Multidifusión

En redes informáticas , la multidifusión es un tipo de comunicación grupal donde la transmisión de datos se dirige a un grupo de computadoras de destino simultáneamente. ^{[ 1 ]} La multidifusión puede ser una distribución de uno a muchos o de muchos a muchos . ^{[ 2 ] [ 3 ]} La multidifusión difiere de la comunicación punto a multipunto de la capa física .

La comunicación de grupo puede ser multidifusión de capa de aplicación ^{[ 1 ]} o multidifusión asistida por red, donde esta última permite que la fuente envíe eficientemente al grupo en una sola transmisión. Se crean copias automáticamente en otros elementos de la red, como enrutadores , conmutadores y estaciones base de redes celulares , pero solo en segmentos de red que actualmente contienen miembros del grupo. La multidifusión asistida por red puede implementarse en la capa de enlace de datos utilizando direccionamiento y conmutación de uno a muchos, como el direccionamiento de multidifusión Ethernet , el modo de transferencia asíncrona (ATM), los circuitos virtuales punto a multipunto (P2MP) ^{[ 4 ]} o la multidifusión InfiniBand . La multidifusión asistida por red también puede implementarse en la capa de Internet utilizando multidifusión IP . En la multidifusión IP, la implementación del concepto de multidifusión ocurre en el nivel de enrutamiento IP, donde los enrutadores crean rutas de distribución óptimas para los datagramas enviados a una dirección de destino de multidifusión.

La multidifusión se emplea con frecuencia en aplicaciones de protocolo de Internet (IP) para la transmisión de contenido multimedia , como la IPTV y las videoconferencias multipunto .

Las tramas Ethernet con un valor de 1 en el bit menos significativo del primer octeto de la dirección de destino se tratan como tramas de multidifusión y se propagan a todos los puntos de la red. Este mecanismo constituye la multidifusión en la capa de enlace de datos. La multidifusión IP utiliza este mecanismo para lograr la transmisión de uno a muchos en redes Ethernet. Los controladores Ethernet modernos filtran los paquetes recibidos para reducir la carga de la CPU consultando el hash de una dirección de destino de multidifusión en una tabla inicializada por software, que controla si un paquete de multidifusión se descarta o se recibe completamente.

La multidifusión Ethernet está disponible en todas las redes Ethernet. Las multidifusiones abarcan el dominio de difusión de la red. El protocolo de registro múltiple (MRP) se puede utilizar para controlar la entrega de multidifusión Ethernet.

La multidifusión IP es una técnica para la comunicación de uno a muchos a través de una red IP. Los nodos de destino envían informes de pertenencia al grupo (mediante el Protocolo de Gestión de Grupos de Internet) y mensajes de salida de grupo , por ejemplo, en el caso de la IPTV, cuando el usuario cambia de canal. La multidifusión IP se adapta a una mayor cantidad de receptores al no requerir información previa sobre quiénes son ni cuántos receptores hay. La multidifusión utiliza la infraestructura de red de manera eficiente, ya que requiere que el origen envíe un paquete solo una vez, incluso si debe entregarse a un gran número de receptores. Los nodos de la red se encargan de replicar el paquete para que llegue a múltiples receptores solo cuando sea necesario.

El protocolo de capa de transporte más común para el direccionamiento multicast es el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP). Por su naturaleza, UDP no es fiable: los mensajes pueden perderse o entregarse fuera de orden. Mediante la adición de mecanismos de detección de pérdidas y retransmisión, se ha implementado multicast fiable sobre UDP o IP mediante diversos productos de middleware , como aquellos que implementan el Protocolo de Publicación-Suscripción en Tiempo Real (RTPS) del estándar del Servicio de Distribución de Datos (DDS) del Grupo de Gestión de Objetos (OMG) , así como mediante protocolos de transporte especiales como el Multicast General Pragmático (PGM).

La multidifusión IP siempre está disponible dentro de la subred local. Para lograr un servicio de multidifusión IP en un área más amplia, se requiere enrutamiento de multidifusión . Muchas redes, incluida Internet, no admiten el enrutamiento de multidifusión. La funcionalidad de enrutamiento de multidifusión está disponible en equipos de red de nivel empresarial, pero generalmente requiere la configuración de un administrador de red. El protocolo de administración de grupos de Internet (IGMP) se utiliza para controlar la entrega de multidifusión IP.

