Por que as redes projetadas para a TV são melhores para fornecer o programa quando usam o mesmo meio que a Internet?

Por que é mais rápido assistir a programas de televisão da maneira "normal" através de algo como cabo ou satélite, em comparação com assistir pela Internet?

Isso pode parecer uma pergunta engraçada, mas considerando que o meio real pode ser o mesmo (por exemplo, você pode acessar a Internet através de um cabo coaxial da mesma forma que a TV), não estaria mais próximo da mesma velocidade e qualidade ? Não acho que minha premissa esteja errada porque você pode assistir TV 4K normalmente, mas, a menos que tenha uma conexão muito boa à Internet, provavelmente perceberá um buffer ao assistir 4K online.

É porque com a Internet há muito mais sobrecarga (embora eu pensasse menos com protocolos como o UDP)?

Na sua essência, sua suposição "sobre um cabo coaxial da mesma maneira" é falsa. Os cabos simplesmente transmitem um sinal elétrico. Esse sinal pode ser codificado de várias maneiras diferentes, cada uma das quais é adaptada a um uso específico, incluindo esquemas de codificação que combinam vários usos em um único sinal.

O "cabo" é rápido no fornecimento de TV, porque é um sinal de transmissão unidirecional adaptado para distribuir canais de TV para vários assinantes simultaneamente. Todo mundo recebe o mesmo sinal ao mesmo tempo, basicamente sem variação. É fundamentalmente um sinal para muitas pessoas.

Assistir TV na Internet é o oposto em quase todos os aspectos. É um sinal bidirecional adequado à distribuição de dados para assinantes individuais sob demanda. Ninguém recebe o mesmo sinal ao mesmo tempo e todo mundo tem necessidades individuais. É fundamentalmente muitos sinais para muitas pessoas.

O "cabo" moderno mudou isso adotando a infraestrutura digital bidirecional mais recente, influenciada pelas redes de dados, para permitir a Internet a cabo. Isso permite ainda novos serviços, como programação sob demanda e jogos de decodificador. Isso exigiu mudanças fundamentais na rede de cabos e nos sinais elétricos transportados nos cabos. As redes de dados mudaram isso adotando protocolos de difusão seletiva para permitir dados de transmissão em larga escala para habilitar IPTV, programação sob demanda e jogos de decodificador. Isso também exigiu alterações fundamentais na rede de dados.

A convergência continuará até que as redes "cabo / IPTV" e "Internet" sejam indistinguíveis. Um dia, seu provedor de serviços de Internet se oferecerá para conectá-lo à transmissão de 10.000 canais no YouTube, e os estúdios de filmes transmitirão multicast IPTV diretamente para o mundo. Ainda não haverá nada para assistir na transmissão e ainda haverá buffer em sua programação pessoal, porque seus vídeos de gatos favoritos nunca serão populares o suficiente para aparecer na programação de transmissão.

Para vídeos de TV e internet, o problema é o mesmo: você precisa enviar quadros do vídeo para o visualizador. Cada um aborda o problema de maneira diferente e tem vantagens e desvantagens.

Os quadros são realmente apenas informações, então vamos escolher um analógico. Imagine que você quer ditar o endereço GettysBurg para 100 pessoas. Você precisa levar cada linha do discurso para cada pessoa (como o provedor de vídeo precisa obter quadros para cada visualizador).

Agora, os canais de televisão têm um uso exclusivo de uma faixa de frequência no cabo. É como ter uso exclusivo de uma sala de aula. Você não será interrompido por outras pessoas tentando conversar. Se você é como um canal de TV, publica um horário que planeja ditar o discurso e, quando chegar esse momento, sobe ao palco e começa a falar. Sem nem mesmo verificar quem está na platéia, você apenas começa:

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

Você dita o discurso inteiro sem fazer uma pausa. Você falou cada linha apenas uma vez. Isso não foi tão difícil para você. E quem estava no corredor ouvindo a coisa toda sem atrasos ou interrupções. Da mesma forma, as estações de televisão enviam seu sinal pelo cabo apenas uma vez e, se você estiver assistindo, ele passa em tempo real. Mas também da mesma forma, se você não está na TV quando o programa está aberto ou precisa sair no meio para ir ao banheiro, sente falta de um pouco.

Mas e se você quiser deixar as pessoas ouvirem a peça de acordo com sua programação e quiser garantir que todos ouçam a coisa toda? Você convida todos a visitá-lo no parque sempre que quiserem e ditará as linhas individualmente. É como disponibilizar seu vídeo pela Internet.

