466兆比特:全球互联网流量持续增长,卫星能否与海底电缆竞争?

根据“专家”的估计,在过去的一年中,全球互联网流量仅增长了26%。这是过去15年来的最低数字。 摩尔定律是否被认为是在一定时间内将带宽加倍以满足网络用户需求所必需的概念? 也许是这样,如果不是一瞬间。 在过去的五年中,这个数字是每年28%。 即,每两年,由于芯片中晶体管的数量,吞吐量仍然没有翻倍,因此没人说话,所谓的增长率下降处于错误水平。

如今,全球总流量约为466兆位(4.66亿兆位),尽管自2015年以来增长速度有所放缓,但如今使用的带宽几乎是4年前消耗带宽的3倍。 一个有趣的事实是,我们的订户在2014年10月产生了四分之一的流量流量,详情可在文章“ ua-hosting.company”中找到, 或者如何从零开始成为托管服务提供商并产生比白俄罗斯更多的流量 。 当然,现在这个数字并不令人印象深刻。

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然后,当全球流量约为120 Tbps时,我们的订户产生了0.213%的世界流量,这可与白俄罗斯等国家的外部世界流量相提并论。

如今,毫不奇怪,我们的订户产生的流量增长速度已大大降低。 首先,与版权持有人的互动和全球互联网的复杂化促进了这一点。 现在,这些内容不仅由专业工作室制作,而且还由个人制作,这些人为了向观众传递其内容,使用各种广播服务,包括诸如Youtube之类的大型广播服务。

现在,我们的主要客户不再是tubas,而是将他们的解决方案部署到Internet的大小型公司,这些解决方案提供某种服务,甚至从大型聚合器提供内容,但它们本身不会产生大量流量,因为它们主要是为大型市场参与者提供访问权限和通过其货币化的外壳。

现在,尽管服务器数量增加了,我们订户的流量增长却没有那么快,有时甚至在减少。 在许多其他托管服务提供商中也观察到相同的情况。 由于什么然后增长?



由于新用户连接到网络以及通信渠道的发展,世界流量在增长。 非洲和亚洲提供了总体交通增长指标的显着增长。 在非洲,观察到国际互联网带宽的消费增长最快,2015-2019年为每年45%。 每年,亚洲落后于非洲,平均每年为42%。



有趣的是,自从1999年开始监视国际带宽连接的消耗以来,最繁忙的路线是从欧洲到美国和加拿大的路线,但是后来这条路线给新的方向-拉丁美洲-美国和加拿大蒙上了阴影。 2013年,这条路线的运力首次超过了欧美路线的运力。 六年后,这条路线的载重量是欧洲-美国和加拿大的两倍。 仅在2019年,运营商就将吞吐量提高了9.5 Tbps,比去年同期增长了27%。 因此,目前,该方向上所有通信线路的总吞吐量几乎为43 Tbit / s。

但是为什么会有如此重大的转变? 事实是,拉丁美洲主要与北部有关,而欧洲和亚洲则有各种各样的联系,如下图所示。 当然,各国希望独立于美国监测的愿望导致了拉美与欧洲之间直接通信线路的建设,但是它们对总吞吐量的总贡献仍然很小。 同时,美国主要的内容提供商已经建立了自己的光纤线路,以向这些地区提供服务。 它比从更偏远的欧洲数据中心交付内容便宜且快捷。



重要的是要注意,海底电缆和地面信道目前提供的带宽需求比卫星更大,我们在2015年的一篇有趣的文章《 深度信息:水下互联网的惊人故事》中对此进行了讲述 ,但并没有失去其实用性。 但是,此后发生了很多变化。 如果以前卫星互联网访问的单个用户的吞吐能力没有超过几兆比特,那么访问速度高达100 Mbit / s的提议已经开始出现(自行下载,将信道传输的强度降低甚至更高)。 例如,2017年Viasat运营商的总吞吐量为230 Gb / s,而到2020年,由于三颗卫星将组成新的Viasat-3卫星网络,并计划为难以到达的地区的许多用户提供高质量的互联网,因此计划仅达到1 Tbit / s访问。 但是,即使这些值也仅是所有Internet用户所需总带宽的百分比。

新卫星会终结海底电缆的主导地位吗? 显然不是,至少在不久的将来不会。 电缆提供的带宽比卫星大。 但是,地球上仍然有大约一半的居民没有高质量和高速的网络访问权限。 这是46亿潜在的Internet用户,由于访问成本高昂或复杂,通常其中一些不是Internet网络的活跃用户。 至于目前或多或少是网络活跃用户的用户,这是总人口的57%,即44亿用户。 上网是值得的,可以改善。

对地静止卫星,卡车的大小与重200至300千克的低轨道卫星之间存在巨大的差异,这要归功于技术的发展,体积要小几十倍,便宜得多,但需要更频繁地更换和更复杂的控制系统。

一个有趣的事实是,截至2019年3月31日,全球共有2062颗卫星,按国家/地区分布如下:

美国:901
俄罗斯:153
中国:299
其他:709

但是这些是哪些卫星?

