Công nghệ truyền tải và lưu trữ dữ liệu

Dữ liệu là vô hình, nhưng không có nghĩa là chúng tồn tại độc lập mà cần hỗ trợ vật lý và được truyền qua và lưu trữ trong cơ sở hạ tầng vật lý. Dưới đây là một số công nghệ truyền tải và lưu trữ dữ liệu hiện nay.

Băng thông rộng di động 5G

Công nghệ này bắt đầu được triển khai thương mại trên mặt đất vào năm 2020. Tuy nhiên, nó chủ yếu diễn ra ở các nước phát triển và một số nước ở châu Á, đáng chú ý là Trung Quốc. Tình trạng này được dự báo sẽ tiếp tục duy trì vào năm 2025. Dự báo lưu lượng dữ liệu di động 5G sẽ vượt qua 4G và những công nghệ thấp hơn vào năm 2026. Mặc dù Bắc Mỹ và Châu Âu có tỷ trọng đăng ký di động toàn cầu trong công nghệ 5G thấp hơn, nhưng lại có tỷ trọng lớn hơn trong tiêu thụ dữ liệu toàn cầu, do mạng hiệu quả, thiết bị người dùng cao cấp và gói dữ liệu phong phú giá cả phải chăng.

Công nghệ 5G được kỳ vọng sẽ có tác động tích cực đến trải nghiệm thiết bị di động của khách hàng về chất lượng kết nối Internet và tăng khối lượng dữ liệu. Nhìn chung, điều này sẽ thúc đẩy xu hướng hoán đổi máy tính để bàn (băng thông rộng cố định) cho các thiết bị di động, chủ yếu để mua sắm thương mại điện tử, video và chơi game. Các ứng dụng nhắn tin và mạng xã hội, đã và đang được sử dụng rộng rãi trên điện thoại thông minh, cũng sẽ được hưởng lợi từ 5G. Nó cũng sẽ ảnh hưởng đến các dịch vụ đám mây. Tất cả những điều này sẽ liên quan đến việc tăng cường truyền dữ liệu xuyên biên giới. Do khả năng xử lý dữ liệu cao, cũng như tác động kinh tế tiềm tàng của nó, 5G là yếu tố chính đằng sau xung đột thương mại/công nghệ giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc, với Huawei, công ty hàng đầu trong lĩnh vực phát triển 5G.

Cáp ngầm dưới biển

Người ta ước tính rằng khoảng 99% lưu lượng truy cập quốc tế đi qua cáp ngầm dưới biển. Lợi thế của chúng so với các kênh khác, chẳng hạn như vệ tinh, là cáp có thể mang nhiều dữ liệu hơn với chi phí thấp hơn nhiều. Kết nối cáp ngầm cũng bao gồm các đường truyền trên mặt đất. Bản đồ truyền dẫn mặt đất tương tác của Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) lưu trữ kết nối đường trục quốc gia (cáp quang, vi sóng và các trạm vệ tinh trên Trái đất), cũng như các chỉ số quan trọng khác của lĩnh vực CNTT-TT.

Về các tuyến đường liên vùng, bản đồ cho thấy mật độ mạng lưới cáp ngầm cao nhất là ở tuyến Bắc Đại Tây Dương và các tuyến xuyên Thái Bình Dương, giữa Hoa Kỳ và Châu Âu, giữa Hoa Kỳ và Châu Á. Và mật độ kết nối nội vùng lớn nhất là ở Châu Âu, Đông Á và Nam Á. Châu Phi và Châu Mỹ Latinh cho thấy mật độ thấp hơn, cả trên các kết nối liên lục địa cũng như nội vùng; diện tích lớn ở những vùng này vẫn chưa được phục vụ.

