Co všechno zvládne vaše internetová přípojka?

Určitě už jste slyšeli ta slova „bit“, „bajt“, „kilobit“, ale i „megabajt“, „několik giga“ nebo sdílení, agregace, latence, odezva, ping a podobné. Ale jak se v tom orientovat? A jak to vlastně všechno je?

Bit

Aby se dalo mluvit o rychlosti přenosu informací, musíme si nejdříve říct, co to ta informace je. Ano, jsou to nuly a jedničky.  Do jednoho „políčka“ můžete vždy zapsat jen nulu nebo jedničku (0 – 1,  tedy NE – ANO).  Toto „políčko“ je nejmenší jednotka informace, nemůže mít žádnou jinou hodnotu. Nemůže být ani prázdné. A právě toto jedno políčko se nazývá bit. Zkratka je malé „b“.

Byte

Veškeré informace se přenášejí pomocí za sebou jdoucích bitů, tedy jen pomocí jedniček a nul jdoucích za sebou. Určitě jste už slyšeli o „bajtu“ – anglicky: byte. Jaký je v tom rozdíl? Ač jsou si na první pohled ta slova podobná, liší se. Byte vznikne složením osmi bitů. Je to tedy kombinace osmi políček, z nichž každé má hodnotu 0 nebo 1. Pro bajt („byte“) se užívá zkratka „B“. Tedy velké písmeno. S bajty jste se již setkali, pomocí nich se určuje třeba velikost pevného disku, flashky, RAMky apod.  Bajt, jelikož je tvořen 8 bity, může nabývat hodnot 0-255, tedy 256 možných hodnot.

Rychlost připojení

V telekomunikacích a tedy i pro stanovení rychlosti se bajt nepoužívá. Pro určení rychlosti přenosu se používají bity. Jak je to tedy s tou rychlostí připojení?

Představme si, že naše připojení je trubka. A z té trubky k nám přicházejí jedničky a nuly. Počítejme kolik těch jedniček a nul dokáže k nám z trubky vypadnout za každou sekundu. Pokud k nám vypadne každou sekundu jen jedna jednička nebo nula máme rychlost 1 bit za sekundu. Zapisuje se to 1b/s nebo 1bps (z anglického „bps“ = bit per second“ = bitů za sekundu).

Když nám z naší internetové trubky přiběhne tisíc jedniček či nul za sekundu, můžeme rychlost stanovit na 1000 bitů za sekundu, tedy 1000 bps nebo zkráceně také 1 kbps. Předpona „k“ (kilo) značí tisíc. Fyzikální předpona „kilo“ pro násobek tisíce se píše s malým „k“. Pokud z naší internetové trubky nám přiběhne za sekundu dokonce milion bitů, označujeme to pomocí zkratky mega – „M“ – milion.  Jeden megabit za sekundu.

1.000.000 bps = 1.000 kbps = 1 Mbps

Pokud máte to štěstí, že vaše internetová trubka je optické vlákno, může rychlost dosahovat až miliardy (tisíc miliónů) bitů za sekundu. To označíme pomocí zkratky giga – „G“ – miliarda. Jeden gigabit za sekundu.

1.000.000.000 bps = 1.000.000 kbps = 1.000 Mbps = 1 Gbps

Pokud stahujete soubor, a vidíte rychlost počítanou v „Bajtech za sekundu“ a přijde vám, že je vše pomalé, jste oklamáni! Avšak jen vaším zrakem. Na začátku jsme si říkali, že bajt je složen z 8 bitů, pro každý bajt je tedy nutné k vám přenést 8 bitů. Pokud máte rychlost připojení 20 Mbps pak stahujete:  20 / 8 = 2,5 MB/s
Všimněte si prosím velkého B. Značí bajty.  Nikoliv bity.

Několik běžných přepočtů:

10 Mbps = 10Mbit/s = 1,25MB/s
20 Mbps = 20Mbit/s = 2,5MB/s
100 Mbps = 100Mbit/s = 12,5MB/s
„Nízkou“ rychlost v bytech za sekundu, kterou ukazují třeba prohlížeče (kB či MB), převedete na „rychlost připojení“ v kbps či Mbps pokud ji vynásobíte 8.

Směr přenosu – Download a upload

Download – rychlost přenosu „z internetu“ směrem k vám.
Upload – rychlost přenosu od vás do „do internetu“.

