Tốc độ Internet tăng thế nào: từ modem 56k, cáp quang tới định luật Nielsen

Tốc độ mạng của người dùng gia đình đã tăng từ vài trăm bit mỗi giây thời modem quay số đầu thập niên 1980 lên hàng trăm megabit, thậm chí một gigabit mỗi giây với cáp quang ngày nay, tức gấp vài triệu lần. Nhà nghiên cứu Jakob Nielsen tóm nhịp này thành "định luật Nielsen" năm 1998: đường truyền của người dùng cao cấp nhanh thêm khoảng 50% mỗi năm. Nhịp đó chậm hơn định luật Moore một chút, và chính khoảng chênh ấy giải thích vì sao web luôn có cảm giác "nặng".

Bit mỗi giây: đơn vị cần nắm trước

Tốc độ mạng đo bằng bit mỗi giây, còn dung lượng tệp đo bằng byte. Một byte bằng tám bit. Đây là chỗ nhiều người nhầm nhất:

• Gói cước ghi 100 Mbps (megabit mỗi giây) thì tải tối đa khoảng 100 ÷ 8 = 12,5 MB mỗi giây.
• Kbps là nghìn bit, Mbps là triệu bit, Gbps là tỉ bit mỗi giây.
• Tốc độ thực tế thường thấp hơn con số quảng cáo vì phần mào đầu của giao thức, Wi-Fi trong nhà, máy chủ ở xa.

Từ tiếng rít của modem tới cáp quang

Ai từng dùng modem quay số đều nhớ tiếng rít rè rè lúc kết nối, và cảnh nhà có người nhấc máy điện thoại là mạng rớt. Đường dây điện thoại vốn được thiết kế cho giọng nói, chỉ truyền dải tần khoảng 300–3.400 Hz. Modem 56k gần như đã vắt kiệt dải tần hẹp đó. Muốn nhanh hơn phải dùng phần tần số cao hơn trên cùng sợi dây đồng (ADSL), rồi bỏ hẳn dây đồng sang sợi quang.

Định luật Nielsen: 50% mỗi năm

Jakob Nielsen là chuyên gia về khả năng sử dụng web (người Đan Mạch, làm việc ở Mỹ). Năm 1998, ông nhìn lại tốc độ đường truyền chính nhà mình dùng qua các năm, bắt đầu từ modem 300 bit/giây đầu thập niên 1980, và thấy chúng nằm gần một đường thẳng trên thang logarit: tăng khoảng 50% mỗi năm, tức gấp đôi sau khoảng 21 tháng.

Có ba điểm cần hiểu đúng:

• Định luật nói về người dùng cao cấp, người chịu chi tiền cho đường truyền tốt nhất đang bán. Người dùng phổ thông thường đi sau vài năm.
• Dữ liệu ban đầu là của chính một người. Nielsen nhiều lần cập nhật sau đó và cho biết xu hướng vẫn giữ khá sát trong mấy chục năm.
• Nó nói về tốc độ đường truyền vào nhà, không nói về dung lượng sợi cáp trục chính hay cáp quang biển, vốn tăng theo nhịp riêng.

Tự tính: 50% mỗi năm trong 40 năm

Lấy gốc 300 bit/giây năm 1984. Mỗi năm nhân 1,5.

• 1,5 mũ 10 ≈ 57. Sau 10 năm (1994): 300 × 57 ≈ 17 kbps. Khớp thời modem 14.400–28.800.
• 1,5 mũ 20 ≈ 3.300. Sau 20 năm (2004): khoảng 1 Mbps. Khớp thời ADSL đầu tiên.
• 1,5 mũ 40 ≈ 11 triệu. Sau 40 năm (2024): 300 × 11 triệu ≈ 3,3 Gbps.

Năm 2024, những gói cáp quang cao cấp nhất cho hộ gia đình ở nhiều nước đã vào khoảng 1–10 Gbps. Một đường thẳng vẽ từ năm 1998 vẫn trúng bậc độ lớn sau một phần tư thế kỷ.

Vì sao web luôn chậm dù mạng nhanh lên

Nielsen chỉ ra một điều thú vị: tốc độ đường truyền (50% mỗi năm) tăng chậm hơn sức mạnh máy tính (theo định luật Moore, khoảng 60% mỗi năm nếu tính gấp đôi mỗi 18 tháng). Máy làm ra dữ liệu nhanh hơn mạng chở dữ liệu. Vì vậy:

• Trang web, ảnh, video ngày càng nặng, lấp đầy phần băng thông mới có.
• Người làm web phải luôn tính chuyện nén, giảm dung lượng, tải dần, vì người dùng phổ thông đi sau người dùng cao cấp vài năm.
• Độ phân giải video đi theo băng thông: từ video nhỏ bằng con tem đầu thập niên 2000, lên SD, HD, rồi 4K cần khoảng 15–25 Mbps cho một luồng.

Còn một thứ không theo đường cong nào: độ trễ. Ánh sáng trong sợi quang đi chậm hơn trong chân không khoảng một phần ba, nên dữ liệu đi từ Hà Nội sang bờ tây nước Mỹ rồi quay về luôn mất cỡ 150–250 mili giây, dù đường truyền rộng tới đâu. Băng thông là độ rộng của con đường; độ trễ là chiều dài của nó.

Tự tính: tải một bộ phim 1 GB

1 GB = 8 tỉ bit. Chia cho tốc độ:

Bốn mươi giờ xuống tám giây: gấp khoảng 18.000 lần. Thế hệ lớn lên với cáp quang khó hình dung chuyện từng để máy chạy qua đêm chỉ để tải một bài hát.

Việt Nam trên đường cong

Việt Nam chính thức kết nối Internet toàn cầu ngày 19 tháng 11 năm 1997. Những năm đầu, người dùng truy cập qua modem quay số, tính tiền theo phút. Khoảng năm 2003, dịch vụ ADSL bắt đầu được cung cấp rộng rãi, quán net mọc khắp phố. Từ cuối thập niên 2000 và mạnh nhất trong thập niên 2010, cáp quang tới nhà thay dần ADSL, giá gói cước giảm, tốc độ phổ biến lên hàng chục rồi hàng trăm Mbps.

Mạng di động cũng đi những bậc tương tự: 2G chủ yếu cho thoại và tin nhắn, dữ liệu chỉ vài chục kbps; 3G triển khai từ năm 2009 cho vài Mbps; 4G từ khoảng 2016–2017 cho hàng chục Mbps; dịch vụ 5G thương mại bắt đầu từ cuối năm 2024. Theo các bảng đo tốc độ công khai như Speedtest Global Index của Ookla, tốc độ trung bình băng rộng cố định ở Việt Nam đã vượt mức 100 Mbps vào giữa thập niên 2020. Con số này thay đổi hằng tháng, nên muốn so thì xem bảng mới nhất.

Góc nhìn hôm nay

Định luật Nielsen nhắc một thói quen tốt cho người làm nội dung: đừng thiết kế cho đường truyền nhà mình, hãy thiết kế cho người dùng chậm hơn mình vài năm. Một trang web nhẹ vẫn mở nhanh trên điện thoại cũ, sóng yếu ở vùng xa.

Với người dùng, có hai phép kiểm tự làm được ngay. Thứ nhất, đo tốc độ bằng dây mạng cắm thẳng vào modem rồi đo lại qua Wi-Fi ở phòng xa; nếu chênh nhiều thì vấn đề nằm trong nhà, không phải ở nhà mạng. Thứ hai, nhớ chia Mbps cho 8 khi so với tốc độ tải tệp hiện trên máy, để khỏi nghĩ mình bị "ăn bớt" tám lần.