не данные о том, как, например, изменить кон­фигурацию или цвет предварительно загруженного дома, а данные о точных размерах, плотности и окраске многокилометрового облака или почти точную копию береговой линии Мексиканского залива. Однако, чтобы упростить удовлетворение этой потребности в дан­ных, создатели игры используют такие способы, которые не будут работать для метавселенной.
MSFS требует больших массивов данных, но не требует особой скорости. Как и в реальном мире, пилоты в MSFS не могут мгно­венно телепортироваться из Нью-Йорка в Новую Зеландию, разгля­деть в деталях Олбани-стрит на Манхэттене с высоты 10 000км или снизиться с эшелона на взлетно-посадочную полосу за пару минут. Это дает пользовательскому устройству довольно много времени на загрузку необходимых данных — и даже возможность спрогно­зировать, какие данные будут необходимы, и начать их загрузку еще до того, как игрок выберет пункт назначения. Даже если эти данные не поступят вовремя, последствия этого незначительны: некоторые здания на Манхэттене могут не сразу быть цифровыми двойниками своих реальных аналогов, а генерироваться процедурно и по мере по­ступления данных отрисовываться все более детально и реалистично.
Наконец, виртуальный мир MSFS больше похож на диораму, чем на бурлящий жизнью и непредсказуемый Стрит Нила Стивенсона. Отправка пользователям такого рода данных, которые трудно пред­сказать и которые имеют в разы больший объем, чем визуальные детали бизнес-парка или леса, будет требовать значительно большей пропускной способности, чем 1 Г б в час. Это подводит нас к следу­ющему и, возможно, наименее понятному элементу подключения к интернету — сетевой задержке, или латентности.

Задержка
Понятия пропускной способности и латентности часто смешиваются, и эта ошибка вполне объяснима: то и другое определяет, сколько данных может быть отправлено или получено в единицу времени. Классический способ различить их — сравнить интернет-соедине­ние с автострадой. Пропускная способность — это количество полос,
СЕТ

СОЗДАНЕ МЕТАВСЕЛЕННО
а латентность — скоростной режим. Чем больше на автостраде полос, тем больше автомобилей могут проехать по ней без заторов. Но если автострада имеет низкое ограничение по скорости — например, из-за большого количества поворотов или низкого качества дорожного покрытия, — поток автомобилей будет двигаться медленно даже при небольшой загруженности. С другой стороны, на автостраде с высокой допустимой скоростью, но всего с одной полосой посто­янные заторы будут неизбежны, поскольку максимальный скорост­ной режим только возможен, но не гарантирован.
Проблема с визуализируемыми в реальном времени виртуаль­ными мирами заключается в том, что из одного пункта назначения в другой отправляется не один автомобиль, а сплошной поток свя­занных между собой автомобилей (помните о важности непрерыв­ного соединения), причем в обоих направлениях. Отправить эти ав­томобили заранее невозможно, поскольку их контент генерируется за миллисекунды до того, как они отправятся в путь. Более того, нам нужно, чтобы автомобили двигались с максимально возможной ско­ростью и никогда не направлялись по другому маршруту (это может увеличить время в пути даже при сохранении максимальной скоро­сти и, таким образом, нарушить непрерывность передачи).