Duplex

Některé spoje, zejména bezdrátové, nejsou schopny přenášet v jednom okamžiku současně data k vám i od vás. Říká se jim halfduplexní.  Určitou dobu pracují pro přenos dat k vám a určitou dobu přenášejí data od vás. Pokud takovýto spoj má kapacitu třeba 20Mbps je schopen přenést 19Mbps k vám a 1Mbps od vás nebo 10Mbps k vám a 10Mbps od vás.
Existují také fullduplexní spoje, které přenášejí data k vám i od vás současně. Pokud se uvádí rychlost například 100Mbps full duplex (FD), znamená to, že v každém směru je spoj schopen přenést 100Mbit za sekundu. Full duplexní spoje jsou lepší, ale řádově nákladnější a používají se převážně na páteřní síti a u firemních připojení.

Náklady na bezdrátový spoj v half duplex mohou být řádově tisíce Kč, v případě full duplex spoje to mohou být desetitisíce až statisíce Kč.

Latence – čili doba odezvy

Je to doba, jak dlouho trvá odeslat data z vašeho počítače na dané místo internetu a doručení odpovědi zpět. Většinou se doba odezvy uvádí v ms (milisekundy – tisíciny sekundy).

Latence a limitace rychlostí světla

I když budete komunikovat po optickém vlákně rychlostí světla, bude nějakou dobu trvat, než signál doputuje třeba do Ameriky a zpátky. A jak dlouho?  Rychlost světla je přeci 300.000 km / sekundu. Ale ve vakuu. V optickém vlákně (ve skle) je rychlost světla jen přibližně 200.000 km / sekundu. Tedy za 10ms urazí světlo 2.000km. Pokud bude server vzdálen 10.000km (např. Los Angeles), pak jenom světlo poletí k němu 50ms a dalších 50ms zpátky. Bez ohledu na další okolnosti bude odezva vždy minimálně 100ms. Rychleji to ani světlo tam a zpátky nestihne! Při velkém zjednodušení můžete počítat nárůst odezvy za každých 100km vzdálenost = +1ms.

Latence a zatížení trasy

Odezvu ještě ovlivňuje zatížení. Pokud jsou servery, ke kterým se připojujete, zatíženy, trvá jim déle výpočet odpovědi. Musí zpracovat požadavky, které dorazily před vámi a vaše data musí počkat. Doba odezvy roste. Obdobně se chovají i spoje, kterým jsou k vám data přenášena. Před každým spojem je „zásobník“, a pokud je dat v danou chvíli moc, data čekají ve frontě – v „zásobníku“ než pro ně bude místo v daném spoji. Proto na zatížených serverech, tedy i zatížených „připojeních k internetu“ dochází k nárůstu doby odezvy.

Ping

Ping je název příkazu, který odesílá testovací data k protistraně a očekává odpověď. Někdy se také výrazem „ping“ označuje doba odpovědi. Tedy „Jaký máš ping?“. Hodnota „pingu“ je shodná s dobou odezvy, tedy s latencí. Někdy má ping při diagnostice trochu pozměněný význam a jedná se jen o proces odeslání požadavku. „Pong“ je potom návrat odpovědi na náš požadavek. Posílám ping, ale pong nepřichází.

Agregace (neboli sdílení)

Agregace je zlá a ošklivá teta, kterou nikdo doma mít nechce. V případě, že celá trasa připojení v síti poskytovatele připojení je vyhrazená pro vaši hodnotu rychlosti, máte neskutečné štěstí, ale zřejmě takovouto službu nedokážete uhradit. Běžně dochází k tomu, že uživatelské přípojky se spojují / sdílejí / agregují. Neplatí však, že jedna plus jedna jsou dvě. Pokud spojím pět přípojek každou o rychlosti 1Mbps a měl bych dodržet garanci, musel bych mít po jejich spojení spoj o kapacitě 5Mbps. V případě, že však mám od spojení linek kapacitu také jen 1Mbps, prohlásí se, že linka je agregovaná 1:5. To říká, že vaše rychlost (1Mbps) je sdílená mezi 5 uživateli. Ne všichni ale v danou chvíli potřebují plnou kapacitu linky, proto při běžném užívání internetu toto nepoznáte. Běžné hodnoty se u dnešních připojení pohybují v hodnotách mezi 1:20 až 1:100 u optických spojení o velkých rychlostech.

Audio – internetové rádio, telefonování, …

Zvládneme obecně tedy jakýkoliv audio přenos? Ten bude v dnešní době fungovat na každém připojení. Přenos hlasu či hudby je z dnešního pohledu nenáročný na rychlost připojení. Běžná internetová rádia se spokojí s 128 kbps či 256kbps datového toku. To je 0,125 či 0,25 Mbps. Tohle v dnešní době zvládne každá internetová přípojka. Velmi podobné jsou nároky na IP telefonii či telefování pomocí Skype (ne videohovor) a jiných podobných aplikací. Někdy tyto aplikace kromě vašeho hovoru pomáhají přenášet hovory jiných uživatelů, ale zatížení vaší přípojky řádově neporoste.