Những người sử dụng chính băng thông quốc tế cũng là những người đầu tư nhiều nhất vào cáp ngầm. Bao gồm các nhà cung cấp nội dung như: Google, Facebook, Amazon, Microsoft, và một số nhà cung cấp dịch vụ như: Telxius, China Telecom, Telstra. Theo TeleGeography, “Không giống như những đợt bùng nổ xây dựng cáp ngầm trước đây, một số đơn vị cung cấp nội dung như Amazon, Google, Facebook, Microsoft đang đóng vai trò tích cực hơn trong sự gia tăng gần đây”. Riêng các công ty này có nhu cầu đáng kinh ngạc về lưu lượng truy cập trung tâm dữ liệu đến mức họ đang thúc đẩy một số dự án và ưu tiên tuyến đường cho cáp ngầm. Ước tính khoảng 80% tổng lưu lượng truy cập Internet liên quan đến video, mạng xã hội, dịch vụ trò chơi, ở mức độ cao được cung cấp bởi những nền tảng kỹ thuật số lớn như YouTube (Google), Netflix và Facebook.

Vệ tinh

Vệ tinh rất hữu ích trong việc tiếp cận những vùng xa xôi không có dây cáp quang. Lợi thế hoạt động; lợi thế chiến thuật; lợi thế doanh nghiệp và Chính phủ từ xa sẽ nhận được sự thúc đẩy lớn về mặt kết nối và chức năng nếu/khi thiết bị 5G trở thành hiện thực; kết nối 5G với vệ tinh sẽ mở ra một số trường hợp sử dụng quan trọng trong vận tải thương mại và quân sự; nông nghiệp; dầu; khí đốt; khai thác mỏ và các tiện ích, cũng như kết nối băng thông rộng dân cư từ xa.

Các công ty lớn, chẳng hạn như SpaceX và Amazon, đã và đang đầu tư rất nhiều vào băng thông rộng vệ tinh nhanh chóng. Họ từng có kế hoạch chi khoảng 10 tỷ USD cho băng thông rộng vệ tinh. Những công ty này tìm cách cung cấp băng thông rộng đến những nơi xa xôi và không được phục vụ, giúp đỡ nhiều trường học và một số hoạt động của Chính phủ ở nước ngoài, hoặc cung cấp truy cập Internet cho khu vực bị ảnh hưởng bởi thiên tai hoặc xung đột. Một lý do chính khác đằng sau những khoản đầu tư này là khả năng cải thiện quyền truy cập vào dữ liệu từ số lượng người dùng Internet ngày càng tăng, và do đó tạo ra doanh thu mới. Lợi tức đầu tư tiềm năng là rất lớn. Morgan Stanley (2020) ước tính rằng “ngành công nghiệp vũ trụ toàn cầu có thể tạo ra doanh thu 1 nghìn tỷ USD trở lên vào năm 2040, tăng từ 350 tỷ USD so với hiện tại”. Tuy nhiên, những cơ hội ngắn hạn và trung hạn đáng kể nhất có thể đến từ truy cập Internet băng thông rộng vệ tinh… băng thông rộng vệ tinh sẽ đại diện cho 50% tăng trưởng dự kiến ​​của nền kinh tế không gian toàn cầu vào năm 2040 và 70% trong kịch bản tăng giá nhất. Việc phóng các vệ tinh cung cấp dịch vụ Internet băng thông rộng sẽ giúp giảm chi phí dữ liệu, cũng như nhu cầu về dữ liệu đó bùng nổ.

Điểm trao đổi Internet 

Sự phát triển của cơ sở hạ tầng Internet trong nước liên quan đến dữ liệu cũng quan trọng đối với hoạt động của Internet như chất lượng kết nối và phạm vi phủ sóng của Internet, để thu hút nhiều người và công ty hơn trong nền kinh tế kỹ thuật số dựa trên dữ liệu. Điều này bao gồm các điểm trao đổi Internet (IXP) và những trung tâm dữ liệu đồng vị trí. IXP là một số vị trí vật lý nơi nhiều mạng khác nhau kết nối để trao đổi lưu lượng Internet thông qua cơ sở hạ tầng chuyển mạch chung.

