DevOpsDay19


Neustále se hovoří o rozvoji digitální společnosti a jejím vlivu na hospodářský růst a potenciál dalšího rozvoje státu a jeho občanů. O podpoře on-line služeb, streamování videa s vysokým rozlišením, konektivitě k internetu vždy a všude. Jaká je realita? Je naše konektivita dostatečná a může se dále rozvíjet podle našich potřeb? Na tyto otázky odpovídá odborník na telekomunikační sítě z ČVUT FEL, který zároveň působí jako poradce v rámci příprav národních plánů ČR a jako externí konzultant pro Český telekomunikační úřad, doc. Jiří Vodrážka.

externí autořiexterní autoři
Cloud ServicesCloud Services
15.10.2019 12:50:0015.10.2019 12:50:00

externí autoři

externí přispěvatelé magazínu softwarový QUAS

DAQUAS
+420 222 512 201
+420 603 442 434
daquas@daquas.cz
Anny Letenské 7, Praha 2

Jsou u nás sítě připravené pro práci v cloudu?

Neustále se hovoří o rozvoji digitální společnosti a jejím vlivu na hospodářský růst a potenciál dalšího rozvoje státu a jeho občanů. O podpoře on-line služeb, streamování videa s vysokým rozlišením, konektivitě k internetu vždy a všude. Jaká je realita? Je naše konektivita dostatečná a může se dále rozvíjet podle našich potřeb? Na tyto otázky odpovídá odborník na telekomunikační sítě z ČVUT FEL, který zároveň působí jako poradce v rámci příprav národních plánů ČR a jako externí konzultant pro Český telekomunikační úřad, doc. Jiří Vodrážka.

Obecně se dá říci, že na tom nejsme v ČR s připojením k internetu tak úplně špatně, pohybujeme se zhruba někde kolem průměru v EU. Existují ale dost velké regionální rozdíly a zaostáváme v rozvoji plně optických přístupových sítí, které jsou perspektivou v dlouhodobém horizontu. Solidní je u nás stav pokrytí a dostupné rychlosti mobilními sítěmi LTE, možná zároveň s povzdechem ohledně nízkých datových limitů a ne-úplně-příznivých cen, ale i v těchto ohledech se blýská na lepší časy.

Na co si nemůžeme stěžovat, je kapacita páteřních sítí, které odpovídají současným potřebám a jsou připravené pro budoucí nárůst požadavků. Podobně i v segmentu připojení velkých a středních podniků a firem nebývají problémy prostě proto, že se v těchto případech vyplatí investovat do dostatečně kapacitního připojení (a náklady operátora na vybudování se včas vrátí). Horší už je to v segmentu domácností a živností, nejmenších firem, kde je návratnost investic do síťové infrastruktury často problematická. Dle aktuálního průzkumu spokojenosti uživatelů je jen něco přes 50 % oslovených spokojeno s kvalitou svého internetového připojení. A to přes ambiciózní strategie EU i naše národní plány, o kterých ještě budeme mluvit. Takže je co zlepšovat.

Kvalitativní parametry datového připojení

Když mluvíme o internetovém připojení, zajímá nás hlavně rychlost přenosu dat v Mbit/s. Ale to není jediný aspekt. Obecně se hodnotí kvalitativní parametry – QoS (Quality of Service). Typicky se u sítí založených na internetovém protokolu (IP) sledují a vyhodnocují tyto parametry:

  • Propustnost (přenosová rychlost)
    Různé aplikace mají různé požadavky na přenesené objemy dat za jednotku času, nejvíce „žravé“ je video, ale i on-line práce s velkými soubory. Nedostatečná propustnost se projevuje zasekáváním videa, dlouhým čekáním na načtení webových stránek, souborů, prodloužením odezev aplikací.
  • Ztrátovost paketů (datových bloků)
    Nejvíce se projevuje při real-time přenosech, např. „kostičkováním“ videa, jinak také omezuje propustnost a prodlužuje odezvy, protože ztracené pakety je potřeba znovu posílat.
  • Zpoždění při přenosu a jeho kolísání
    Nejvíce nám vadí při konverzačních real-time přenosech (skype apod.), při hraní her a při průmyslovém řízení. Obecně zhoršuje odezvu při provozu aplikací.
  • Dostupnost služby (spolehlivost zajištění konektivity)
    Vyjadřuje se procentem času, po který je služba (připojení k internetu) v rámci měsíce či roku k dispozici bez poklesu kvality (např. 99
    %, doplňkem je procento doby přípustného výpadku služby).