Trošku náročnější na vaše připojení bude, pokud se rozhodnete poslouchat nejvyšší audio kvalitu (CD-DA). Ta potřebuje, pokud není použita žádná komprese jako u internetového rádia, až 1,3 Mbps datového toku.

Video (IPTV, Youtube, …)

Kromě hlasu (telefonování přes internet) či poslechu rádia, je dnes častější sledování videa. A zde nároky na rychlost přenosu rostou. Při sledování videa z Youtube v závislosti na kvalitě videa budete potřebovat připojení o rychlosti 0,1Mbps až 5Mbps. Tuto rychlost připojení budete potřebovat po celou dobu sledování videa. Vzpomeňte na agregaci.
V reálu však váš počítač bude data přenášet jinak. Při začátku přehrávání začne přednačítat data. V tom okamžiku potřebujete rychlost vyšší, než požaduje kvalita videa. Rozhodnete se sledovat video v maximální kvalitě. To potřebuje 5Mbps. Při jeho spuštění počítač začne data přednačítat. Vaší linkou může téct klidně i 15Mbps pokud to linka zvládne. Po 10 sekundách při stahování rychlostí 15Mbps, bude mít počítač načteno video na 30 sekund. Deset sekund pak nestáhne třeba nic. A od dvacáté sekundy začne opět stahovat data rychlostí až 15Mbps na dalších 30 sekund přehrávání a tak pořád dokola. Je také možné, že algoritmus přehrávače vyhodnotí situaci jinak a bude kontinuálně stahovat rychlostí 5Mbps po celou dobu přehrávání. Posledních 10 sekund videa se už nic nepřenáší, máte data již stažená v mezipaměti.

Existuje ještě jedno opatření, takzvaná adaptivní kvalita streamování. V okamžiku kdy přehrávač zjistí, že vaše připojení „nestíhá“, sníží kvalitu obrazu, čímž k vám začne proudit méně dat a vy sledujete obraz dále. Avšak v nižší kvalitě.

IPTV

Nároky videa jsou i vyšší. Jedna z nejnáročnějších aplikací na vaše internetové připojení je IPTV. Počítejte se zátěží vašeho připojení v závislosti na kvalitě. Obraz v nejvyšší kvalitě, třeba pro kanály HBO, spotřebuje běžně 18-20Mbps. Myslete na agregaci! Televizi nebudete chtít sledovat sem tam jako nějaké video na Youtube a ještě čekat na přehrání. Vaše připojení to musí zvládat a to po celou dobu sledování.

Poskytovatelé IPTV vědí, že mimo optickou síť je přenos v plné kvalitě po celou dobu sledování pro většinu připojených nesplnitelná podmínka. Proto také využívají adaptivní kvalitu obdobně jako při přehrávání na Youtube. Je ale třeba, aby vaše linka i v těch nejhorších případech disponovala rychlostí připojení alespoň cca 2Mbps. Dojde sice ke snížení kvality obrazu, ale stále budete schopni kanál sledovat. Pokud vám klesne rychlost i pod tuto hodnotu, přehrávání se může zastavit. To může být způsobeno i využitím připojení několika zařízeními současně.

Kamerové systémy

V dnešní době si spousta z vás chrání domácnost pomocí kamer. Každá kamera generuje datový tok přibližně 2-4Mbps v závislosti na kvalitě. Ten je ukládán na zařízení NVR (DVR). To může být lokální (umístěné v místě), nebo externí (umístěné „někde“ na internetu). Tento datový tok musíte být schopni přenést vždy, tedy v každém okamžiku, garantovaně mezi kamerou a NVR. Na domácí sítí po kabelu to problém není, kapacita běžné LAN je 100Mbps nebo až 1Gbps. Pro wifi už to však může být problém zejména při více kamerách a vyšší kvalitě obrazu. Data proudí od vás jen chvíli, a to vaše připojení zvládne.
V případě, že chcete video z kamery na domácím připojení posílat na NVR, které je umístěné jinde v internetu, musíte počítat s tím, že váš upload (odchozí směr) na domácím připojení musí zvládat datový tok ze všech kamer přenést. To může být dost často problém.

Pokud máte NVR které nahrává data doma a jednou za čas se mobilem či z jiného počítače na NVR podíváte a zkontrolujete stav, pak je situace mnohem příznivější. Data proudí od vás jen chvíli a to vaše připojení zvládne. Samozřejmě v případě přenosu kvalitnějšího obrazu může být někdy trhané, málokdy mají NVR při zobrazení v prohlížeči adaptivní přenos kvality obrazu.

Stahování

Stahování dat je přenos jako každý jiný. Nicméně při stažení většího souboru se váš počítač snaží využít celou volnou kapacitu vaší linky, aby byl soubor stažen co nejdříve. To zní dobře. Má to však nepříjemný vedlejší efekt. Pokud při stahování současně využíváte nějakou jinou službu (audio přenos, IPTV, apod.) toto stahování ucpe linku a pro další službu už nebude prostor a služba v danou chvíli poběží špatně či dokonce vůbec.

