24 октября 2019

466 терабит: мировой Интернет-трафик продолжает рост, смогут ли составить конкуренцию подводным кабелям спутники?

Блог компании ua-hosting.companyХостингIT-инфраструктураСетевые технологииИсследования и прогнозы в IT
За прошедший год прирост всемирного Интернет-трафика составил только 26%, по оценкам «экспертов» это самый низкий показатель за последние 15 лет. Неужели закон Мура, рассматриваемый в концепте удвоения пропускной способности в течении определённого периода, необходимого для обеспечения потребностей пользователей сети, нарушился? Возможно и так, если бы не один момент. В предыдущие 5 лет этот показатель составлял 28% в год. То есть каждые 2 года пропускная способность всё же не удваивается, как количество транзисторов в микросхемах, чтобы кто не говорил, а так называемое снижение темпов роста находится на уровне погрешности.

Сегодня общий мировой трафик находится в пределах 466 терабит (466 млн мегабит) и хотя темпы роста начиная с 2015 года замедлились, пропускная способность, используемая сейчас, почти в 3 раза больше той, которая потреблялась 4 года назад. Интересный факт, что наши абоненты сгенерировали четверть терабита трафика ещё в октябре 2014-го года, подробности можно узнать в статье: «ua-hosting.company» или как стать хостинг-провайдером с нуля и сгенерировать трафика больше, чем вся Беларусь. Сейчас, конечно же, эта цифра не столь впечатляющая.

image

А тогда, когда общемировой трафик составлял порядка 120 Тбит / с, наши абоненты генерировали 0,213% мирового трафика, что было сравнимо с внешним мировым трафиком такой страны, как Беларусь.

Сегодня, как не удивительно, темпы роста генерации трафика нашими абонентами снижаются в значительной степени. И этому способствует, прежде всего, усложнение взаимодействия с правообладателями и глобальная Интернетизация. Теперь контент производят не только профессиональные студии, но и частные лица, которые для того, чтоб доставлять свой контент до зрителей, используют различные сервисы трансляции, включая такие крупные, как Youtube.

Сейчас основными нашими клиентами являются не тьюбы, а крупные и небольшие компании, которые деплоят свои решения в Интернет, решения, предоставляющие какой-то сервис или даже обеспечивающие доставку контента от крупных агрегаторов, но при этом не генерирующие большой трафик самостоятельно, ибо они, в основном — оболочка, обеспечивающая доступ и монетизацию трафика у крупных игроков рынка.

Теперь трафик наших абонентов растёт не так стремительно, а иногда и уменьшается, несмотря на рост количества серверов. Такая же ситуация наблюдается и у многих других хостинг-провайдеров. За счёт чего же тогда рост?



Мировой трафик испытывает рост за счёт подключения новых абонентов в сеть и развития каналов связи. Значительный прирост в общем показатели роста трафика обеспечивается Африкой и Азией. В Африке наблюдался самый быстрый прирост потребления международной пропускной способности Интернет-сети, который в 2015–2019 годах составлял 45% в год. Ежегодно Азия отставала от Африки, имея показатель в среднем 42% в год.



Интересно, что с тех пор как был начат мониторинг потребления международной пропускной коннективности в 1999 году, наиболее загруженным маршрутом был маршрут из Европы в США и Канаду, но позднее этот маршрут затмило новое направление — Латинская Америка — США и Канада. Пропускная способность на этом маршруте впервые превысила пропускную способность на европейско-американском маршруте в 2013 году. Шесть лет спустя этот маршрут стал более, чем в 2 раза загружен, нежели маршрут Европа — США и Канада. Только в 2019 году операторы увеличили пропускную способность на 9,5 Тбит / с — на 27% больше, нежели годом ранее. Таким образом в текущий момент суммарная пропускная способность всех линий связи по этому направлению составляет почти 43 Тбит / с.

Но почему наблюдается столь серьезный сдвиг? Дело в том, что Латинская Америка связана преимущественно с Северной, в то время, как Европа и Азия имеет большую разнообразность соединений, как видно со схемы ниже. Конечно, желания стран быть независимыми от мониторинга США, привели к тому, что были построены прямые линии связи между Латинской Америкой и Европой, однако суммарный их вклад в общую пропускную способность всё ещё невелик. В то же время крупные поставщики контента из США построили свои волоконно-оптические линии связи для доставки своих сервисов в эти регионы. Это дешевле и быстрее, нежели доставлять контент из более удалённых европейских дата-центров.



