Почему сети, предназначенные для телевидения, лучше обеспечивают передачу, когда используют ту же среду, что и интернет?

Почему смотреть телевизионные шоу «обычным способом» через кабельное или спутниковое телевидение быстрее, чем смотреть их через Интернет?

Это может звучать как забавный вопрос, но, учитывая фактическую среду, может быть то же самое (например, вы можете подключить интернет по коаксиальному кабелю так же, как вы получаете телевизор), тогда не будет ли это ближе к той же скорости и качеству ? Я не думаю, что моя предпосылка ошибочна, потому что вы можете смотреть 4K ТВ нормально, но если у вас нет очень хорошего интернет-соединения, вы, вероятно, заметите буферизацию при просмотре 4K онлайн.

Это потому, что с Интернетом намного больше накладных расходов (хотя я бы подумал, что с такими протоколами, как UDP, меньше)?

По своей сути ваше предположение «по коаксиальному кабелю таким же образом» неверно. Кабели просто несут электрический сигнал. Этот сигнал может быть закодирован многими различными способами, каждый из которых адаптирован для конкретного использования, включая схемы кодирования, которые объединяют многократное использование в один сигнал.

«Кабель» быстр в обеспечении телевидения, потому что это односторонний сигнал вещания, предназначенный для одновременного распределения телевизионных каналов среди нескольких абонентов. Все получают один и тот же сигнал в одно и то же время, практически без изменений. Это принципиально один сигнал для многих людей.

Просмотр телевизора в интернете является противоположностью практически во всех отношениях. Это двусторонний сигнал, предназначенный для распределения данных по индивидуальным абонентам по запросу. Никто не получает один и тот же сигнал в одно и то же время, и у всех есть индивидуальные потребности. Это принципиально много сигналов для многих людей.

Современный «кабель» изменил это, приняв более новую двунаправленную цифровую инфраструктуру, на которую влияют сети передачи данных, чтобы обеспечить кабельный Интернет. Это дополнительно учитывает новые услуги, такие как программирование по требованию и игровые приставки. Это потребовало фундаментальных изменений в кабельной сети и электрических сигналов, передаваемых по кабелям. Сети передачи данных изменили это, приняв протоколы многоадресной передачи, чтобы обеспечить возможность крупномасштабных широковещательных данных, чтобы включить IPTV, программирование по требованию и игровые приставки. Это также потребовало фундаментальных изменений в сети передачи данных.

Конвергенция будет продолжаться до тех пор, пока сети "кабельное / IPTV" и "Интернет" не будут различимы. Однажды ваш интернет-провайдер предложит вам подключиться к трансляции на 10 000 каналов YouTube, а киностудии будут транслировать IPTV многоадресную передачу напрямую всему миру. По-прежнему будет нечего смотреть в эфире, и все равно будут буферизоваться ваши личные программы, потому что ваши любимые видео о кошках никогда не будут достаточно популярными, чтобы попасть в расписание вещания.

Для телевидения и интернет-видео проблема одна и та же: вы должны отправлять кадры видео зрителю. Каждый подход к проблеме по-своему и имеет свои преимущества и недостатки.

Кадры на самом деле просто информация, поэтому давайте выберем аналог. Представьте, что вы хотите диктовать адрес GettysBurg 100 людям. Вы должны передать каждую строчку речи каждому человеку (как провайдер видео должен получить кадры для каждого зрителя).

Теперь телевизионные каналы получают эксклюзивное использование частотного диапазона на кабеле. Это похоже на эксклюзивное использование лекционного зала. Вы не будете прерваны другими, пытающимися говорить. Если вы похожи на телеканал, вы публикуете время, когда планируете диктовать речь, а когда наступает это время, вы встаете на сцену и начинаете говорить. Даже не проверяя, кто в аудитории, вы просто начинаете:

you send "Four score and seven years ago" to whoeverIsListening
you send "our fathers brought forth on this continent" to whoeverIsListening
you send "a new nation, conceived in Liberty," to whoeverIsListening
you send "and dedicated to the proposition" to whoeverIsListening
you send "that all men are created equal." to whoeverIsListening
...

...
you send "shall not perish from the earth." to whoeverIsListening

Вы диктуете всю речь, не останавливаясь. Вы говорили каждую строку только один раз. Это было не так сложно для вас. И любой, кто был в зале и слушал, слышал все это без задержек или перерывов. Точно так же телевизионные станции посылают свой сигнал по проводам только один раз, и если вы смотрите его, он поступает в режиме реального времени. Но точно так же, если вы не у своего телевизора, когда шоу включено, или вам нужно уйти посередине, чтобы пойти в ванную, вы пропустите некоторые из них.

Но что, если вы хотите, чтобы люди услышали пьесу по собственному расписанию, и вы хотите, чтобы все слышали все это? Вы приглашаете всех посетить вас в парке, когда захотите, и вы будете диктовать им индивидуальные линии. Это как сделать ваше видео доступным через Интернет.

