APNIC文摘— 改善大城市以外的網路連線:日本案例分享

本APNIC文摘原標題為How do we improve Internet connectivity outside major cities? A Japanese approach,由Satoru Tsurumaki撰文。

將高速寬頻網路從大城市延伸至地方,對很多國家都是個挑戰,日本也不例外。雖然日本的國土幅員比澳洲或美國小,因此無須架設長達百萬公里的電纜,但在日本,地方人口享有的網路頻寬仍較大都市低,地方網路服務供應業者(Internet Service Provider,ISP)的投資報酬率也低於大都市的同業。

為了改善這些問題,日本總務省於2019年指示啟動研究計畫,檢視在日本網際網路兩大中心東京、大阪的週邊區域建立訊務聚合中心,是否能有效降低開銷並提高訊務傳播效率。作者所屬的BBIX公司是本研究計畫的參與成員之一,他們的任務是在東北地區的仙台及九州地區的福岡,分別設立網際網路交換中心(Internet Exchange Point,IXP)。結果顯示,這兩個區域的網路訊務往返時間(round-trip time,RTT)大幅改善,縮短將近15毫秒。

以下作者將進一步說明日本網際網路建設的背景,以及本研究計畫的實際執行方式和結果。

日本的網際網路有兩個主要匯集點:首都東京及西日本的中心,大阪。幾乎所有主要的IXP和轉接服務業者,都從這兩個大都市提供服務。

有了IXP,ISP與其他ISP無須經由海外,就可以在當地交換路由資訊和訊務,因此擴大網路服務範圍。IXP在轉接當地訊務上扮演的角色越來越吃重,研究顯示,IXP可以有效縮短自治系統(Autonomous System,AS)層級的平均路徑。

在日本,位於東京和大阪以外地區的ISP主要利用以下方式確保上游網際網路連線:

  1. 向位於東京或大阪的轉接服務業者購買當地轉接服務。
  2. 租借一條線路,連接到東京或大阪的轉接服務業者或IXP。

兩種作法都有RTT延長和所費不貲的問題。在某些只有一家服務業者的地區,甚至無法透過重複備援確保容錯。另一方面,日本一般民眾的寬頻消費者數量已幾近飽和。這表示ISP無法期待使用者人口突然激增,因此帶動銷量成長。種種難題下,地方的ISP處境並不容易。

在此研究計畫下,BBIX與J-Stream、QTnet和TOHKnet合作,分別於仙台及福岡建立IXP。

仙台的IXP有和東京一樣的網路段(segment),福岡的網路段則和大阪一樣。乍看之下或許有點奇怪;研究目的改善當地的網際網路連線,使用一樣的網路段似乎無法滿足這個目標。然而,IXP的成長仰賴網路使用者及內容提供者,兩者之間是雞生蛋、蛋生雞的循環關係。主要的內容傳遞網路(Content Delivery Network,CDN)業者都已經連接到東京和大阪的IXP,因此,藉由分別於仙台和福岡設定和東京、大阪一樣的網路段,研究可以充分觀察一個已與所有主要CDN業者連接,而無須另行逐一與業者簽約的IXP,實際上能享受到的充分效益。

作者團隊量測RTT和下載影片的畫質,探究地方IXP能否實際改善當地的網路連線。量測結果發現,仙台和福岡的伺服器與市中心內容伺服器之間的RTT大幅改善,速度增加達到87%,實際傳輸時間約減少15毫秒。內容下載方面,量測結果顯示下載速度增加約37%。

這顯示從離使用者較近的地點傳遞內容,可以有效提昇大型線上遊戲改版更新時需要大量訊務的使用者體驗。這在過去一直是很多玩家的痛點。

根據這些量測結果,我們對在地方設立IXP的可能效益,包括增加地方網路頻寬、透過縮短內容傳遞距離協助提高地方ISP投資報酬率等,也取得基本但重要的概念。未來,類似的IXP設置可以進一步支援如5G或多階取邊緣運算等,需要低延遲率、高頻寬的新興技術。

*台灣網路資訊中心(TWNIC)與亞太網路資訊中心(APNIC)合作,定期精選APNIC Blog文章翻譯摘要,提供中心部落格讀者了解目前亞太地區網路發展之最新趨勢。原文標題為How do we improve Internet connectivity outside major cities? A Japanese approach

圖片來源:freepik

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