Dlaczego sieci zaprojektowane dla telewizji lepiej dostarczają program, gdy korzystają z tego samego medium co Internet?

Dlaczego oglądanie programów telewizyjnych „normalnie” za pomocą kabla lub satelity jest szybsze niż oglądanie ich przez Internet?

Może to zabrzmieć jak śmieszne pytanie, ale biorąc pod uwagę faktyczne medium może być takie samo (np. Można uzyskać dostęp do Internetu za pomocą kabla koncentrycznego w taki sam sposób, jak w przypadku telewizora), to czy nie byłoby bliżej tej samej prędkości i jakości ? Nie sądzę, że moje założenie jest błędne, ponieważ możesz normalnie oglądać telewizję 4K, ale jeśli nie masz bardzo dobrego połączenia internetowego, prawdopodobnie zauważysz buforowanie podczas oglądania 4K online.

Czy to dlatego, że w Internecie jest o wiele więcej narzutów (choć mniej bym pomyślał o protokołach takich jak UDP)?

U ich podstaw twoje założenie „w taki sam sposób na kablu koncentrycznym” jest fałszywe. Kable po prostu przenoszą sygnał elektryczny. Sygnał ten może być kodowany na wiele różnych sposobów, z których każdy jest dostosowany do określonego zastosowania, w tym schematy kodowania, które łączą wiele zastosowań w jeden sygnał.

„Kabel” jest szybki w dostarczaniu telewizji, ponieważ jest to jednokierunkowy sygnał telewizyjny dostosowany do dystrybucji kanałów telewizyjnych do wielu abonentów jednocześnie. Każdy otrzymuje ten sam sygnał w tym samym czasie, w zasadzie bez zmian. Jest to zasadniczo jeden sygnał dla wielu osób.

Oglądanie telewizji w Internecie jest prawie pod każdym względem. Jest to dwukierunkowy sygnał dostosowany do dystrybucji danych do indywidualnych abonentów na żądanie. Nikt nie otrzymuje tego samego sygnału w tym samym czasie i każdy ma indywidualne potrzeby. Jest to zasadniczo wiele sygnałów dla wielu ludzi.

Współczesny „kabel” to zmienił, przyjmując nowszą dwukierunkową infrastrukturę cyfrową, na którą wpływ mają sieci danych, aby umożliwić Internet kablowy. Pozwala to dodatkowo na nowe usługi, takie jak programowanie na żądanie i granie w dekodery. Wymagało to fundamentalnych zmian w sieci kablowej i sygnałów elektrycznych przenoszonych na kablach. Sieci danych to zmieniły, przyjmując protokoły multiemisji, aby umożliwić transmisje na dużą skalę w celu umożliwienia IPTV, programowania na żądanie i grania w dekodery. Wymagało to również fundamentalnych zmian w sieci danych.

Konwergencja będzie kontynuowana do momentu, gdy sieci „kablowe / IPTV” i „Internetowe” będą nie do odróżnienia. Pewnego dnia Twój dostawca usług internetowych zaoferuje Ci połączenie się z 10 000 kanałową transmisją YouTube, a studia filmowe będą transmitować multiemisję IPTV bezpośrednio na cały świat. Nadal nie będzie nic do oglądania w transmisji i będzie nadal buforowane w twoim osobistym programowaniu, ponieważ twoje ulubione filmy z kotami nigdy nie będą wystarczająco popularne, aby znaleźć się w harmonogramie transmisji.

W przypadku telewizji i wideo internetowego problem jest taki sam: musisz wysłać klatki filmu do widza. Każde podejście do problemu inaczej i ma zalety i wady.

Ramki są naprawdę tylko informacją, więc wybierzmy analog. Wyobraź sobie, że chcesz podyktować adres GettysBurg 100 osobom. Musisz przekazać każdą linię mowy każdej osobie (tak jak dostawca wideo musi uzyskać klatki dla każdej osoby przeglądającej).