Парк занят, и иногда вы не можете говорить, потому что это слишком шумно. Потоковые сервисы делят сеть с другим интернет-трафиком. У них нет выделенной частоты. Их пакеты иногда приходится ждать в очереди.

Person1 появляется, и вы начинаете говорить им строки:

you send "Four score and seven years ago" to person1
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "our fathers brought forth on this continent" to person1

Это было не так плохо. person1 все еще получает игру с довольно хорошей скоростью, но затем появляется человек два, и вы пообещали начать сначала для каждого человека, и вскоре появляется человек 3, а затем человек 1 просит вас повторить себя. ..

you send "a new nation, conceived in Liberty," to person1
you send "Four score and seven years ago" to person2
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "and dedicated to the proposition" to person1
you send "Four score and seven years ago" to person3
person1 sends "what?" to you
you send "our fathers brought forth on this continent" to person2
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "and dedicated to the proposition" to person1
you send "our fathers brought forth on this continent" to person2
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "that all men are created equal." to person1
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "our fathers brought forth on this continent" to person3
you send "Four score and seven years ago" to person4
person3 sends "what?" to you
you send "a new nation, conceived in Liberty," to person2
you send "Now we are engaged in a great civil war" to person 1
you send "our fathers brought forth on this continent" to person3
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "a new nation, conceived in Liberty," to person3
you send "our fathers brought forth on this continent" to person2
you send "a new nation, conceived in Liberty," to person3
you send "our fathers brought forth on this continent" to person4
someone sends somethingIrrelevant to someoneElse
you send "Four score and seven years ago" to person5
you send "Four score and seven years ago" to person6...

и так далее, пока вы не сказали каждую строчку речи каждому человеку. Когда вы продиктовали в лекционном зале, неважно, сколько людей появилось, вы все еще говорили только один раз, и они все это слышали. Но теперь, если одновременно появляется тридцать человек или парк становится более занятым, скорость, с которой каждый человек произносит речь, снизится до минимума. Интернет-видео имеет то преимущество, что каждый человек может начать слушать, когда захочет, и даже может попросить сделать паузу и продолжить позже или повторить пропущенные части, но недостатком является то, что, если сеть переполнена или много людей используют один и тот же сервер, видео загружается медленно.

Фактическая среда не та же самая: телевидение, распространяемое через выделенный коаксиальный кабель, работает совсем по-другому и имеет совершенно другую инфраструктуру по сравнению, скажем, с просмотром Youtube, Netflix или чем-то еще через общедоступный Интернет.

Даже если коаксиальный кабель используется для реализации IP-протоколов и телевизионного контента, распространяемого поверх этого, у вас все еще есть общий контроль пропускной способности и вы можете использовать выделенную многоадресную инфраструктуру (которая не очень хорошо работает в общедоступном Интернете).

Итак, ответ на ваш вопрос: вы сравниваете яблоки и апельсины, ваша предпосылка, что они похожи, неверна.

Для всех провайдеров двойного назначения (например, кабель с Интернетом) вы можете себе представить, что трафик, проходящий по проводам, подобен трассе с экспресс-полосой, или, возможно, даже лучше, автоматизированной системе магистрали. Скоростная автомагистраль / автомагистраль - это выделенная часть дороги, на которой все должны двигаться с одинаковой скоростью и иметь постоянный поток. Там никогда не бывает заторов, потому что он тщательно продуман, чтобы разрешить определенный объем трафика через него.

Поставщик распределяет все каналы, которые вы можете смотреть, на определенные частоты. Трафик всегда имеет определенную пропускную способность, независимо от того, кто-то смотрит этот канал или нет, и каждый получает одни и те же данные в одно и то же время. Эта полоса пропускания рассчитывается заранее, и провайдеры могут надежно предсказать, какую полосу пропускания они имеют для этих частот.

Интернет, с другой стороны, похож на обычное шоссе. Когда он используется не очень часто, все могут идти так быстро, как им нравится, но по мере увеличения трафика некоторые данные откладываются, чтобы у каждого была реальная возможность. Это означает, что, когда пропускная способность интернета почти заполнена, люди начнут замечать пропуск, буферизацию, искаженное аудио и видео и так далее.

Поэтому основная причина, по которой кабельное, спутниковое и эфирное программирование осуществляется в режиме реального времени, заключается в том, что в них используется выделенная, предварительно выделенная полоса пропускания, которая тщательно рассчитывается и измеряется для минимизации помех, в то время как Интернет всегда конкурирует за попытки и обеспечить сбалансированное количество пропускной способности для всех, кто хочет его использовать. Как только среда насыщается, все начинают ощущать эффекты, начиная с загрузки веб-страниц и заканчивая зернистыми видеопотоками и искаженным звуком.