Vedle kvality služeb se používá pojem kvalita prožitku QoE (Quality of Experience), tedy specifický vjem uživatele služby, aplikace, který je závislý i na typu a zkušenostech uživatele.

QoS, QoE, SLA

Ve firemním segmentu se parametry datového připojení sjednávají v rámci SLA (Service Level Agreement). Domácí internet byl donedávna negarantovanou, „best effort“ službou. To ale přestalo platit (a dodnes se to moc neví) při zavedení Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2015/2120 a s tím souvisejícího Vyjádření Českého telekomunikačního úřadu k vybraným otázkám přístupu k otevřenému internetu a evropským pravidlům síťové neutrality.

Přenosová rychlost

Na základě těchto dokumentů se definují čtyři hodnoty přenosových rychlostí samostatně pro stahování (download) a odesílání (upload) dat:

  • Minimální rychlost
    Nejnižší garantovaná rychlost, kterou se příslušný poskytovatel smluvně zavázal koncovému uživateli poskytnout. V případě, že rychlost klesne pod tuto hodnotu, znamená takový stav výpadek služby.
  • Maximální rychlost
    Nejvyšší rychlost, kterou příslušný poskytovatel uvedl ve smlouvě pro poskytování dané služby. Maximální rychlost musí být na dané přípojce reálně dosažitelná.
  • Běžně dostupná rychlost
    Rychlost, která je k dispozici uživateli během využívání služby přístupu k internetu (průměrná rychlost). Může být specifikována různou hodnotou pro čas špičkového provozu a mimo špičku.
  • Inzerovaná rychlost
    Rychlost, kterou poskytovatel služby přístupu k internetu používá ve svých obchodních sděleních, včetně reklamy. Inzerovaná rychlost nesmí být vyšší než ve smlouvě uvedená hodnota maximální rychlosti.

Tyto údaje musí operátor uvádět do svých smluv se zákazníky tak, aby zákazník nebyl uveden v omyl a nebyl překvapen, když v reálu nedosahuje inzerované přenosové rychlosti (nabídka typu „rychlost až 100 Mbit/s“).

(A)symetrie

Velmi důležitá pro pokročilé digitální služby včetně práce v cloudu je symetrie (resp. asymetrie) přenosových rychlostí. U klasických přístupových technologií, jako např. ADSL či starší typy kabelových modemů v sítích CATV, byla asymetrie typicky 10:1 až 20:1 (např. downstream 20 Mbit/s, upstream 1 Mbit/s). To je vyhovující na sledování videa nebo stahování souborů z webu, ale zcela nevyhovující pro nahrávání velkých objemů dat a interaktivní práci z domova. Dnes se preferuje asymetrie 4:1 až 3:1, do budoucna se patrně posuneme k 2:1 až k plné symetrii dostupných datových toků.

Technologie přístupových sítí

Podívejme se, jak jsou v současnosti zastoupeny technologie v přístupové síti, tzv. poslední míli od poskytovatele k uživateli, a jaký je jejich potenciál do budoucna.

Zásadní význam pro budování vysokorychlostních sítí nové generace NGA (Next Generation Access) mají technologie založené na komunikaci pomocí optických vláken (optické sítě), podobně jako se již dlouhou dobu používají v sítích páteřních. V ČR to však s jejich rozšířením není nikterak slavné, jak ukazuje obrázek.

Optika

Pro optické přípojky se používá označení FTTx (Fibre to the x), které však neodpovídá žádné konkrétní technologii, pouze specifikuje bod „x“, do kterého je přivedeno optické vlákno. FTTH (Fibre to the Home) tak označuje optické vlákno dovedené až do domácího routeru, což je nejperspektivnější řešení s nejvyšším potenciálem postupného zvyšování kapacity přípojky. FTTB (Fibre to the Building) označuje přivedení optického vlákna do budovy, kde se pak využije dostatečně dimenzovaných vnitřních lokálních rozvodů.