Các mạng tham gia vào IXP có thể là nhà cung cấp dịch vụ Internet; nhà cung cấp nội dung; công ty lưu trữ, Chính phủ, v.v. IXP được phân tán khắp các quốc gia, cho phép những mạng cục bộ trao đổi thông tin một cách hiệu quả, vì chúng loại bỏ nhu cầu trao đổi lưu lượng Internet cục bộ ở nước ngoài. Nó đã được chứng minh rằng tốc độ truy cập cho nội dung cục bộ có thể cải thiện gấp mười lần với IXP, vì lưu lượng truy cập được định tuyến trực tiếp hơn.

Tính đến tháng 4 năm 2021 trên thế giới có 556 IXP, với số lượng cao nhất ở các nền kinh tế phát triển (293), tiếp theo là một số nền kinh tế đang phát triển và chuyển đổi (lần lượt là 220 và 43). Xét về số lượng IXP trung bình cho mỗi quốc gia trong các nhóm này, lần lượt có 7,9; 3,9; 2,6 IXP cho mỗi quốc gia ở những nước phát triển, đang chuyển đổi và đang phát triển. Ở cấp độ khu vực, châu Âu dẫn đầu, tiếp theo là Bắc Mỹ và châu Á, về số lượng tuyệt đối các IXP. Về khối lượng lưu lượng dữ liệu đi qua các IXP khu vực này, Châu Âu dẫn đầu, với 28% của tất cả các IXP, với 60% sản lượng băng thông nội địa toàn cầu. Điều này một phần là do có một số IXP đang hoạt động như một trung tâm liên lục địa ở châu Âu. Châu Phi chiếm 9% tổng số IXP, nhưng sản lượng băng thông nội địa của họ chỉ là 2%.

Sự hiện diện của IXP không phải lúc nào cũng đảm bảo mang lại nhiều lợi ích hơn cho khách hàng địa phương. Ví dụ, Djibouti có một IXP, hoạt động như một trung tâm khu vực, cung cấp dịch vụ cho các nước láng giềng, nhưng cấu trúc độc quyền trong lĩnh vực viễn thông của nó dẫn đến chi phí Internet không thể chi trả được (Ngân hàng Thế giới, 2021). Do đó, sự hiện diện của IXP ở một quốc gia hoặc khối lượng dữ liệu lớn hơn được trao đổi thông qua chúng không tự động chuyển thành tốc độ nhanh hơn và phí kết nối Internet thấp hơn cho người dùng địa phương. Ngược lại, một IXP toàn diện cho những đối tác trong nước, quốc tế và đa dạng, cho phép đối xử bình đẳng với tất cả những người tham gia (thường là đối thủ cạnh tranh), có thể khuyến khích việc phân cấp dữ liệu trong mạng của họ. Tuy nhiên, hầu hết các nước đang phát triển thiếu cơ sở hạ tầng trong nước để cho phép dữ liệu được tạo cục bộ được trao đổi qua IXP, mặc dù việc đầu tư vào thiết bị để thiết lập IXP không tốn kém, được lưu trữ tại các trung tâm dữ liệu đồng vị trí và được xử lý trên nền tảng đám mây (Ngân hàng Thế giới, 2021).

Thị trường đám mây và trung tâm dữ liệu

Điện toán đám mây cho phép cung cấp các dịch vụ điện toán qua Internet. Bằng cách này, một số công ty có thể tiếp cận những quy trình đổi mới nhanh hơn và các nguồn lực linh hoạt, đồng thời hưởng lợi từ quy mô kinh tế, trong khi họ có thể lưu trữ dữ liệu của mình với chi phí thấp hơn nhiều. Gartner (2019) dự đoán rằng đến năm 2025, 80% doanh nghiệp sẽ đóng cửa các trung tâm dữ liệu truyền thống của họ (10% đã làm vào năm 2019) và thay vào đó chuyển sang những trung tâm cho thuê máy chủ (co-location data centres) và trung tâm dữ liệu siêu cấp.