Rychlost stahování je kromě vašeho připojení ještě závislá na rychlosti a vytížení serveru, ze kterého stahujete. Někdy tedy z některých serverů můžete stahovat „pomalu“, ale odjinud „rychle“. Rychlost stahování ze zatíženého serveru rychlejším připojením nezlepšíte.

Já přece nestahuju a stejně mi jde internet někdy pomalu. Někdy stahování probíhá bez vašeho vědomí! Počítač nebo telefon si mohou stahovat aktualizace. A aktualizace o velikosti 200MB zahltí vaši 10Mbps linku na dobu 3 minut. A pokud těch telefonů máte 5? Tak čtvrthodinky máte nepoužitelný internet.

Samozřejmě se dají tyto obtíže řešit. Máte-li pokročilejší router, může si stanovit priority (nebo nechat nastavit), který počítač nebo který druh provozu dostane přednost před jiným. To vám umožní „brouzdat na netu“ a přitom stahovat a sledovat IPTV aniž byste byli omezeni. Samozřejmě stahování bude trvat o něco déle.

Datové limity

Co jsou datové limity? Už jsme si řekli, že rychlost připojení může být ovlivněna agregací a samozřejmě maximem rychlosti. Také, že při souběhu služeb dochází k většímu vytížení vaší linky. Využíváním dochází vždy k přenosu dat (jedniček a nul). Zejména mobilní operátoři slibují vysoké rychlosti připojení, ale omezí uživatele množstvím přenesených dat. Sice máte rychlost třeba až 10Mbps (někdy i 50Mbps), ale smíte ji využít ani ne půl hodiny za měsíc! Běžný limit operátorů je 1.5-3GB dat / měsíc.

Při 10Mbps přenesete každou sekundu 10 Mbitů, což je 10 / 8 = 1.25 MByte, každou sekundu. Za 1200 sekund přenesete 1200 * 1,25 MB = 1,5 GB dat. A 1200 sekund je pouze 20minut!

Vzhledem k tomu, že měsíc má 43200 minut, spočítáme, že agregace u mobilního připojení při rychlosti 10Mbps a limitu dat 1,5GB měsíčně je šílených 1:2160!  Při vyšší rychlosti a stejném limitu ještě poroste.

Pokud tedy má vaše připojení datový limit, mějte na paměti, že například sledování videa na Youtube vám v plné kvalitě spotřebuje 1MB za 2 sekundy.  V nižších kvalitách je to například 1MB za 10 sekund.  Při sledování 15 minut videa jste schopni spotřebovat v závislosti na kvalitě i 450MB dat. Za 45 minut tak můžete vyčerpat svůj měsíční limit 1.5GB = 1500 MB.

Když jsme u té spotřeby dat, i při hraní online her dochází k přenosu dat. „Pokémoni“ si nárokují přibližně 20MB dat každou hodinu, „tanky online“ vám mohou spotřebovat cca 100-300 MB dat za hodinu. Těmto hrám postačí rychlost vašeho připojení, u některých je však důležitá nízká latence.

Závěrem několik doporučení

Při výběru internetového připojení nehleďte jen na maximální hodnoty rychlosti. Ty se snaží každý poskytovatel „marketingově maximalizovat“. Zajímejte se o agregaci či o minimální rychlost. Ta vám napoví, až jak špatné vaše připojení může být.

V případě, že v rámci domácnosti používáte více přístrojů, sčítejte nároky na jejich využití internetového připojení. A nezapomeňte, že pokud pustíte stahování plnou rychlostí, nezbude vám bez vhodného nastavení „wifiny“ prostor pro využívání dalšími zařízeními. Například mobilní telefony se zapnutou wifi, byť někde leží nepoužívané s černou obrazovkou se neustále do sítě hlásí a ovlivňují tak rychlost na zařízení, které v tu chvíli používáte – a dnes je běžné, že je v domácnosti takových telefonů i pět najednou…

Dalším „žroutem rychlosti připojení“ jsou procesy, které běží na pozadí vašeho zařízení, a nejedná se jen o stahování aktualizací. Čím více programů a her na svém zařízení máte, tím větší je pravděpodobnost, že na pozadí běží proces, který data z internetu potřebuje. Vy to ale nevidíte, pouze máte pocit, že je ten internet „nějaký pomalý“.

Velkou hrozbou je zavirované zařízení. To dokáže velmi negativně ovlivnit vaši rychlost připojení, ale například i zablokovat váš email (ze kterého se bez vašeho vědomí odesílá spam).

 

---