O parque está ocupado, e às vezes você não pode falar porque é muito barulhento. Os serviços de streaming compartilham a rede com outro tráfego da Internet. Eles não têm frequência dedicada. Seus pacotes às vezes precisam esperar na fila.

Person1 aparece e você começa a dizer as linhas:

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

Isso não foi tão ruim. person1 ainda está recebendo a peça a uma taxa bastante boa, mas a pessoa dois aparece e você prometeu começar do início para cada pessoa, e a pessoa 3 aparece logo depois, seguida pela pessoa 1 pedindo para você se repetir. ..

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...

e assim sucessivamente, até você ter dito cada linha do discurso para cada pessoa. Quando você ditava na sala de aula, não importava quantas pessoas aparecessem, você ainda dizia as coisas apenas uma vez e todas ouviam. Mas agora, se trinta pessoas aparecerem de uma só vez, ou o parque ficar mais movimentado, a taxa de cada pessoa receber o discurso diminuirá lentamente. O vídeo na Internet tem a vantagem de que cada pessoa pode começar a ouvir sempre que quiser, e pode até pedir para pausar e continuar mais tarde ou repetir partes que perderam, mas a desvantagem de que, se a rede ficar lotada ou muitas pessoas estiverem usando o mesmo servidor, o vídeo carrega lentamente.

O meio atual não é o mesmo: a TV distribuída por meio de cabo coaxial dedicado funciona de maneira muito diferente e possui uma infraestrutura muito diferente em comparação com, por exemplo, assistir ao Youtube ou Netflix ou qualquer outra coisa pela Internet pública.

Mesmo que o cabo coaxial seja usado para implementar protocolos IP e conteúdo de TV distribuído, você ainda tem controle total da largura de banda e pode usar uma infraestrutura multicast dedicada (que não funciona muito bem na Internet pública).

Portanto, a resposta para sua pergunta é: você está comparando maçãs e laranjas, sua premissa de que elas são semelhantes está errada.

Para todos os provedores de dupla finalidade (por exemplo, cabo com Internet), você pode imaginar que o tráfego que passa pelo fio é como uma estrada com uma via expressa, ou talvez até melhor, um sistema automatizado de rodovias. A via expressa / auto-estrada é uma parte dedicada da estrada, onde todos devem viajar na mesma velocidade e ter um fluxo constante. Nunca há congestionamento porque é cuidadosamente definido para permitir uma quantidade específica de tráfego.

O provedor aloca todos os canais que você pode assistir a frequências específicas. O tráfego está sempre em uma largura de banda específica, independentemente de alguém estar assistindo a esse canal específico ou não, e todos obtêm os mesmos dados ao mesmo tempo. Essa largura de banda é calculada previamente e os provedores podem prever com segurança a quantidade de largura de banda disponível para essas frequências.

A Internet, por outro lado, é como uma estrada normal. Quando não é muito utilizado, todos podem ir o mais rápido possível, mas, à medida que o tráfego aumenta, alguns dados precisam ser adiados para que todos tenham uma chance justa. Isso significa que, quando a largura de banda da Internet estiver quase saturada, as pessoas começarão a perceber pular, armazenar em buffer, áudio e vídeo distorcidos e assim por diante.

Portanto, a principal razão pela qual a programação via cabo, satélite e over-the-air é em tempo real é porque usa largura de banda dedicada e pré-alocada, que é cuidadosamente calculada e medida para minimizar a interferência, enquanto a Internet está sempre competindo para tentar forneça uma quantidade equilibrada de largura de banda para todos que desejam usá-lo. Quando o meio está saturado, todo mundo começa a sentir os efeitos, desde páginas da Web demorando mais para carregar até fluxos de vídeo granulados e áudio distorcido.

A explicação mais simples é que o vídeo transmitido recebe um canal dedicado apenas para si, com quase nenhuma latência e largura de banda muito consistente. Os dados são enviados a todos, independentemente de se eles estão realmente ouvindo ou não (o que torna extremamente eficiente quando o número esperado de ouvintes está nos milhões), e é deliberadamente estruturados de modo que quando alguém não começar a ouvir, eles vão obtenha um quadro-chave que permita que eles comecem a assistir em uma fração de segundo.

