Этюд про тарифы, ширину портов и медленные сервера

Автор: Дмитрий Сергеенков

Должность: Заместитель руководителя технического отдела

09.01.20

О том, что такое скорость доступа со стороны провайдера, как понимать тарифы доступа в интернет и почему до сих пор нет массовых гигабитных тарифов.

В предыдущих статьях я рассказывал про скорость интернета, в основном сводя все к способностям роутеров абонентов. Сегодня хочется немного расширить эту тему. Как всегда, обо всем по порядку.

Для начала пример. Есть пользователь, допустим… Мартовский Кот, ну, чтобы никому не обидно. У Кота тариф Фристайл-100/70. Он включает свой современный ПК, подключенный кабелем сразу к интернет-розетке, и для начала запускает приложение speedtest, чтобы проверить скорость. Замер показывает тарифные 98-100 мегабит на загрузку и отдачу. Удовлетворенный Кот решает скачать новую игру с популярного ресурса и … она загружается со скоростью 1 Мбит/с. Что-то пошло не так…


Я привел схему для иллюстрации того, что в зоне ответственности провайдера находится лишь небольшой участок маршрута от абонента до сервера, на нем живет интернет-ресурс. Небольшой, но при этом довольно важный. Когда Кот запустил приложение для замера скорости, оно определило лучший сервер и произвело замер. Если учесть, что магистральные провайдеры оперируют широкими каналами, а сервер, как я уже отметил, выбран максимально свободный, можно сказать, что Мартовский Кот замерил именно ту скорость, которую предоставляет ему его провайдер. А вот обстоятельств (от которых зависит скорость скачивания игры), помимо самого провайдера, много: сколько еще клиентов в данный момент обслуживает сервер, насколько широкий канал у этого сервера и подобных. Вплоть до произошедшей за 10 минут до событий нашего примера коммунальной аварии в Нидерландах, оставившей без электричества половину Амстердама. Все эти обстоятельства находятся вне зоны ведения провайдера. Фактически, скорость, указанная в тарифе, показывает объём данных, который будет доставлен оператором от абонента до границы с магистральным провайдером или обратно за секунду. Об этом отрезке маршрута движения трафика предлагаю поговорить подробнее.

Я еще вернусь к нашему Коту, ожидающему загрузки игры, а пока расскажу как провайдер обеспечивает связь между абонентом и Всемирной паутиной на необходимой скорости.


Конечно, схема сильно упрощена, но для наглядного примера вполне подойдёт. Итак, как только абонент подключает свое устройство к сети провайдера, оно сразу посылает запрос на авторизацию. Ключевую роль в этом процессе играет биллинг - специальная программа, в которой хранятся данные абонентов для авторизации, а также информация о том, у кого какой тариф. Если регистрация прошла успешно, он дает команду оборудованию узла на предоставление IP-адреса, а также на создание сеанса с определенными параметрами скорости. Для упрощения сеть провайдера можно сравнить с водопроводной сетью: у узла трубы потолще, к потребителю приходят - потоньше. Нечто подобное происходит в сети оператора, ширина канала связи поэтапно уменьшается при движении от границы с “магистралом” до абонента. На сети ГК Март от узла расходятся линии, способные пропускать до 10 Гбит/с, в цепочке между коммутаторов по мере удаления они сменяются гигабитными. Те, что приходят в дом к абоненту, могут иметь ширину как 1 Гбит/с, так и 100 Мбит/с. В случае с водопроводом, мы в основном понимаем чем ограничиваются максимальные объёмы воды, доставляемые до квартиры. Давайте посмотрим внимательнее на составные части линии сети провайдера. Еще раз «приблизим» нашу схему.


Эта схема не является единственно возможной. Например, в квартиру может приходить оптоволокно.

К коммутатору, установленному в доме, интернет «прибегает» по оптоволоконному кабелю. Само оптическое волокно имеет очень высокую пропускную способность до 40 Гбит/с (это без применения спектрального уплотнения каналов). Внутри него данные передаются световым потоком. Для того, чтобы информация была обработана коммутатором и отправлена дальше к абоненту, сигнал из светового должен быть преобразован в электрический. За это отвечает SFP или SFP+ модуль. Обычно он является первой серьезной преградой для нашего информационного потока. SFP способен передавать трафик со скоростью до 1000 Мбит/с, SFP+ - до 10 Гбит/с. Преобразованный сигнал попадает в порт коммутатора чаще всего с такими же вариантами по пропускной способности. И вот тут еще одно ограничение. Дело в том, что чаще всего максимальная нагрузка порта ограничена до 90-95% от указанной ширины, т.е. «гигабитный» порт максимально сможет пропустить 900-950 Мбит/с. Далее процессор коммутатора определяет - на какой порт нужно перенаправить полученный трафик. Порт, ведущий к абоненту, может иметь пропускную способность и в 100 Мбит/с.

