Snabbt internet till hela jorden

Den 29 oktober 1969. Klockan är 22.30. Forskaren Leonard Klein­rock noterar i sin loggbok: ”Talked to SRI. Host to Host”.

Han hade lyckats skicka ett meddelande från en dator till en annan – inte bara ett vanligt meddelande utan det första meddelandet någonsin som skickades mellan två datorer på ARPANET, den första versionen av internet som nu fyller 50 år.

Sedan dess har internet spridit sig över hela planeten i ett vitt förgrenat nät av routrar och kablar. Nu kommer internet även till rymden. Rymdfartsföretaget SpaceX skickade våren 2019 upp 60 internetsatelliter till 400 kilometers höjd.

Satelliterna utgör startskottet för en ny era i internets historia. Tusentals satelliter som dessa ska bilda ett nätverk för att leverera internet till hela planeten, med hastigheter som närmar sig gränsen för fysikens lagar.

Ingenjörerna har dock redan ännu större planer: Internetanslutning ska etableras på månen och på sikt ska internet till och med utvidgas till hela solsystemet så att det täcker allt från rymdfarkoster på expedition till baser på Mars.

Radio, ström och ljus skickar data

De flesta är vana vid att internet är trådlöst, men det skulle inte fungera utan fysisk infrastruktur: miljontals routrar och miljontals kablar. Kablarna bildar en form av vägnät där routrarna visar vägen för data i ”korsningar” så att filer kan färdas mellan användare och servrar.

Data i datorer består av sekvenser av ettor och nollor – som motsvarar en massa tända eller släckta kontakter i en krets. Ettor och nollor representerar olika saker – exempelvis betyder 01100001 ”a”.

Sekvenserna kan ”översättas” till andra fysiska former – exempelvis radiovågor som i stället för att tändas och släckas varierar bland annat i våglängd och frekvens.

Radiovågor skickar data från en trådlöst ansluten internetenhet till routern i hemmet. Därefter översätts datakoden till ström som varierar i styrka – eller ljus som tänds och släcks – beroende på om resan nu går via kopparkablar eller fiberoptiska kablar.

Via kablarna skickas data till en internet­leverantör och vidare till internets större vägar där mer kraftfulla routrar visar vägen.

Routrarna är kopplade till kablar och har en så kallad routing-tabell som visar kablarnas dragning. Routrarna läser destinationen på varje meddelande från användarna och beslutar längs vilken kabel meddelandet ska skickas.

Så här ”routas” data hela tiden vidare en bit i taget fram till servrarna med de filer som användaren har begärt.

Nätets ryggrad är under vattnet

Alla internetkablar är inte jämlika. Huvudkablarna som korsar världshaven kallas ryggraden och består av fiberoptiska kablar.

Innerst inne är kablarna uppbyggda av glasfiberledare tunna som människo-hårstrån. Data skickas genom kablarna som pulser av ljus. Glaskablarna på botten av haven är inpackade i stålvajrar och isolering av plast, bland annat som skydd mot hajar som annars kan bita i kablarna.

Den första fiberoptiska kabeln lades ned under Atlanten 1988. I slutet av 2019 tillkommer den senaste stora havskabeln som ska föra datan 12 800 kilometer mellan Hongkong och Los Angeles.

Kabeln heter Pacific Light Cable Network (PLCN) och kan strömma 80 miljoner videokonferenser i HD samtidigt. Med PLCN är det totala antalet havskablar i världen nästan 400.

Data färdas med ljusets hastighet

Internet täcker en stor del av jorden, men ännu inte alla platser. Fysiska kablar utgör också en hastighetsbegränsning eftersom glaset i kablarna bromsar pulserna av ljus.

Därför nu data skickas i rymden. Här finns inget som bromsar ljuset, som alltså kan färdas obehindrat mellan satelliter och alla platser på jorden med en mottagarantenn.

Ljusets hastighet i rymdens vakuum är 1 080 000 000 km/h. Det är 360 000 000 km/h snabbare än maxfarten i glaset i de fiberoptiska kablarna på jorden.

Data kan i princip färdas med en hastighet som närmar sig universums egen fartgräns.

Rymdfartsföretaget SpaceX är en av de som nått längst med visioen. De planerar att skicka upp över 10 000 satelliter i omloppsbana 300 till 1 300 kilometer över jorden, betydligt närmare än vanliga kommunikationssatelliter.

Tillsammans ska de bilda ett finmaskigt nätverk över hela planeten. Därför kommer det nästan alltid att finnas en mer direkt väg från avsändare till mottagare än via kablarna som måste ta hänsyn till jordens geografi.

Bandbredd är mängden bitar som skickas varje sekund medan latency är ett uttryck för den tid det tar samma bitar att nå fram från avsändare till mottagare.

Det nya satellitnätverket kan uppnå en latency mellan London och Singapore på cirka 90 millisekunder, vilket är ungefär hälften av vad landbaserat internet har. I finanssektorn är latency avgörande för aktiehandel. Men det finns även områden, exempelvis fjärr­kirurgi, där den nya lösningen kan rädda liv.

Internet i hela solsystemet

Ingenjörernas planer omfattar inte bara jorden och den närmaste rymden. De två telebolagen Nokia och Vodafone planerar att ge månen 4G-täckning under 2019 så att två rovers kan strömma HD-video från månen.

Nasa arbetar på nästa tekniska steg, DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking). Med DTN skickas data till rymden via flera mellanstationer – tvärtemot hur det hittills har gått till, då det vanligtvis har krävts en direkt förbindelse mellan en antenn på jorden och en rymdfarkost.

DTN fungerar därmed på samma sätt som internet fungerar på jorden i dag, med rymdfarkoster, sonder, satelliter, baser eller rymdstationer som mellanled – rymdens egna ”routrar” och ”kablar”.

Om data inte lyckas komma hela vägen fram på grund av tuffa förhållanden i rymden kommer det nya systemet att se till att de överförs när det senare blir möjligt att återigen få kontakt.

Därmed kommer internet inte längre att bara finnas på jorden eller i den närmaste rymden utan även nå solsystemets gräns. Det betyder att astronauter på expeditioner till yttre rymden eller invånare på en potentiell framtida Marsbas kan vara online på samma internet som vi här på jorden.