Важно отметить, что подводные кабели и наземные каналы в настоящее время обеспечивают бОльшую потребность в пропускной способности, нежели спутники, об этом мы рассказали в 2015 году в интереснейшей статье — Сообщения в глубине: удивительная история подводного Интернета, которая не утратила своей актуальности. Однако с тех пор многое изменилось. Если ранее пропускная способность индивидуальных абонентов спутникового Интернет-доступа не превышала нескольких мегабит, то уже начинают появляться предложения с доступом на скорости до 100 Мбит / с (на загрузку само собой, на отдачу канал на порядок слабее или даже более). К примеру, в 2017 году общая пропускная способность оператора Viasat составила 230 Гбит / с, а к 2020 году планируется достигнуть 1 Тбит / с только благодаря трём спутникам, которые сформируют новую спутниковую сеть Viasat-3 и обеспечат много абонентов в труднодоступных регионах качественным Интернет-доступом. Тем не менее, даже эти значения — всего лишь проценты от общей пропускной способности, необходимой для всех Интернет-пользователей.

Смогут ли новые спутники положить конец доминированию подводных кабелей? Очевидно, что нет, во всяком случае не в ближайшее время. Кабели обеспечивают на порядки большую пропускную способность, нежели спутники. Однако до сих пор около половины жителей Земли не имеет качественного и высокоскоростного доступа в сеть. А это 4,6 млрд потенциальных пользователей сети Интернет, часть из которых не является активным пользователем Интернет-сети вообще из-за дороговизны или сложности доступа. Что же касается тех, кто является более-менее активным пользователем сети в данный момент — это 57% населения, 4,4 млрд пользователей. Интернет доступ стоит и можно улучшить.

Существует огромная разница между геостационарными спутниками, размером с грузовик, и низкоорбитальными спутниками, массой 200-300 кг, которые благодаря развитию технологий имеют в десятки раз меньшие размеры и значительно дешевле, однако нуждающиеся в более частой замене и более сложной системе управления.

Интересен факт, что по состоянию на 31 марта 2019 года, во всём мире насчитывается 2062 спутника, распределение по странам следующее:

США: 901
Россия: 153
Китай: 299
Другие: 709

Но какие это спутники?

LEO: 1338
MEO: 125
Elliptical: 45
GEO: 554

Как видим, большая часть — это низкоорбитальные спутники. И со временем их количество будет только расти. Так проект Илона Маска «Starlink» предусматривает ввод в эксплуатацию до 42 000 низкоорбитальных спутников, которые обеспечат быстрый и доступный доступ в Интернет по всему миру и возможно, в плане задержек, станут более эффективными, нежели оптоволоконные линии связи.

Дело в том, что скорость света в оптоволоконных линиях связи составляет всего лишь 60% от скорости света, наблюдающейся в вакууме. Передача данных на спутники лишена такого изъяна. Долгое время изъян был только один — геостационарная орбита (когда скорость вращения спутника совпадает со скоростью вращения Земли и благодаря этому спутник находится над одной и той же точкой поверхности Земли) находится слишком далеко от Земли (35 786 км над уровнем моря). Благодаря чему минимальная задержка (ping) составляла около 477 мс, хотя практически значения доходили до 600 мс и выше.

Низкоорбитальные спутники будут располагаться на высотах от 1/105 до 1/30 от геостационарной, и в этом случае задержка спутникового сегмента сети будет 25-35 мс, что сравнимо с задержками при передаче по кабельным и оптическим сетям. А если учитывать тот факт, что передача сигнала будет проходить не со скоростью 0,6 от световой, а практически со световой, то Европу с Америкой можно будет связать линком с гораздо меньшим пингом, нежели сейчас обеспечивается подводными линиями связи. Таким образом клиенты, которым нужна минимальная задержка и наивысшая производительность, обнаружат, что спутниковый Интернет станет идеальным для их нужд, если источник и пункт назначения разделены расстоянием, которое в два раза превышает высоту спутников. Один пример — самое быстрое волокно из Лондона в Сингапур обеспечивает задержку 186 мс. Спутниковая система может уменьшить это значение до 112 мс, что значительно улучшает производительность сети.



Примерная пропускная способность каждого из спутников проекта Starlink составляет 21 Гбит / с, в ближайшее время планируется ввод в эксплуатацию до 4425 спутников (первая партия из 60 спутников была выведена на орбиту в мае этого года), тем не менее по различным прогнозам, проект вряд ли сможет откусить кусок пирога, в обслуживании пользователей, более чем в 21 Тбит / с, что составляет 21/466*100 = 4,506% общей пропускной способности Интернет-сети или чуть меньше, нежели обеспечивает одна пара подводной магистрали от MAREA. Конечно же, когда будет выведено в сеть 42 000 спутников (не так давно компания получила разрешение на ввод в эксплуатацию 12 000, а затем ещё 30 000 спутников), то пропускная способность системы может стать равной 1 Пб / с, что первышает текущие потребности коннективности в 2 раза. Однако, такое может случится не ранее 2027 года, а то и значительно позднее. И если применить закон Мура, согласно которому пропускная способность удваивается каждые 2 года, в самых радужных прогнозах Starlink не получит долю Интернет-трафика, превышающую 25%. В компании же строят прогнозы получить до 50% всего Интернет-трафика и около 10% трафика в городах с высокой плотностью населения.