Los servicios de superposición de multidifusión de capa de aplicación no se basan en la multidifusión IP ni en la multidifusión de capa de enlace de datos . En cambio, utilizan múltiples transmisiones unicast para simular una multidifusión. Estos servicios están diseñados para la comunicación grupal a nivel de aplicación. Internet Relay Chat (IRC) implementa un único árbol de expansión en toda su red superpuesta para todos los grupos de conferencia. ^{[ 5 ]} La tecnología PSYC, menos conocida, utiliza estrategias de multidifusión personalizadas para cada conferencia. ^{[ 6 ]} Algunas tecnologías peer-to-peer emplean el concepto de multidifusión conocido como peercasting al distribuir contenido a múltiples destinatarios.

La multidifusión explícita (Xcast) es otra estrategia de multidifusión que incluye las direcciones de todos los destinos previstos en cada paquete. Por lo tanto, debido a las limitaciones de la unidad de transmisión máxima , Xcast no se puede utilizar para grupos de multidifusión con muchos destinos. El modelo Xcast generalmente asume que las estaciones que participan en la comunicación se conocen de antemano, de modo que se pueden generar árboles de distribución y asignar recursos a los elementos de la red antes del tráfico de datos real. ^{[ 7 ]}

Las comunicaciones inalámbricas (a excepción de los enlaces de radio punto a punto que utilizan antenas direccionales ) son, por naturaleza, medios de difusión. Sin embargo, el servicio de comunicación proporcionado puede ser unicast , multicast o broadcast , dependiendo de si los datos se dirigen a un nodo individual, a un grupo específico de nodos o a todos los nodos de la red cubierta, respectivamente.

Las redes inalámbricas utilizan ondas electromagnéticas para transmitir datos por el aire, lo que permite que los dispositivos se conecten y comuniquen sin necesidad de cables físicos. Existen diversos tipos de redes, como Wi-Fi, Bluetooth, redes celulares y satelitales, cada una con diferentes propósitos.

En la televisión digital , el concepto de servicio de multidifusión se utiliza a veces para referirse a la protección de contenido mediante cifrado de transmisión , es decir, contenido de televisión de pago cifrado a través de un canal de transmisión simplex dirigido únicamente a los espectadores de pago. En este caso, los datos se transmiten a todos los receptores, pero solo a un grupo específico.

El concepto de multidifusión interactiva , por ejemplo, utilizando multidifusión IP, puede utilizarse en redes de transmisión de TV para mejorar la eficiencia, ofrecer más programas de TV o reducir el espectro requerido. La multidifusión interactiva implica que los programas de TV se envían solo a través de transmisores donde hay espectadores y que solo se transmiten los programas más populares. Se basa en un canal de interacción adicional (un canal de retorno ), donde el equipo del usuario puede enviar mensajes de entrada y salida cuando el usuario cambia de canal de TV. La multidifusión interactiva se ha sugerido como un esquema de transmisión eficiente en sistemas de televisión digital terrestre DVB-H y DVB-T2 , ^{[ 9 ]} Un concepto similar es la transmisión conmutada en redes de TV por cable, donde solo se entrega el contenido más popular del momento en la red de TV por cable. ^{[ 10 ]} La multidifusión de vídeo escalable en una aplicación de multidifusión interactiva, donde un subconjunto de los espectadores recibe datos adicionales para vídeo de alta resolución.

Los gateways de TV convierten la televisión por satélite ( DVB-S , DVB-S2 ), por cable ( DVB-C , DVB-C2 ) y terrestre ( DVB-T , DVB-T2 ) a IP para su distribución mediante unidifusión y multidifusión en aplicaciones domésticas, hoteleras y empresariales.

Otro concepto similar es Cell-TV , que implica la distribución de televisión a través de redes celulares 3G utilizando la multidifusión asistida por red que ofrece el servicio Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), o a través de redes celulares 4G/ LTE con el servicio eMBMS (MBMS mejorado).