Teraz każdy kanał telewizyjny ma wyłączne zastosowanie zakresu częstotliwości na kablu. To jest jak korzystanie z sali wykładowej na wyłączność. Nie będą ci przeszkadzać inni próbujący mówić. Jeśli jesteś jak kanał telewizyjny, publikujesz czas, w którym planujesz dyktować mowę, a kiedy ten czas nadejdzie, wstajesz na scenę i zaczynasz mówić. Nawet nie sprawdzając, kto jest na widowni, dopiero zaczynasz:

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

Podyktujesz całą mowę bez przerywania. Wypowiedziałeś każdą linię tylko raz. To nie było dla ciebie takie trudne. I każdy, kto był na korytarzu i słuchał, usłyszał to wszystko bez opóźnień i przerw. Podobnie, stacje telewizyjne wysyłają swój sygnał tylko raz, a jeśli go oglądasz, następuje to w czasie rzeczywistym. Ale również, jeśli nie ma Cię przy telewizorze, gdy program jest włączony, lub musisz wyjść na środku, aby przejść do łazienki, tracisz trochę.

Ale co, jeśli chcesz, aby ludzie słyszeli tę sztukę według własnego harmonogramu i chcesz mieć pewność, że wszyscy to usłyszą? Zapraszasz wszystkich do odwiedzenia cię w parku, kiedy tylko zechcą, i dyktujesz im linie indywidualnie. To tak, jakby udostępnić wideo w Internecie.

Park jest zajęty i czasami nie można mówić, ponieważ jest zbyt głośno. Usługi przesyłania strumieniowego współdzielą sieć z innym ruchem internetowym. Nie mają dedykowanej częstotliwości. Ich pakiety czasami muszą czekać w kolejce.

Pojawia się osoba1 i zaczynasz mówić im wiersze:

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

To nie było takie złe. osoba1 nadal gra w całkiem niezłym tempie, ale potem pojawia się osoba druga, a ty obiecałeś zacząć od początku dla każdej osoby, a osoba 3 pojawia się wkrótce potem, a następnie osoba 1 prosi o powtórzenie się. ..

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...

i tak dalej, dopóki nie wypowiesz każdej linii mowy każdej osobie. Kiedy dyktowałeś w sali wykładowej, nie miało znaczenia, ile osób się pojawiło, wciąż mówiłeś tylko raz i wszyscy to słyszeli. Ale teraz, gdy trzydzieści osób pojawi się na raz lub park stanie się bardziej zajęty, tempo, z jakim każda osoba odbierze mowę, zwolni. Zaletą wideo internetowego jest to, że każda osoba może rozpocząć słuchanie, kiedy tylko zechce, a nawet może poprosić o pauzę i kontynuowanie później lub powtórzyć pominięte części, ale wadą jest to, że jeśli sieć jest zatłoczona lub wiele osób korzysta z tego samego serwera, wideo ładuje się powoli.

Rzeczywiste medium nie jest takie samo: telewizja dystrybuowana za pośrednictwem dedykowanego kabla koncentrycznego działa bardzo inaczej i ma bardzo inną infrastrukturę w porównaniu do, powiedzmy, oglądania Youtube lub Netflix, czy czegokolwiek innego w publicznym Internecie.

Nawet jeśli kabel koncentryczny jest używany do implementacji protokołów IP, a treści telewizyjne dystrybuowane dodatkowo, nadal masz całkowitą kontrolę przepustowości i możesz korzystać z dedykowanej infrastruktury multiemisji (która nie działa zbyt dobrze w publicznym Internecie).

Więc odpowiedź na twoje pytanie brzmi: porównujesz jabłka i pomarańcze, twoje założenie, że są one podobne, jest błędne.