Чаще всего домой к абоненту интернет приходит по медному кабелю, именуемому - витой парой. Его скоростные характеристики зависят от длины (по стандарту она не должна превышать 100 метров), количества жил, а также класса. Обычно используется (в т.ч. и на нашей сети) восьмижильный кабель UTP-5, который соответствует 1000 Мбит/с. Если жил будет 4, то пропускная способность будет ограничена 100 мбит/с. Рекордсмен - 8-жильный кабель стандарта UTP-6 сможет переправить уже до 10 Гбит/с.

На этом роль провайдера по доставке трафика заканчивается. В игру вступает оборудование абонента. Теперь вернемся к нашему Коту, у которого тариф Фристайл 100/70. Это значит, что провайдер обеспечит доставку интернет-трафика от стыка с магистральным провайдером до компьютера и обратно на скорости до 100 Мбит/с, а в часы наивысшей нагрузки (для этого тарифа с 20:00 до 23:00) – до 70 Мбит/с. Узловое оборудование ГК Март настроено таким образом, чтобы имелся небольшой запас по скорости.  Почему мы пишем до 100? Как уже написано выше, скорость доступа регулируется на узле, а при путешествии трафика до абонента возможны некоторые потери. Кроме того, абонентский порт может иметь стандарт 100 Мбит/с, а его реальная пропускная способность будет чуть ниже. По этой же причине мы пока не можем предложить тарифы Фристаил-100 и Фристаил-200 всем нашим абонентам, поскольку их скорость является гарантированной.

Обратите внимание! Получение тарифной скорости на Фристаил-100 и Фристаил-200 возможно только при наличии у абонента соответствующего оборудования. Порты роутера (при его наличии) и сетевой карты должны быть стандарта 1000 Мбит/с! Это потому, что 100-Мбит порт - 100 Мбит/с не выдаст.

Хорошо, с существующими тарифами мы разобрались. А что насчет более скоростных вариантов подключения? Иногда мы получаем от абонентов вопросы, вроде: «21 век на дворе, а у вас до сих пор нет гигабитного тарифа в линейке, почему?». Теперь можно ответить и на него. Первая причина даже не техническая. Дело в том, что такие скорости частным абонентам не очень-то и нужны.

При подготовке статьи я наткнулся на рекомендации по выбору скорости доступа к сети интернет от ресурса highspeedinternet.com.

Кому-то эти цифры могут показаться смешными, но в действительности они довольно объективны. Вкратце поясню о чем речь. Некоторым пользователям для интернет-серфинга, прослушивания музыки и подобных нужд достаточно 5+ Мбит/с. Если хочется посмотреть HD видео или поиграть в игры - нужен тариф от 10 Мби/с. Тарифы 40+ рекомендованы в том случае, если интернетом пользуются более четырех человек. Конечно, для регулярного скачивания больших объемов информации, имеет смысл рассмотреть более скоростные тарифы. Однако, на сегодняшний день можно задействовать канал 1000 Мбит/с, пожалуй, только при очень активном использовании peer-to-peer сетей (тех же торрентов) и то, если ставить на загрузку несколько файлов и если на раздаче будет достаточно пользователей. В остальных случаях абонент будет сталкиваться с теми же ограничениями, по причине которых Коту пришлось ждать загрузки игры. Если все-таки абонент уверен, что ему просто необходим доступ к интернету на скорости 1 Гбит/с, наши менеджеры в индивидуальном порядке готовы рассмотреть возможность такого подключения, но тут появляются технические «НО». Во-первых, к абонентскому коммутатору должен приходить канал 10 Гбит/с, а у самого коммутатора порт должен соответствовать определенному стандарту.  Допустим, нам повезло и на доме абонента требуемое оборудование установлено, ширина транзитного канала достаточна. Во-вторых, от этого коммутатора до абонента необходимо проложить оптический кабель и снабдить его SFP+ модулями. Сегодня пара таких модулей стоит около 10 000 руб. В-третьих, сетевое оборудование абонента тоже должно быть стандарта 10Gbit. Сетевые карты с поддержкой SFP+ стартуют в цене от 10 000 руб., а роутер будет дороже. Таким образом, стоимость подключения может составлять - 20 000 рублей (и выше) без учета стоимости кабеля. Подключение медным кабелем UTP-6 - дешевле, но при таких уровнях плотности передачи данных, использование оптоволокна является предпочтительным ввиду ряда физических ограничений витой пары (чувствительность к электромагнитным помехам, возможное окисление контактов и т.д.).

Объемы трафика постоянно растут. Еще совсем недавно скорость доступа в 1 Мбит/с казалась пределом мечтаний. Сегодня мы оперируем сотнями Мбит/с. Не исключено, что пройдет совсем немного времени и 1 Гбит/с станет обыденностью. А мне остается напомнить, что если у вас появились проблемы или вопросы, касающиеся работы интернета, не забудьте обратиться в техническую поддержку. Мы работаем для вас!