Создание глобальной системы, которая удовлетворяла бы этим требованиям и поддерживала их, — серьезный вызов. Как я объяс­нил в части I, сегодня онлайн-сервисы редко нуждаются в сверхниз­кой задержке. Неважно, сколько времени пройдет между отправкой сообщения в WhatsApp и получением уведомления о прочтении — 100 , 200 мс или даже две секунды. Также неважно, сколько времени пройдет между нажатием пользователем кнопки «пауза» на YouTube и остановкой видео — 20 , 150 или 300 мс. Большинство пользова­телей, вероятно, даже не заметят разницы между 20 и 50 мс. Когда вы смотрите Netfl ix, гораздо важнее, чтобы видео воспроизводилось стабильно, а не без задержки. И хотя задержка в ходе видеозвонка в Zoom раздражает, участники легко с ней справляются: они просто немного ждут после того, как говорящий умолкает. Даже задержка в 1 секунду (1000 мс) вполне терпима.
Но при интерактивном опыте человеческий порог в отношении задержки оказывается чрезвычайно низким. Пользователь должен инстинктивно чувствовать, что его действие немедленно порождает реакцию, — а ответ с задержкой означает, что игра реагирует на ста­рые решения уже после того, как были приняты новые. Если вы
играете против пользователя, имеющего меньшее время задержки, у вас может возникнуть впечатление, будто ваш противник обладает суперскоростью или даром предвидеть будущее, благодаря чему спо­собен парировать удар, который вы еще даже не нанесли.
Вам когда-нибудь доводилось смотреть видео, где видеоряд и аудиоряд немного рассинхронизированы? Обычный человек не за­мечает рассинхронизации, если звук опережает видео менее чем на 45мс или отстает менее чем на 125 мс (что в сумме дает нам 170мс). Пороги приемлемости, как их обычно называют, еще шире и состав­ляют 90 мс для опережения и 185 мс для запаздывания (всумме 275мс). Имея дело с цифровыми кнопками, такими как кнопка паузы на YouTube, обычный человек считает, что его клик не сработал, только если ответ запаздывает на 200–250 мс. Однако в играх, таких как Fortnite, Roblox или Grand Theft Auto, заядлые геймеры замечают уже задержку в 50 мс (большинство издателей игр рассчитывают, что задержка будет составлять не более 20 мс) и даже обычные игроки винят в своих промахах не собственную неопытность, а задержку, если та превышает 110 мс 3. При задержке в 150 мс и больше игры, требу ющие быстрого отклика, попросту неиграбельны.
Как обстоит ситуация с сетевой латентностью на практике? В США медианное время, которое занимает отправка данных из одного го­рода в другой и обратно, составляет 35 мс. Между многими парами городов — особенно с высокой плотностью населения и пиками интенсивного трафика (например, между Сан-Франциско и Нью­Йорком по вечерам) — оно заметно больше. Более того, этот пока­затель относится только к транзитному времени между городами или крупными центрами обработки данных. К нему нужно добавить еще транзитное время на участке между центром и пользователем, где проблемы со скоростью встречаются чаще всего. Сети в густона­селенных городских кварталах, локальные сети, сети в кондоминиу­мах часто прокладываются из медного кабеля с ограниченной про­пускной способностью, а не из оптоволокна и легко перегружаются в часы пик. Те, кто живет за пределами крупного города, могут на­ходиться на самом конце такой медной кабельной сети длиной в де­сятки и даже сотни километров. Если же последний отрезок пути приходится на беспроводную связь, то 4G добавляет еще до 40до­полнительных миллисекунд.
Несмотря на эти проблемы, время передачи туда-обратно в США обычно находится в пределах порога приемлемости. Однако все