狮子座:1338
MEO:125
椭圆形:45
GEO:554

如您所见,大多数是低轨道卫星。 随着时间的流逝,它们的数量只会增加。 因此,Ellink Mask项目“ Starlink”提供了多达42,000颗低轨道卫星的调试服务,这将在全球范围内提供快速且负担得起的Internet访问,并且在延迟方面,它将比光纤通信线路更加有效。

事实是,光纤通信线路中的光速仅为真空中观察到的光速的60%。 向卫星的数据传输没有这种缺陷。 长期以来,只有一个缺陷-对地静止轨道(当卫星的旋转速度与地球的旋转速度一致时,由于这个原因,卫星位于地球表面的同一点之上)离地球太远(海拔35786公里)。 因此,最小延迟(ping)约为477 ms,尽管实际上该值达到600 ms或更高。

低轨道卫星将位于对地静止卫星的1/105至1/30的高度,在这种情况下,网络卫星部分的延迟将为25-35 ms,这与通过电缆和光网络传输的延迟相当。 而且,如果我们考虑到信号的传输不是以光速0.6的速度发生,而是实际上是光速的,那么欧洲和美洲的ping可以比水下通信线路提供的ping小得多。 因此,那些需要最小延迟和最高性能的客户将发现,如果源和目标之间的距离是卫星高度的两倍,则卫星Internet将是他们需求的理想选择。 一个例子是从伦敦到新加坡最快的光纤,可提供186毫秒的延迟。 卫星系统可以将该值减小到112 ms,从而大大提高网络性能。



每个Starlink项目卫星的近似吞吐量为21 Gb / s,计划在不久的将来调试多达4425颗卫星(首批60颗卫星已于今年5月投入轨道运行),但是,根据各种预测,该项目不太可能将能够在用户服务中以超过21 Tbps的速度吞噬一块蛋糕,这相当于Internet网络总带宽的21/466 * 100 = 4.506%,或者略少于MAREA提供的一对水下线路。 当然,当将42,000颗卫星投入网络时(不久前,该公司获得了12,000颗卫星的运行许可,然后又有30,000颗卫星投入运行),那么系统的吞吐量可以等于1 Pb / s,这超出了当前连接的需求2次 但是,这可能不早于2027年甚至更晚发生。 而且,如果您按照摩尔定律(带宽每两年增加一倍)来定律,那么在最乐观的预测中,Starlink将不会获得超过25%的互联网流量份额。 该公司还预测,在人口密度高的城市中,将最多接收全部Internet流量的50%和大约10%的流量。

但是,在进行预测时,每个人都忘记了卫星传输过程中发生的错误,这对整个系统的实际吞吐量有重大影响。 如果错误率等于每1000位一个错误,则将在4000位块中看到3个错误(平均)。 这意味着使用4000位块时完全无法访问(不会将单个块整体传输)。 如果错误率是百万分之一,则理论上可以发送999个1000位的块而没有错误,这意味着良好的吞吐量。 实际中卫星系统将提供什么频率是一个问题,到目前为止,我们只有明亮而大胆的预测。

当前,全球90%以上的Internet流量都是通过陆线传输的,但不要忘记城市甚至单个网络中的本地流量。 例如,在2004年基辅开始兴建家庭网络之时,许多用户根本不需要外部流量,因此对于许多Internet,UA-IX和服务器提供了家庭网络提供商提供的电影或Intranet洪流。 甚至还有一些按钮可以禁用外部和乌克兰的Internet通信。 如今,便宜的交通和社会服务的发展已经打破了这种平衡,当地的交通和世界都在改变位置。 但是,在不久的将来,有可能会发明在用户设备而不是数据中心服务器上进行数据存储和处理的技术,在这种情况下,只要地球上的居民继续前进,全球流量消耗的增长将放缓,而本地流量将再次增加其相关性。由于现在网络用户之间几乎没有“边界”,因此主要通过Internet与附近的人进行交互和通信。 如今,大多数海底通信线路的每个通道容量为40 Gbit / s,而卫星通道平均为每个用户提供40 Mbit / s,效率降低了3个数量级。 我们不要忘记FOCL也在发展,100 Gbps FastEthernet标准已经非常完善,这并没有缩小卫星与光纤Internet之间的“差距”,再次证明了Starlink的市场份额更大,而不是将要发生革命性变化的真实项目。 是的,由于该项目,将有可能在难以到达的地区访问网络,但在未来几年内将无法与光纤网络竞争,关于流量份额达到50%的说法是另一个神话已经被消除。

值得注意的是,目前,不仅Starlink正在开发一种低轨道卫星解决方案,而且还有许多公司-OneWeb,挪威空间公司,Telesat,甚至Facebook都在朝这个方向发展。 但是我想回顾一下,并不是所有这些项目都是成功的,因为它们可能没有考虑到未来订户的需求和解决方案的成本效益,而这很难预测。 在此我想回想一下Teledesic项目,比尔·盖茨(Bill Gates),他在90年代投资了10亿美元,并打算发射840颗卫星,从Sky解决方案中构建互联网,但在2003年失败,当时该项目被决定崩溃投资额如何达到90亿美元而没有任何回报的前景。 其他类似项目也由于经济效率低下(同一铱星)而失败,因此决定放弃该想法。 无论如何,新项目是Internet网络发展的绝对积极阶段。 有时,您需要经历一些阶段才能获得成功的新技术。 也许目前的公司将在此方面取得更大的成功。

尽管如此,世界各地的天文学家已经表达了担忧,特别是国际天文学联合会(IAU),担心新的卫星系统可能会干扰天文观测。 这次商业化是否能赢得科学,这个问题仍然悬而未决。 但是最重​​要的是,这场新种族不会导致不可逆转的后果。 有一种所谓的凯斯勒综合症(Kessler syndrome),天文学家越来越多地记住它。 根据这种综合症,卫星密度很高,有可能发生这样的情况:如果仅其中一个元件崩溃,残骸将损坏并破坏其他元件,结果空间将关闭一段时间,因为任何其他进入轨道的物体都将受到数千人的攻击碎屑以每小时数万公里的速度向着无法预测的方向飞行。 当然,随着时间的流逝,所有碎片都将掉落到地球上或在大气中燃烧掉,但是,所有卫星通信可能会丢失相当长的时间。 很难说这样的事件有多大。 为了保护科学,这可能是科学家的发明。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN468143/


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