Тем не менее, строя прогнозы все забывают об ошибках, возникающих при спутниковой передаче, что оказывает значительное влияние на реальную пропускную способность всей системы. Если частота ошибок равна одной ошибке на 1000 бит, вы увидите три ошибки (в среднем) в блоке 4000 бит. Что означает полную недоступность при работе с блоками в 4000 бит (ни один из блоков не удастся передастся целым). Если частота ошибок составляет один бит на миллион, вы можете отправить 999 блоков по 1000 бит (теоретически) без ошибок, что будет означать хорошую пропускную способность. Какую частоту обеспечат спутниковые системы в реальности — вопрос, пока что мы имеем только радужные и смелые прогнозы.

Более чем 90% всего мирового Интернет-трафика передаётся в данный момент наземными линиями связи, но не нужно забывать ещё и о локальном трафике, внутри городов и даже отдельных сетей. К примеру, в 2004 году, когда в Киеве начался бум построения домашних сетей, много пользователей не нуждалось во внешнем мировом трафике вообще, тогда Интернет для многих был представлен «UA-IX» и сервером с фильмами у провайдера домашней сети, либо же внутрисетевыми торрентами. Существовали даже кнопки отключения внешнего и украинского Интернет-трафика. В наше время удешевление доступа и развитие социальных сервисов нарушило этот баланс, локальный трафик и мировой поменялись местами. Тем не менее, возможно уже в скором будущем будет изобретена технология хранения и обработки данных на устройствах пользователей, а не серверах дата-центров, в таком случае рост потребления мирового трафика замедлится, а локальный трафик вновь повысит свою актуальность при условии, что жители планеты продолжат взаимодействовать и общаться в большей части через Интернет с людьми, живущими неподалёку, так как сейчас «границы» между пользователями сети практически не ощущаются. Сегодня большинство подводных линий связи обладают пропускной способностью в 40 Гбит / с на канал, в то время как в среднем спутниковый канал обеспечивает 40 Мбит / с на пользователя, что на 3 порядка менее эффективно. Не нужно забывать также о том, что ВОЛС также развиваются, уже вполне себе неплохо существует стандарт 100 Гбит / с FastEthernet, что никак не способствует сокращению «разрыва» между спутниковым и оптоволоконным Интернетом и ещё раз свидетельствует о том, что Starlink — больше маркетинг, нежели реальный проект, который совершит революцию. Да, благодаря проекту станет возможным доступ в сеть в труднодоступных регионах, но составить конкуренцию ВОЛС в ближайшие годы не удастся, а заявления о доли трафика в 50% — ещё один миф, который уже развеян.

Стоит отметить, что на текущий момент не только Starlink разрабатывает решение с низкоорбитальными спутниками, существует много компаний — OneWeb, Space Norway, Telesat, и даже Facebook смотрит в этом направлении. Но хотелось бы вспомнить о том, что не все подобные проекты были успешны, так как могут не учитывать потребностей будущих абонентов и экономическую эффективность решения, которую спрогнозировать довольно сложно. Тут хотелось бы вспомнить в качестве примера проект Teledesic, Билла Гейтса, вложившего в него миллиард долларов в 90-х годах и предполагавшего запустить 840 спутников для построения решения «Интернет с неба», но потерпевший фиаско в 2003 году, когда проект было решено свернуть после того, как сумма вложений приблизилась к 9 млрд долларов без каких-либо перспектив окупаемости. Другие подобные проекты также не состоялись по причине экономической неэффективности (тот же Iridium) и от идеи было решено отказаться. В любом случае новые проекты — безусловный положительный этап в развитии Интернет-сети. Порой нужно пройти какой-то этап, чтоб достичь успешной новой технологии. Быть может текущие компании будут более удачливы в этом.

Тем не менее астрономы по всему миру уже высказали опасения, в частности Международный Астрономический Союз (МАС), о том, что новые спутниковые системы вероятно могут мешать астрономическим наблюдениям. Победит ли коммерциализация науку в этот раз — вопрос остаётся открытым. Но самое главное, чтоб эта новая гонка не привела к необратимым последствиям. Существует так называемый синдром Кесслера, о котором всё чаще вспоминают астрономы. Согласно этому синдрому при большой плотности спутников возможна ситуация, когда в случае крушения всего лишь одного из элементов, обломки повредят и разрушат другие и в результате космос окажется закрыт на какое-то время, так как любой другой объект, выведенный на орбиту, будет атакован тысячами обломков, летящими в не прогнозируемых направлениях со скоростями в десятки тысяч километров в час. Разумеется, что со временем, все обломки упадут на Землю или сгорят в атмосфере, однако всякая спутниковая связь может быть потеряна на какое-то довольно большое время. Насколько вероятно такое событие — сказать сложно. Вполне возможно, что это выдумка учёных с целью защитить науку.

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Теги:ИнтернетStarlinkOneWebSpace NorwayTelesatTeledesic
Хабы: Блог компании ua-hosting.company Хостинг IT-инфраструктура Сетевые технологии Исследования и прогнозы в IT
+17
6,8k 26
Комментарии 14
Лучшие публикации за сутки