Самое простое объяснение состоит в том, что широковещательное видео получает выделенный канал целиком, почти без задержек и с очень постоянной полосой пропускания. Данные передаются каждому, независимо от того, является ли они на самом деле слушает или нет (что делает его чрезвычайно эффективным , когда ожидаемое число слушателей в миллионах), и намеренно структурированы таким образом , что , когда кто - то делает начать слушать, они будут получить ключевой кадр, который позволяет им начать просмотр в течение доли секунды.

И наоборот, интернет-видео должно конкурировать с другим трафиком, разделяющим различные связи между маршрутизаторами между сервером и вашим компьютером, и это вызывает задержки и потери, которые необходимо уменьшить. Дублирующая копия данных должна быть отправлена ​​каждому слушателю, что не очень эффективно с точки зрения сервера и еще больше увеличивает вероятность прерываний. Чтобы справиться с перебоями, ваш компьютер ожидает поступления данных в течение нескольких секунд, сохраняя их в буфере, прежде чем начнет воспроизводить их.

Если эти два случая приходят по одному и тому же физическому кабелю, они почти наверняка модулируются на разные несущие частоты, очень похоже на старомодные телевизионные каналы.

Если вы смотрите фильм или сериал, короткая пауза при заполнении буфера не очень заметна, а удобство отсутствия необходимости ждать, пока телевизионная станция приступит к вещанию, является неоспоримым преимуществом для интернет-видео. , Но для спортивных или новостных событий в прямом эфире, вероятно, лучше всего транслировать телевидение из-за его непосредственности.

В других ответах есть много хороших моментов, но вот картинка, показывающая, как Verizon достигает этого по оптоволокну (Verizon FIOS). У каждого провайдера будут разные механизмы, так что это всего лишь пример одного такого подхода. Интернет-данные и видео трансляции поступают из двух разных источников. Они добавляются близко к последней миле, передаваясь на другой длине волны.

Есть несколько причин. Во-первых, пропускная способность кабеля / спутника намного выше, чем вы думаете. Даже довольно старая коаксиальная установка имеет общую полосу пропускания, которая очень конкурентоспособна с тем, что есть у большинства обычных пользователей для локальной сети. То же самое касается спутника. Просто учтите, что, например, на Astra у вас есть более 100 транспондеров, каждый из которых имеет несколько каналов, и каждый из них имеет 27,5 тыс. Символов в секунду. Это огромное количество пропускной способности.

Во-вторых, данные передаются , то есть они отправляются один раз «всем» (и никому, в частности), и все. Внутри кабельной сети, возможно, придется копировать необработанные биты здесь и там (например, в спутник или в вашу локальную кабельную сеть), но неважно. Все только что отправлено один раз , уволить и забыть, съесть это или умереть. Нет протокола для ошибок передачи (ну, есть FEC, но это не считается, он не связывается обратно) или чего-то подобного. Вы получаете или не получаете, и с течением времени вам все равно, получаете ли вы его тоже (провайдеру вообще все равно).
Это делает предпосылки как локальный кабель и инфраструктуры провайдера многоменее требовательны, поскольку вам нужно всего лишь передать крошечную часть данных, и вам не нужно беспокоиться о получении ответов от клиента и их обработке. Объем данных, передаваемых через инфраструктуру (а также по местному кабелю), зависит исключительно от количества транслируемых каналов, а не от количества людей, которые их смотрят. Поскольку последних примерно в миллион раз больше, чем первых, это большая победа.

Не задействован HTTPS-сервер. Запросы не обрабатываются, нет извлечения произвольных блоков данных в случайное время, нет гарантий, нет проблем параллелизма и масштабируемости. Никакие пакеты не отбрасываются промежуточными маршрутизаторами, нет контроля перегрузки (и если пакеты потеряны , никого не волнует).

В общем, это совершенно другая, несопоставимая вещь.

Вся информация, поступающая в ваш дом по коаксиальному кабелю, занимает определенную полосу пропускания доступного спектра. Простой ответ на ваш вопрос заключается в том, что большая часть этой полосы пропускания предназначена для вещательного ТВ, а не для общих данных. Вы правы в том, что накладные расходы на двустороннюю связь не так уж велики, если они вписываются в доступную пропускную способность кабеля.

Когда разница между широковещательным видео и данными по требованию вступает в игру, находится на стороне провайдера, где проще предоставить одни и те же данные каждому (широковещательная передача), чем предоставить специально запрошенные данные каждому пользователю. Другими словами, провайдер мог бы выделить большую пропускную способность для общих данных, но тогда ему пришлось бы сократить количество / качество широковещательных каналов и предоставить каждому пользователю больший канал к Интернету (между его концом кабеля и магистралью Интернета). , Здесь также учитывается скорость, основанная на уровне подписки: сколько вы платите, зависит от того, какую часть соединения с интернет-магистралью они позволяют вам использовать.