Flujo de video y tecnología DASH en la transmisión de contenido multimedia

Flujo de video

Características del video: Secuencias de imágenes que se deben visualizar a velocidad constante. Las imágenes están codificadas digitalmente con elevada redundancia y se comprimen para reducir la tasa de bits. Esto puede degradar la calidad de la imagen. El video puede verse en distintas calidades y el usuario puede elegir según su velocidad de conexión.

Video con servidor web convencional

Se procede de manera similar a la descarga de un archivo de texto o imagen. Los inconvenientes son que hay un retardo elevado y no se permite el streaming, es decir, no se puede procesar ni visualizar a la vez el contenido que se recibe.

Video con servidor de flujo continuo

Requiere dos servidores que pueden o no compartir el mismo sistema físico. El servidor web se ocupa de las páginas web y el servidor de video se ocupa de los archivos de video. Utiliza UDP para evitar retardos que introduce TCP y a veces se utiliza RTP/UDP. Se utiliza el protocolo de control RTSP para controlar el proceso de reproducción.

Video con servidor web convencional y metafichero (MF)

Se requiere un metafichero asociado a cada fichero de video en el servidor web. El metafichero contiene la URL del fichero con el tipo de contenido. Hay un enlace en la página web que contiene la URL del metafichero, no la URL del video. El video se descarga directamente en el reproductor y no interviene el navegador. Permite el streaming, es decir, procesa el contenido mientras se recibe.

Procedimiento de descarga con metafichero

Pinchando en el hiperenlace se desarrolla una transacción HTTP/TCP y se descarga el metafichero al navegador. El navegador utiliza el valor de la cabecera del mensaje HTTP de respuesta para llamar al reproductor y le pasa el metafichero. El reproductor con la URL del video en el metafichero lo descarga mediante HTTP/TCP. Una ventaja es que elimina el retardo del navegador cuando se accede directamente al fichero de video y el inconveniente es que hay mayor retardo ya que se accede de igual manera que a un fichero de texto o imagen. TCP transfiere en segmentos y desarrolla control de errores, de congestión y de flujo. Se requiere un buffer grande para evitar la pérdida de algún segmento.

Tecnología DASH

Los flujos de video con HTTP presentan una carencia fundamental y es que todos los usuarios reciben la misma versión codificada del video y no todos los usuarios disponen del mismo ancho de banda. Para adaptar el reproductor a las variaciones de ancho de banda, el usuario solicita de manera dinámica segmentos de video de unos pocos segundos de duración, según el ancho de banda disponible para cada usuario. Durante una sesión de video, permite adaptarse a las variaciones de ancho de banda. Se requiere un archivo manifiesto en el servidor HTTP que contiene, para cada versión de video, su URL y la tasa de bits correspondiente.

Redes de distribución de contenidos (CDN)

CDN es una solución para la distribución eficiente de contenidos a través de internet, ya que supera los problemas de una solución centralizada con centro de datos. El problema de una solución centralizada es que hay un único punto de fallo y la mayoría de clientes están muy alejados del centro de datos, lo que ocasiona retardos significativos. Las funciones de CDN consisten en distribuir múltiples servidores geográficamente que almacenan copias de los contenidos y redireccionar las peticiones a un cluster de servidores según el origen del contenido solicitado. Existen CDN privados, propiedad de un proveedor de contenidos, y comerciales, como Akamai, que distribuyen contenidos de múltiples proveedores.

Conmutación de paquetes

Utiliza un canal compartido en el que la información se trocea en paquetes. Los recursos de la red se comparten de manera más eficiente y dinámica, en el que cada comunicación los utiliza cuando los necesita para transmitir y luego los libera. Al dividirse el flujo en paquetes, se envían de manera independiente unos de otros. Cada paquete se recibe, se procesa y se reenvía cuando se puede (Store & forward). Los paquetes se intercalan o comparten el uso de los recursos en diferentes comunicaciones. Una solución para organizar el envío de paquetes de datos es utilizar una cola FIFO, es decir, primero en llegar, primero en salir. La conmutación de paquetes utiliza un canal compartido y la capacidad de transmisión se comparte mediante técnicas FDM y TDM.

Conmutación de circuitos

Utiliza un canal dedicado para cada comunicación, como las redes telefónicas. Cada comunicación dispone de recursos reservados extremo a extremo. Existe capacidad de transmisión en los enlaces y capacidad de conmutación en cada nodo. La calidad es constante y la fase de establecimiento de la comunicación requiere una señalización previa y luego la transferencia de la comunicación. Los recursos se dividen en circuitos en los que se comparten los recursos y a cada comunicación se le asigna un circuito reservando su recurso de manera dinámica o estática.

ISP y IXP

ISP de nivel 1 es la infraestructura que provee al ISP de nivel 2 y disponen de redes y servidores propios para brindar servicio y contenidos. Proporcionan cobertura internacional. ISP de nivel 2 son aquellos que proveen cobertura regional o nacional y están conectados a unos pocos ISP de nivel 1. ISP de nivel 3 son aquellos que se conectan a internet a través de uno o más ISP de nivel 2 y se llaman ISP de acceso. IXP (puntos de intercambio de internet) es un punto físico con red propia en el que a través de múltiples ISP pueden establecer peering, es decir, conexión entre pares que reduce gastos e intercambia tráfico directamente en el mismo nivel.

Modelo OSI

El modelo OSI especifica dos tipos de servicio de conmutación de paquetes: circuitos virtuales (servicio conectivo) y datagramas (servicio no conectivo). Para determinar qué tipo de red utilizar, se debe tener en cuenta el servicio que reciben los usuarios, la forma de establecer las rutas de origen y destino, la forma de administrar el enrutamiento y la complejidad de la red y la lógica asociada.

Sistema DNS

El sistema DNS se basa en un modelo cliente-servidor distribuido y no centralizado. Utiliza UDP como servicio de transporte y se compone de servidores DNS raíz, servidores DNS de nivel superior, servidores DNS autorizados y servidores DNS locales. Los servidores DNS raíz disponen de todos los servidores DNS de nivel superior y conocen sus direcciones IP. Los servidores DNS de nivel superior son responsables de los dominios de nivel superior y disponen de registros DNS para cada dominio TLD. Los servidores DNS autorizados están en organizaciones con host y albergan objetos y registros DNS. Los servidores DNS locales son utilizados por los clientes y pueden actuar como servidores DNS resolviendo consultas a partir del caché o como DNS proxy. El sistema DNS utiliza cookies HTTP para identificar usuarios y tiene mecanismos como la autorización y el uso de cookies para garantizar la seguridad y privacidad de los usuarios.

Arquitectura de aplicaciones de red

Existen diferentes modelos de arquitectura de aplicaciones de red, como el modelo cliente-servidor, el modelo peer to peer y el modelo híbrido. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas en términos de escalabilidad, gestión, seguridad, rendimiento y fiabilidad. Además, se utilizan mecanismos como las cookies, la autorización y la cache web para mejorar las prestaciones y la identificación de los usuarios en las aplicaciones web.

HTTP

HTTP es un protocolo para la transferencia de recursos en la web. Opera en base al modelo cliente-servidor y se basa en transacciones de petición-respuesta. Es un protocolo sin estado y no conectivo, lo que simplifica el diseño de los servidores. Utiliza TCP como servicio de transporte y tiene mecanismos como la cache web, las cookies y los servidores proxy para mejorar el rendimiento y la identificación de los usuarios. HTTP también utiliza mecanismos como el GET condicional para garantizar la actualidad de los objetos en caché.