Các trung tâm cho thuê máy chủ tập trung nhiều ở những nước phát triển. Tính đến tháng 1 năm 2021, trong tổng số 4.714 trung tâm cho thuê máy chủ, gần 80% có trụ sở tại các nước phát triển, chủ yếu ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Chỉ 897 trung tâm ở các nước đang phát triển, chủ yếu ở châu Á, và 119 ở các nền kinh tế đang chuyển đổi. Châu Phi và Châu Mỹ Latinh lần lượt có 69 và 153 trung tâm dữ liệu này. Điều đáng chú ý là mặc dù Liên minh Châu Âu (EU27) và Vương quốc Anh lần lượt có 1.105 và 273 trung tâm (so với 1.796 ở Hoa Kỳ và chỉ 154 ở Trung Quốc), nhưng Châu Âu đã không thể thu được lợi ích từ dữ liệu đến mức độ như Hoa Kỳ và Trung Quốc. Điều này cho thấy thành công trong nền kinh tế dữ liệu không chỉ là đầu tư vào trung tâm dữ liệu.

Trong trường hợp trung tâm dữ liệu lớn, vị trí dẫn đầu thuộc về Hoa Kỳ, chiếm 39% trong tổng số 597 trung tâm vào cuối năm 2020, tiếp theo là Trung Quốc với 10% và Nhật Bản 6%. Tổng số đã tăng hơn gấp đôi kể từ năm 2015. Amazon; Microsoft; Google cùng vận hành hơn một nửa số trung tâm dữ liệu lớn. Amazon và Google đã mở nhiều trung tâm dữ liệu mới nhất vào năm 2020, chiếm một nửa số trung tâm bổ sung (Synergy Research Group, 2021a). Nhìn chung, hai công ty đến từ Hoa Kỳ (Amazon và Microsoft) chiếm 52% tổng doanh thu từ dịch vụ cơ sở hạ tầng đám mây.

Phân tích và sử dụng dữ liệu, được hỗ trợ đặc biệt bởi những trung tâm dữ liệu, có thể rất hữu ích cho việc đạt được nhiều mục tiêu bền vững, bao gồm cả việc chống lại biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, nền kinh tế kỹ thuật số, đặc biệt là các trung tâm dữ liệu, có những tác động đến môi trường cần được tính đến (xem hộp I.4). Vị trí của những trung tâm dữ liệu có thể được định hướng bởi logic môi trường (ví dụ: ở các quốc gia có khí hậu ôn hòa để tiết kiệm năng lượng làm mát cơ sở hạ tầng của họ); nhưng nó cũng dựa trên nhiều yếu tố khác, chẳng hạn như độ tin cậy và chi phí sử dụng cơ sở hạ tầng năng lượng địa phương. Vị trí của những trung tâm dữ liệu là một vấn đề then chốt liên quan đến các luồng dữ liệu xuyên biên giới. Mọi yêu cầu để xác định vị trí lưu trữ dữ liệu trong một lãnh thổ cụ thể là một trong những biện pháp được sử dụng để điều chỉnh luồng dữ liệu xuyên biên giới. Sự tăng trưởng của IoT và thu hút 5G có thể đại diện cho sự tiến triển trong thị trường trung tâm dữ liệu từ ưu thế của trung tâm dữ liệu lớn đến cái gọi là “trung tâm dữ liệu biên”, vì nhu cầu truyền độ trễ dữ liệu sẽ đòi hỏi dữ liệu phải gần với nguồn hơn. Ở đó là những dấu hiệu cho thấy việc hướng tới hệ thống đa đám mây điện toán, kết hợp nhiều loại trung tâm dữ liệu khác nhau.