СЕТ

СОЗДАНЕ МЕТАВСЕЛЕННО
соединения страдают от джиттера — колебаний задержки в до­ставке пакетов относительно медианы. Хотя б льшая часть джит­тера плотно распределена вокруг медианной задержки, нередки и резкие скачки, когда задержка превышает медиану в несколько раз из-за непредвиденной перегрузки где-то по пути , в том числе в сети конечного пользователя в результате помех от других электронных устройств или потому , что кто-то из членов семьи или соседей запу­стил стриминговую передачу или загрузку видео. Даже кратковре­менный всплеск джиттера может помешать в динамичной игре или привести к разрыву сетевого соединения. Еще раз повторю: сего­дняшние сети ненадежны.
Чтобы справиться с задержкой, индустрия онлайн-игр разрабо­тала целый ряд частичных и обходных решений. Например, много­пользовательские игры с самой высококачественной визуализацией организуются «поматчам» на основе региональных серверов. Огра­ничивая список игроков только теми, кто живет на северо-востоке США, в Западной Европе или Юго-Восточной Азии, издатели игр могут свести к минимуму задержку в каждом регионе. Поскольку игра — это развлечение и в онлайн-игры обычно играют с одним­тремя друзьями, такая кластеризация работает достаточно хорошо. Люди редко стремятся играть с конкретным человеком, живущим на расстоянии нескольких часовых поясов, и обычно им все равно, где живут их неизвестные противники (вбольшинстве случаев с ними не удается даже поговорить).
Чтобы обеспечить синхронизацию и последовательность игро­вого процесса и удержать игроков в игре, многопользовательские онлайн-игры также используют так называемый сетевой код. Напри­мер, сетевой код может дать команду устройству игрока (скажем, консоли PlayStation 5)искусственно задерживать рендеринг вводов его владельца до прибытия вводов противника с самой долгой за­держкой. Это раздражает игроков, поскольку их мышечная память настроена на низкую задержку, но это решение работает. Метод от­ката работает более изощренно. Если ввод оппонента задерживается, устройство игрока продолжает игру исходя из ожидаемых им дей­ствий оппонента. Если же оказывается, что оппонент сделал что-то другое, устройство пытается отмотать анимацию назад и затем вос­произвести ее «правильно».
Хотя эти обходные решения довольно эффективны, они плохо масштабируются. Сетевой код хорошо работает для игр, где действия
игрока достаточно предсказуемы, таких как симуляторы вождения, или где требуется синхронизация для относительно небольшого числа игроков, как в большинстве файтингов. Однако , когда нужно правильно спрогнозировать и синхронизировать поведение десят­ков игроков, особенно в случае виртуального мира в жанре песоч­ницы с облачным стримингом данных об окружа ющей среде и объ­ектах, сложность возрастает экспоненциально. По оценкам компании Subspace, занима ющейся созданием современных сетевых техноло­гий, только три четверти американских домохозяйств с широкопо­лосным доступом в интернет имеют возможность стабильно (нода­леко не без проблем) находиться в сегодняшних виртуальных мирах с высококачественной визуализацией в реальном времени, таких как Fortnite и Call of Duty, а на Ближнем Востоке доля таких домохозяйств не превышает одной четверти. Причем соответствовать требованиям по приемлемому порогу задержки здесь недостаточно. Subspace установила, что увеличение или уменьшение задержки в среднем на 10мс соответственно уменьшает или увеличивает еженедельное игровое время на 6%. Более того, эта корреляция сохраняется даже ниже того порога, на котором задержку сети могут почувствовать самые заядлые геймеры: если латентность соединения снижается с 25 до 15мс, они тоже начинают тратить на игру в среднем на 6% больше времени. Другие виды бизнеса редко имеют дело с такой чувствительностью; а поскольку успех видеоигр зависит от вовле­ченности игроков, латентность заметно влияет на доходы индустрии.
Может показаться, что эта проблема имеет отношение только к играм, но не к метавселенной. Кроме того, она затрагивает только часть игр. Многие популярные игры, такие как Hearthstone или Words with Friends, либо используют ходы по очереди, либо асинхронны, тогда как синхронные игры, например Honor of Kings и Candy Crush, не нуждаются ни в идеальной визуализации, ни в милли­секундной реакции на ввод. Однако метавселенная требует мини­мальной задержки. Для человеческого общения невероятно важны даже небольшие изменения в выражении лица. Мы также очень чувствительны к малейшим несоответствиям в мимике и пробле­мам с синхронизацией — вот почему мы спокойно воспринимаем мимику персонажей мультфильмов Pixar, но нас мгновенно оттал­кивает сгенерированное компьютерной графикой фотореалистич­ное лицо человека с, например, не совсем правильным движением губ (аниматоры называют это «эффектом зловещей долины»). Даже