Dla wszystkich dostawców podwójnego zastosowania (np. Kablowych z Internetem) możesz sobie wyobrazić, że ruch przechodzący przez drut jest jak autostrada z linią ekspresową, a może nawet lepiej, zautomatyzowanym systemem autostrad. Droga ekspresowa / automatyczna autostrada to wydzielona część drogi, na której oczekuje się, że wszyscy podróżują z tą samą prędkością i mają stały przepływ. Nigdy nie ma zatorów, ponieważ są one starannie rozmieszczone, aby umożliwić określoną liczbę ruchu.

Dostawca przydziela wszystkie kanały, które można oglądać, na określone częstotliwości. Ruch odbywa się zawsze z określoną przepustowością, niezależnie od tego, czy ktoś ogląda ten konkretny kanał, czy nie, i każdy otrzymuje te same dane w tym samym czasie. Ta przepustowość jest obliczana wcześniej, a dostawcy mogą wiarygodnie przewidzieć, ile przepustowości mają do dyspozycji dla tych częstotliwości.

Z drugiej strony Internet jest jak zwykła autostrada. Gdy nie jest zbyt często wykorzystywane, każdy może jechać tak szybko, jak chce, ale gdy ruch rośnie, niektóre dane muszą zostać opóźnione, aby każdy miał uczciwą szansę. Oznacza to, że gdy przepustowość Internetu jest prawie nasycona, ludzie zaczną zauważać przeskakiwanie, buforowanie, zniekształcone audio i wideo itd.

Dlatego głównym powodem, dla którego programowanie kablowe, satelitarne i bezprzewodowe odbywa się w czasie rzeczywistym, jest wykorzystanie dedykowanej, wstępnie przydzielonej przepustowości, która jest starannie obliczana i mierzona w celu zminimalizowania zakłóceń, podczas gdy Internet zawsze konkuruje, aby spróbować zapewnia zrównoważoną przepustowość każdemu, kto chce z niej korzystać. Po nasyceniu nośnika wszyscy zaczynają odczuwać efekty, od ładowania stron internetowych po ziarniste strumienie wideo i zniekształcony dźwięk.

Najprostszym wyjaśnieniem jest to, że transmisja wideo otrzymuje dedykowany kanał dla siebie, prawie bez opóźnień i bardzo stałej przepustowości. Dane są wysyłane do wszystkich, niezależnie od tego, czy są one rzeczywiście słuchać, czy nie (co sprawia, że jest niezwykle skuteczny, gdy przewidywana liczba słuchaczy jest w milionach) i jest celowo skonstruowany tak, że gdy ktoś ma zacząć słuchać, będą uzyskaj klatkę kluczową, która pozwoli im zacząć oglądać w ułamku sekundy.

I odwrotnie, wideo internetowe musi konkurować z innym ruchem współdzielącym różne łącza między routerami między serwerem a komputerem, co powoduje opóźnienia i straty, które należy złagodzić. Duplikat kopii danych musi zostać wysłany do każdego odbiornika, co nie jest zbyt wydajne z punktu widzenia serwera i jeszcze bardziej zwiększa szanse na zakłócenia. Aby poradzić sobie z zakłóceniami, komputer czeka na kilka sekund na dostarczenie danych, zapisując je w buforze, zanim zacznie je odtwarzać.

Jeśli zdarzy się, że będą pochodzić z tego samego kabla fizycznego, prawie na pewno modulowane są na różne częstotliwości nośne, bardzo podobnie jak staroświeckie kanały telewizyjne.

Jeśli oglądasz film lub odcinek serialu, krótka pauza podczas zapełniania się bufora nie jest bardzo zauważalna, a wygoda polegająca na tym, że nie musisz czekać, aż stacja telewizyjna zacznie nadawać, jest atrakcyjną zaletą wideo w Internecie . Ale w przypadku wydarzeń sportowych na żywo lub wiadomości na żywo, telewizja jest prawdopodobnie najlepsza ze względu na jej bezpośredniość.