Výhodou optických vláken je velmi vysoká překlenutelná vzdálenost, typicky v desítkách km, velmi vysoká přenosová rychlost, typicky v desítkách Gbit/s, a možnost tzv. vlnového multiplexu, tedy vícenásobného využití pomocí více signálů na různých vlnových délkách, čímž dosáhneme až desítky Tbit/s, což je víc, než v nejbližších desítkách let dokážeme v přístupové síti využít (nicméně v páteřních sítích se na tyto rychlosti postupně dostáváme).

xDSL

Necelých 28 % přístupu k internetu obstarávají stále digitální účastnické přípojky, označované jako xDSL (Digital Subscriber Line), které využívají měděné dráty určené pro klasické fixní telefonní přípojky.

Původní přípojky ADSL jsou dnes nahrazeny VDSL2 (Very high Speed Digital Subscriber Line). U nich se zavádí inovace – tzv. vektoring (eliminace rušení mezi sousedními přípojkami), díky které lze docílit přenosové rychlosti až 250 Mbit/s.

Další očekávanou technologií z rodiny xDSL je G.FAST (Fast Access to Subscriber Terminals) s rychlostí až 1 Gbit/s s využitelností ovšem jen na několik málo stovek metrů (rozvody uvnitř budov a menších areálů). Ta proto vyžaduje prodloužení optické části sítě blíže k uživatelům.

Kabelovka

Sítě kabelové televize CATV (CAble TV) jsou realizovány koaxiálními kabely nebo jejich kombinací s optickými vlákny a jsou využívány jak k distribuci TV programů, tak k přístupu domácností k internetu pomocí tzv. kabelových modemů. Současně používané specifikace dovolují rychlosti až ve stovkách Mbit/s. Nejnovější standard DOCSIS 3.1 přináší navýšení celkové přenosové rychlosti až na 10 Gbit/s (rychlost sdílená pro daný kabelový segment, dům, skupinu domů).

Wireless

Rádiové, též bezdrátové (wireless) systémy pokrývají v ČR více než třetinu fixních přípojek k internetu. Dle metodiky sběru dat ČTÚ se rozlišují dvě kategorie systémů:

  • FWA (Fixed Wireless Access) je obecným označením a nikoli konkrétní technologií, ale zde se jí rozumí systémy provozované v tzv. licencovaných pásmech (kmitočtová pásma získaná daným operátorem na základě individuální licence např. formou aukce).
  • WAS (Wireless Access System) je rovněž obecným označením, ale v kontextu sběru dat v ČR se takto označují systémy provozované v tzv. bezlicenčních pásmech (kmitočtová pásma provozovaná na základě všeobecného oprávnění). Vesměs jde o využití technologie WiFi (Wireless Fidelity) nad rámec lokálních sítí regionálními provozovateli.

V poslední době se značně rozšiřuje v důsledku zlepšení pokrytí a navyšování kapacity využití mobilní sítě LTE (Long Term Evolution) pro připojení v pevném místě (tzv. fixní LTE).

Vedle toho se v ČR připravuje otevření dalšího bezlicenčního pásma 5,8 GHz (prakticky rozšíření současného pásma WiFi 5 GHz) a pásma 60 GHz, které může znamenat přelom v bezdrátovém přístupu s rychlostmi až 1 Gbit/s, ovšem na relativně krátkou vzdálenost.

Mobilní připojení

Požadavek na konektivitu za pochodu kdekoli je dnes plněn téměř samozřejmě (pokud pomineme nejzapadlejší horské a venkovské lokality, kde je „relax oflajn“ spíše výhodou).

Přelom přinesla technologie LTE (též označovaná jako 4G) v pásmu 800 MHz poté, co se uvolnilo toto pásmo po přechodu z analogové na digitální TV. Obdobně se příští rok uvolní pásmo 700 MHz. Další pásma postupně uvolňují starší systémy 3G a 2G, takže pokud vaše mobilní zařízení podporuje využití více pásem najednou, můžete se dostat až na rychlost stovek Mbit/s.