СЕТ

СОЗДАНЕ МЕТАВСЕЛЕННО
разговор с собственной матерью с 100-миллисекундной задерж­кой может вызвать неприятные чувства. Взаимодействия в мета­вселенной могут не быть такими же чувствительными ко времени, как полет пули, однако они требуют передачи намного б льших объемов данных. А как вы помните, пропускная способность сети вместе с задержкой определяют, сколько информации может быть передано в единицу времени.
Социальные продукты также напрямую зависят от того, сколько человек ими пользу ется. Хотя в большинстве многопользовательских игр люди играют с людьми, находящимися в том же часовом поясе, интернет-коммуникация часто охватывает весь земной шар. Как уже было сказано выше, доставка данных с северо-востока на юго­восток США может занимать 35 мс. Доставка с континента на кон­тинент занимает еще больше времени. Медианное время доставки с северо-востока США в Северо-Восточную Азию составляет целых 350–400 мс, а от пользователя к пользователю еще больше: от 700мс до целой секунды. Что, если бы FaceTime или Facebook позволяли вам общаться только с членами семьи и друзьями, находящимися в пределах 500км от вас, или работали бы только тогда, когда вы находитесь дома? Если компания хочет использовать иностранную или удаленную рабочую силу в виртуальном мире, задержка в пол­секунды неприемлема. А ведь каждый дополнительный пользова­тель, присутству ющий в виртуальном мире, только увеличивает сложность синхронизации.
Опыт, связанный с использованием устройств дополненной ре­альности, предъявляет особенно строгие требования к задержке, поскольку он основан на движениях головы и глаз. Если вы носите очки, то считаете само собой разумеющимся, что при повороте го­ловы глаза немедленно адаптируются, получают фотоны за 0,00001мс и показывают вам новую картинку. А если бы эта новая визуальная информация поступала с задержкой в 10–100 мс?..
Задержка — самое большое препятствие на пути к созданию метавселенной. Отчасти проблема заключается в том, что сегодня очень немногие сервисы и приложения требуют доставки данных со сверхнизкой задержкой и это усложняет задачу для сетевых операторов и технологических компаний, ориентированных на об­мен информацией в реальном времени. Хорошая новость в том, что по мере строительства метавселенной инвестиции в интернет­инфраструктуру с более низкой задержкой данных будут расти.
Однако борьба с задержкой затрагивает не только наши кошельки, но и законы физики. Как сказал генеральный директор одного ве­дущего издателя видеоигр с облачным стримингом: «Мыведем по­стоянную битву со скоростью света. Но скорость света была и оста­нется непреодолимой». Подумайте, как трудно отправить даже один байт из Нью-Йорка в Токио или Мумбаи со сверхнизкой задерж­кой. Чтобы преодолеть расстояние в 11 000 или 12 500км, даже свету требуется 40–45 мс. Физика Вселенной превзошла целевой минимум для видеоигр всего на 10–20%. Звучит так, будто мы не сильно проигрываем законам физики. Но на практике мы зна­чительно отстаем от идеала в 40–45 мс. Средняя задержка пакета, отправленного из центра обработки данных Amazon на северо-во­стоке США (который обслуживает Нью-Йорк) в центр обработки данных Юго-Восточной Азии и Тихоокеанского региона (Мумбаи или Токио), составляет 230 мс.
Причин такой задержки много. Одной из них является кварцевое стекло. Многие считают, что данные по оптоволоконным кабелям пе­редаются со скоростью света, однако они одновременно правы и нет. Сами световые лучи движутся со скоростью света — которая, как из­вестно, является постоянной, — однако они движутся не по прямой линии, даже если сам кабель проложен по прямой. Это связано с тем, что все стеклянные волокна, в отличие от космического вакуума, пре­ломляют свет. Таким образом, луч все время отскакивает от одного края волокна к другому, из-за чего траектория его движения похожа на частый зигзаг. В результате пройденный им путь удлиняется по­чти на 31%. Это дает нам задержку в 58–65 мс.
Кроме того, большинство интернет-кабелей прокладывают не по прямой. Их маршрут определяется международным правом, географическими препятствиями и анализом затрат и выгод. В ре­зультате между многими странами и крупными городами нет прямой связи. Например, Нью-Йорк соединен прямым подводным кабелем с Францией, но не с Португалией. Трафик из США идет напрямую в Токио, но, чтобы добраться до Индии, ему нужно переключиться с одного подводного кабеля на другой в Азии или Австралии. Теоре­тически из США в Индию можно проложить прямой кабель, но для этого его придется прокладывать по суше через Таиланд или по дну моря вокруг него, что увеличит расстояние на сотни или даже ты­сячи километров — и решит только проблему передачи от побере­жья до побережья.