Mnóstwo dobrych punktów w innych odpowiedziach, ale oto zdjęcie pokazujące, jak Verizon osiąga to poprzez włókno (Verizon FIOS). Każdy dostawca będzie miał inne mechanizmy, więc jest to tylko przykład takiego podejścia. Dane internetowe i emitowane wideo pochodzą z dwóch różnych źródeł. Są one dodawane w pobliżu ostatniej mili, przenosząc się na inną długość fali.

Jest kilka powodów. Po pierwsze, przepustowość telewizji kablowej / satelitarnej jest znacznie większa, niż może się wydawać. Nawet dość stara instalacja koncentryczna ma całkowitą przepustowość, która jest bardzo konkurencyjna w stosunku do tego, co ma większość przeciętnych użytkowników dla sieci LAN. To samo dotyczy satelity. Weź pod uwagę, że np. Na Astrze masz ponad 100 transponderów, każdy z kilkoma kanałami, a każdy z 27,5 tys. Symboli na sekundę. To ogromna przepustowość.

Po drugie, dane są nadawane , co oznacza, że ​​są wysyłane raz do „wszystkich” (i do nikogo w szczególności) i to wszystko. Wewnętrznie sieć kablowa może być zmuszona do kopiowania surowych bitów tu i tam (np. Do satelity lub do lokalnej sieci kablowej), ale cokolwiek. Wszystko jest wysyłane tylko raz , strzelaj i zapominaj, jedz to lub giń. Nie ma protokołu błędów transmisji (no cóż, jest FEC, ale to się nie liczy, nie komunikuje się z powrotem) ani nic takiego. Dostajesz to, co nie, a wraz z upływem czasu coraz mniej zależy ci na tym, czy je dostałeś (dostawca wcale nie dba o to).
To sprawia, że ​​warunki wstępne zarówno dla lokalnej sieci kablowej, jak i infrastruktury operatora są bardzo dużemniej wymagający, ponieważ wystarczy przesłać tylko niewielką część danych i nie musisz się martwić otrzymywaniem odpowiedzi od klienta i przetwarzaniem ich. Ilość danych przesyłanych przez infrastrukturę (a także lokalny kabel) zależy wyłącznie od liczby nadawanych kanałów, a nie od liczby oglądających je osób. Ponieważ te ostatnie są około miliona razy więcej niż poprzednie, to duża wygrana.

Nie jest zaangażowany serwer HTTPS. Bez przetwarzania żądań, bez pobierania przypadkowych bloków danych w przypadkowych czasach, bez gwarancji, bez problemów z współbieżnością / skalowalnością. Żadne pakiety nie są upuszczane przez routery pośrednie, brak kontroli przeciążenia (a jeśli pakiety zostaną utracone , nikogo to nie obchodzi).

Podsumowując, jest to zupełnie inna, nieporównywalna rzecz.

Wszystkie informacje przychodzące do twojego domu kablem koncentrycznym zajmują określoną szerokość dostępnego spektrum. Prosta odpowiedź na twoje pytanie jest taka, że ​​większa część przepustowości jest przeznaczona na transmisję telewizyjną niż na ogólne dane. Masz rację, że narzut związany z komunikacją dwukierunkową nie jest aż tak duży, o ile może zmieścić się w dostępnej przepustowości kabla.

Różnica między transmisją wideo i danymi na żądanie występuje po stronie dostawcy, gdzie łatwiej jest zapewnić wszystkim użytkownikom te same dane (transmisja), niż przekazać dane każdemu użytkownikowi. Innymi słowy, dostawca mógłby przeznaczyć większą przepustowość na ogólne dane, ale wówczas musiałby zmniejszyć liczbę / jakość kanałów rozgłoszeniowych i zapewnić każdemu użytkownikowi większą rurkę do Internetu (między końcem kabla a szkieletem Internetu) . Tutaj również pojawia się prędkość oparta na poziomie subskrypcji: ile płacisz, decyduje o tym, ile ich połączenia z internetowym szkieletem pozwalają.