Por outro lado, o vídeo na Internet precisa competir com outro tráfego, compartilhando vários links entre roteadores entre o servidor e o computador, e isso causa atrasos e perdas que precisam ser mitigados. Uma cópia duplicada dos dados deve ser enviada a cada ouvinte, o que não é muito eficiente do ponto de vista do servidor e aumenta ainda mais as chances de interrupções. Para lidar com as interrupções, o computador aguarda vários segundos para chegar, armazenando-os em um buffer, antes de começar a reproduzi-los.

Se os dois passam pelo mesmo cabo físico, eles quase certamente são modulados em diferentes frequências de operadoras, como os canais de TV antiquados.

Se você estiver assistindo a um filme ou episódio de uma série, a curta pausa enquanto o buffer enche não é muito perceptível, e a conveniência de não precisar esperar a estação de TV para transmitir é uma vantagem atraente para o vídeo na Internet . Mas para um evento esportivo ou de notícias ao vivo, a transmissão de TV é provavelmente a melhor devido ao seu imediatismo.

Muitos pontos positivos nas outras respostas, mas aqui está uma imagem mostrando como a Verizon consegue isso através da fibra (Verizon FIOS). Cada provedor terá mecanismos diferentes, portanto este é apenas um exemplo de uma dessas abordagens. Os dados da Internet e o vídeo transmitido vêm de duas fontes diferentes. Eles são adicionados próximo à última milha, sendo transmitidos por um comprimento de onda diferente.

Existem várias razões. Primeiro, a largura de banda de cabo / satélite é muito maior do que você imagina. Mesmo uma instalação coaxial bastante antiga tem uma largura de banda total muito competitiva para a maioria dos usuários comuns da LAN. O mesmo vale para satélite. Apenas considere que, por exemplo, no Astra, você tem mais de 100 transponders, cada um com vários canais e cada um com 27,5k símbolos por segundo. É uma quantidade enorme de largura de banda.

Segundo, os dados são transmitidos , o que significa que são enviados uma vez para "todos" (e para ninguém em particular), e é isso. Internamente, uma rede a cabo pode ter que copiar os bits brutos aqui e ali (por exemplo, em um satélite ou em sua rede local a cabo), mas seja o que for. Tudo é enviado apenas uma vez , atire e esqueça, coma ou morra. Não há protocolo para erros de transmissão (bem, existe o FEC, mas isso não conta, ele não se comunica de volta) ou qualquer coisa assim. Você entende ou não e, com o passar do tempo, você se importa cada vez menos com isso (também o provedor não liga para nada).
Isso faz com que os pré-requisitos para a infra - estrutura local de cabo e provedor sejam muito elevados.menos exigente, pois você só precisa transmitir uma pequena fração dos dados e não precisa se preocupar em obter respostas do cliente e em lidar com elas. A quantidade de dados a serem enviados através da infraestrutura (e também do cabo local) depende apenas do número de canais transmitidos, não do número de pessoas que os assistem. Como os últimos são cerca de um milhão de vezes maiores que os primeiros, é uma grande vitória.

Não há servidor HTTPS envolvido. Sem solicitações sendo processadas, sem puxar blocos arbitrários de dados em momentos aleatórios, sem garantias, sem problemas de simultaneidade / escalabilidade. Nenhum pacote sendo descartado por roteadores intermediários, nenhum controle de congestionamento (e se os pacotes forem perdidos , ninguém se importa).

Então, apesar de tudo, é uma coisa totalmente diferente e não comparável.

Todas as informações que chegam à sua casa no cabo coaxial ocupam uma certa largura de banda do espectro disponível. A resposta simples para sua pergunta é que mais dessa largura de banda é dedicada à transmissão de TV do que a dados gerais. Você está certo de que a sobrecarga da comunicação bidirecional não é tão importante quanto pode caber na largura de banda disponível no cabo.

Onde a diferença entre vídeo transmitido e dados sob demanda entra em cena, é mais fácil fornecer os mesmos dados para todos (transmissão) do que fornecer dados solicitados especificamente para cada usuário. Em outras palavras, o provedor poderia alocar mais largura de banda aos dados gerais, mas teria que reduzir o número / qualidade dos canais de transmissão e fornecer a cada usuário um canal maior para a Internet (entre a extremidade do cabo e o backbone da Internet) . Também é aí que entra a velocidade com base no nível de assinatura: quanto você paga determina quanto da conexão deles com o backbone da Internet eles permitem que você use.