Dalším přelomem budou sítě 5G (pokud někdo již dnes píše, že u nás nabízí připojení 5G, není to pravda, ale reklamní matení zákazníka…). U nich se předpokládají špičkové rychlosti přenosu dat až desítky Gbit/s, běžně dostupné rychlosti 100 Mbit/s až 1 Gbit/s při velké hustotě připojení na jednotku plochy.

Navýšení přenosové rychlosti přístupu k internetu nebude ale zásadní revoluční změnou oproti LTE, půjde spíše o evoluční proces. Zásadním přínosem bude zavedení spolehlivé komunikace s nízkým zpožděním pro průmyslové aplikace (Průmysl 4.0, podpora autonomních vozidel apod.). Vedle toho bude podporována a dále rozvíjena i komunikace velkého množství nenáročných zařízení (senzorů apod.) založená na NB-IoT (Internet věcí).

Zdá se tedy, že nebude problém sledovat video a pracovat v cloudu kdekoli v terénu. Spíše to bude otázka existence datových limitů a ceny za připojení. Ovšem, i přes tento masivní rozvoj mobilních sítí nelze očekávat, že by nahradily fixní sítě. Fixní a mobilní sítě budou nadále vedle sebe fungovat v symbióze. Vždyť i mobilní sítě pro připojení svých základnových stanic potřebují fixní přípojnou a páteřní síť.

Strategie a plány pro světlé zítřky

Výše zmíněné označení NGA (Next Generation Access) vzniklo z požadavku na technologicky neutrální název přístupové sítě určitých vlastností pro účely strategických dokumentů. Pro zachování „politické korektnosti“ je příznačná snaha vyhnout se jednoznačnému konstatování „perspektivní připojení zajistíte pomocí optického vlákna“, ale různě kolem této skutečnosti tančit a uhýbat.

Digitální Česko

Politické cíle a vize deklarují dokumenty Evropské komise (Digitální Agenda, Doporučení Komise 2010/572/EU ze dne 20. září 2010, Sdělení Komise 2013/C 25/01 ve vztahu k rychlému zavádění širokopásmových sítí ze dne 26. ledna 2013) a na národní úrovni strategie Digitální Česko.

Již v dokumentu Digitální Česko 1.0 byl specifikován požadavek na garanci přístupu k internetu o rychlosti alespoň 2 Mbit/s pro všechny domácnosti ve venkovských oblastech do roku 2013 a 10 Mbit/s pro domácnosti v městských oblastech v témže roce, tyto cíle však nebyly zcela naplněny.

V roce 2015 měl být navíc splněn požadavek, aby 30 % domácností v městských oblastech a aglomeracích mělo k dispozici vysokorychlostní přístup k internetu s rychlostí 30 Mbit/s a rovněž v roce 2015 měla být splněna podmínka pokrytí venkovských oblastí přístupem s alespoň poloviční rychlostí v porovnání s městskými oblastmi.

Aktualizovaná verze dokumentu Digitální Česko 2.0 z roku 2013 si kladla za cíl, aby všichni obyvatelé České republiky v roce 2020 měli umožněn přístup k internetu rychlostí alespoň 30 Mbit/s, přitom polovina domácností rychlostí až 100 Mbit/s.

Tyto cíle posléze převzal strategický dokument Národní plán rozvoje sítí nové generace (NPRSNG) v roce 2016. Současně s ním byla snaha odstranit administrativní bariéry v budování NGA (přijetí zákona o „usnadnění výstavby NGA“ – transpozice směrnice 2014/61/EU) a podpořit budování sítí dotačními programy tam, kde se nedá očekávat rychlá návratnost investic.