СЕТ

СОЗДАНЕ МЕТАВСЕЛЕННО
Рис.1. Карта подводных кабелей
Глобальный доступ в интернет обеспечивают почти
500 подводных кабелей и 1250 наземных станций
TeleGeography
Как ни странно, улучшить интернет-инфраструктуру внутри страны сложнее, чем международную. Прокладывая кабель по суше, необ­ходимо обходить стороной обширную транспортную инфраструк­туру (автострады и железные дороги), многочисленные населенные пункты (каждый со своими политическими процессами, интересами и мотивациями) и природоохранные территории. Проложить кабель под водой в международных водах куда проще, чем через горный массив, находящийся местами в государственной и местами в част­ной собственности.
Термин «опорная сеть интернета» может создавать впечатление, будто речь идет о в значительной степени спланированной и частично объединенной кабельной сети. На самом же деле опорная сеть интер­нета представляет собой вольное объединение частных сетей. Эти сети создавались не с прицелом на эффективность в национальном масштабе, а исходя из местных потребностей. Например, частная сетевая компания-оператор могла проложить оптоволоконную ли­нию между двумя пригородами или даже между двумя бизнес-пар­ками. Учитывая стоимость разрешений и экономию от встраивания в уже начатый проект, кабель между городами часто прокладывался не по прямой линии и не единовременно, а вместе со строительством другой инфраструктуры.
Таким образом, передача данных между двумя городами, напри­мер Нью-Йорком и Сан-Франциско или Лос-Анджелесом и Сан-Фран­циско, может осуществляться по нескольким различным соединен­ным между собой сетям, где ни один из сегментов (так называемый хоп) не был проложен так, чтобы минимизировать расстояние или транзитное время между двумя пунктами. В результате данные мо­гут проходить значительно бóльший путь, чем фактическое геогра­фическое расстояние между сервером и пользователем.
Эта проблема усугубляется протоколом граничного шлюза BGP, одним из основных протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Протокол BGP (см . главу 3)служит своего рода авиадиспетчером для передаваемых в интернете данных, помогая каждой сети опре­делить, через какую сеть маршрутизировать данные дальше. Однако он делает это, не зная, что это за данные, в каком направлении они передаются и насколько они важны. Он использует довольно стан­дартизированную методологию, где основной приоритет отдается дешевизне.
Набор правил BGP отражает исходный асинхронный характер интернета. Его цель — обеспечить передачу всех данных успешно и недорого. В результате многие маршруты оказываются намного длиннее, чем могли бы быть, — причем каждый раз их длина мо­жет разниться. Например, два игрока, находящиеся в одном здании на Манхэттене, могут играть в одном матче Fortnite, управляемом сервером Fortnite в Вир гинии, однако их пакеты данных могут пе­редаваться через Огайо, что увеличивает их время в пути на 50%. Обратно данные одному из игроков могут быть отправлены по еще более длинному сетевому маршруту, проходящему через Чикаго. И любое из этих соединений может страдать от повторя ющихся скачков задержки до 150 мс или вовсе быть прервано, чтобы про­пустить трафик, не нужда ющийся в доставке в реальном времени, например электронную почту.
Все вместе эти факторы объясняют, почему пакету данных требу­ется в среднем в четыре с лишним раза больше времени, чем свету, чтобы попасть из Нью-Йорка в Токио, в пять раз больше времени, чтобы попасть из Нью-Йорка в Мумбаи, и в зависимости от времени дня в два — четыре раза больше времени, чтобы попасть из Нью­Йорка в Сан-Франциско.
Сокращение времени доставки будет невероятно дорогостоящим, трудным и медленным делом. Замена или модернизация кабельной

СЕТ

СОЗДАНЕ МЕТАВСЕЛЕННО
инфраструктуры потребует не только больших затрат, но и множе­ства правительственных разрешений — как правило, на нескольких уровнях. Получить эти разрешения будет не так-то просто, потому что более прямой путь, скорее всего, будет пролегать через жилую застройку, коммерческую и государственную собственность или особо охраняемые природные территории.
Обновить беспроводную инфраструктуру гораздо проще. Сети 5G рекламируются в первую очередь как предлага ющие беспроводным пользователям «сверхнизкую задержку» с потенциально возможным значением в 1 мс и более реалистичным — в 20 мс. Это на 20–40 мс меньше, чем у современных сетей 4G. Однако это касается только последних нескольких сотен метров передачи данных. Прежде чем попасть на вышку, обслужива ющую беспроводного пользователя, данные все равно перемещаются по стационарным сетям.
Система спутникового интернета Starlink компании SpaceX обе­щает обеспечить широкополосный высокоскоростной доступ в ин­тернет с низкой задержкой по всей территории США и в конечном итоге по всему миру. Однако спутниковый интернет не способен обеспечить сверхнизкой задержки, особенно на больших расстоя­ниях. В 2021г. передача данных между вашим домом и спутником Starlink и обратно в среднем занимала 18–55 мс, но при передаче, скажем, между Нью-Йорком и Лос-Анджелесом и обратно это время заметно возрастало, поскольку данные проходили через несколько спутников или традиционных наземных сетей.
В некоторых случаях Starlink только усугубляет проблему рас­стояния. От Нью-Йорка до Филадельфии около 160км по прямой и около 200км по кабелю, но с учетом пути к низкоорбитальному спутнику и обратно это расстояние возрастает до 1200км. Мало того, при распространении света по оптоволоконному кабелю по­тери гораздо меньше, чем при передаче через атмосферу, особенно в пасмурные дни. По этой причине густонаселенные городские рай­оны с их обилием шума наиболее подвержены помехам. В 2020г. Илон Маск подчеркнул, что Starlink ориентирована «наклиентов в труднодоступных районах, до которых не могут добраться теле­коммуникационные компании» 4. Таким образом, спутниковая связь полезна способностью обеспечить минимальную задержку, требуе­мую для метавселенной, для как можно большего количества людей, а не предложить улучшения тем, чей доступ в интернет уже удовле­творяет этому требованию.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]