Přes snahu preferovat instalaci optických vláken se ukázalo, že z hlediska nákladů na výstavbu a provoz (požadavek ekonomické návratnosti, a to i při započtení případné dotace na výstavbu) bude pokrytí řídce osídlených oblastí realizováno za pomoci bezdrátových technologií a optické přípojky budou perspektivně budovány zejména v hustě obydlených oblastech. Vyšším propustnostem v posledním bezdrátovém úseku sítě napomohou však i v řidčeji osídlených oblastech přípojné sítě (backhaul) budované na optických vláknech.

Rok 2020 se ovšem blíží, a proto je nejvyšší čas plánovat další „pětiletku“. A tak tu máme vizi tzv. gigabitové společnosti s novým cílem připojení uživatelů rychlostí až 1 Gbit/s. V rámci Sdělení EK 587 byly stanoveny cíle pro rok 2025 – Připojení pro konkurenceschopný digitální trh:

  • Přístup všech domácností min. rychlostí 100 Mbit/s s možností navýšení na gigabitovou rychlost (ruku v ruce s tím by měly pokročit HR strategie pro práci z home-office)
  • Gigabitové připojení do klíčových míst, jako jsou školy, úřady, veřejné instituce
  • Pokrytí městských oblastí a hlavních dopravních tras mobilními sítěmi 5G

Na základě toho vzniká nový Národní plán ČR pro gigabitové sítě, přesněji plán pro sítě s velmi vysokou kapacitou. Ty budou sestávat zcela z optických prvků (minimálně do distribučního bodu přístupové sítě), případně mohou být realizovány jinými systémy, které dosahují podobné výkonnosti jako plně optické sítě.

Dotační programy

Protože existují oblasti, kde je budování sítí nákladné (řídké osídlení, odlehlé oblasti), vznikly dotační programy na výstavbu NGA (v rámci Operačního programu podnikání a inovace pro konkurenceschopnost – OP PIK – Vysokorychlostní internet).

První výzva na dotační podporu vypsaná v roce 2017 skončila neúspěchem (plánovaná alokace 14 mld. Kč). Jako hlavní důvod se uvádí složité a nejasné dotační podmínky.

Další výzva se očekávala v červnu 2018, nebyla však včas připravena a vyhlášení se odsunulo na podzim. Nakonec byla druhá dotační výzva zveřejněna až 7. 2. 2019 s uzávěrkou přihlášek do 8. 7. 2019 (alokace 1 mld. Kč). Tentokrát se zájemci našli a během podzimu se dozvíme, jak to dopadlo a zda nejvíce „bílé“ oblasti z hlediska pokrytí internetem se konečně dočkají.

Současně vzniká i strategický dokument pro mobilní sítě s názvem Implementace a rozvoj sítí 5G v České republice v rámci národní strategie „Digitální ekonomika a společnost“ (3. října 2018) v návaznosti na strategii Průmysl 4.0. Tento dokument by měl být přijat ještě během podzimu tohoto roku.

A jak je to tedy reálně?

Pokročilé digitální služby si můžete dostatečně vychutnat, pokud je vaše rychlost připojení odpovídající NGA, tedy 100 Mbit/s ve směru downstream (30 Mbit/s vám zatím taky ještě nějakou dobu stačí, pokud jste sami a nedělíte se o kapacitu s nikým jiným v domácnosti).

Ale pozor, máme na mysli tzv. běžně dostupnou rychlost. Pokud někdo inzeruje 100 Mbit/s, stěží se na tuto hodnotu dostanete, reálně se musíte smířit tak s polovinou i méně. Takže sledujte a porovnávejte nabídky (a operátorské smlouvy) podle běžně dostupné rychlosti. Pokud ji někdo nedokáže uvést, či neví, co to je, tak raději honem pryč.

A opačný směr přenosu? Rychlost alespoň 20 až 30 Mbit/s se pomalu stává nutností. Při komunikaci za pochodu pak musíte počítat s tím, že stabilita připojení nemusí být taková, jak jste zvyklí z domova či kanceláře. Pokrytí radiovým signálem není homogenní a množství komunikujících uživatelů se kolem základnových stanic mobilní sítě mění. Ale bude to lepší a lepší.

Doc. Ing. Jiří Vodrážka, PhD., katedra telekomunikační techniky FEL ČVUT v Praze