البث المتعدد
| مخططات التوجيه |
|---|
| أحادي البث |
| إذاعة |
| البث المتعدد |
| أي بث |
في الشبكات الحاسوبية ، يعد البث المتعدد نوعًا من الاتصالات الجماعية حيث يتم توجيه نقل البيانات إلى مجموعة من أجهزة الكمبيوتر الوجهة في وقت واحد. [1] يمكن أن يكون البث المتعدد توزيعًا من واحد إلى كثير أو من كثير إلى كثير . [2] [3] يختلف البث المتعدد عن الاتصالات من نقطة إلى عدة نقاط في الطبقة المادية .
قد يكون الاتصال الجماعي إما متعدد البث على طبقة التطبيق [1] أو متعدد البث بمساعدة الشبكة، حيث يجعل الأخير من الممكن للمصدر أن يرسل بكفاءة إلى المجموعة في إرسال واحد. يتم إنشاء نسخ تلقائيًا في عناصر الشبكة الأخرى، مثل أجهزة التوجيه والمفاتيح ومحطات قاعدة الشبكة الخلوية ، ولكن فقط لأجزاء الشبكة التي تحتوي حاليًا على أعضاء من المجموعة. يمكن تنفيذ البث المتعدد بمساعدة الشبكة في طبقة ارتباط البيانات باستخدام العنونة من واحد إلى كثير والتبديل مثل عنونة البث المتعدد لشبكة إيثرنت ، ووضع النقل غير المتزامن (ATM)، والدوائر الافتراضية من نقطة إلى نقاط متعددة (P2MP) [4] أو البث المتعدد InfiniBand . يمكن أيضًا تنفيذ البث المتعدد بمساعدة الشبكة في طبقة الإنترنت باستخدام البث المتعدد IP . في البث المتعدد IP، يحدث تنفيذ مفهوم البث المتعدد على مستوى توجيه IP، حيث تنشئ أجهزة التوجيه مسارات توزيع مثالية للبيانات المرسلة إلى عنوان وجهة البث المتعدد.
غالبًا ما يتم استخدام البث المتعدد في تطبيقات بروتوكول الإنترنت (IP) لوسائط البث ، مثل IPTV ومؤتمرات الفيديو متعددة النقاط .
إيثرنت
تُعامل إطارات Ethernet بقيمة 1 في البت الأقل أهمية من أول ثمانية بتات من عنوان الوجهة كإطارات متعددة البث وتُغمر إلى جميع النقاط على الشبكة. تشكل هذه الآلية البث المتعدد في طبقة ارتباط البيانات. تستخدم هذه الآلية بواسطة البث المتعدد IP لتحقيق نقل من واحد إلى العديد لـ IP على شبكات Ethernet. تقوم وحدات تحكم Ethernet الحديثة بتصفية الحزم المستلمة لتقليل حمل وحدة المعالجة المركزية، من خلال البحث عن تجزئة عنوان وجهة البث المتعدد في جدول يتم تهيئته بواسطة برنامج يتحكم في ما إذا كانت حزمة البث المتعدد يتم إسقاطها أو استلامها بالكامل.
تتوفر خاصية البث المتعدد عبر Ethernet على جميع شبكات Ethernet. تمتد خاصية البث المتعدد عبر نطاق البث الخاص بالشبكة. ويمكن استخدام بروتوكول التسجيل المتعدد للتحكم في توصيل البث المتعدد عبر Ethernet.
الملكية الفكرية
البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت هو تقنية للاتصال من واحد إلى عدة أشخاص عبر شبكة بروتوكول الإنترنت. ترسل العقد المستهدفة تقرير عضوية بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت وتترك رسائل جماعية ، على سبيل المثال في حالة البث التلفزيوني عبر الإنترنت عندما ينتقل المستخدم من قناة تلفزيونية إلى أخرى. يتسع البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت ليشمل عددًا أكبر من أجهزة الاستقبال من خلال عدم الحاجة إلى معرفة مسبقة بمن أو عدد أجهزة الاستقبال. يستخدم البث المتعدد البنية الأساسية للشبكة بكفاءة من خلال مطالبة المصدر بإرسال حزمة مرة واحدة فقط، حتى إذا كان من الضروري تسليمها إلى عدد كبير من أجهزة الاستقبال. تتولى العقد في الشبكة مهمة تكرار الحزمة للوصول إلى أجهزة استقبال متعددة فقط عند الضرورة.
بروتوكول طبقة النقل الأكثر شيوعًا لاستخدام عناوين البث المتعدد هو بروتوكول بيانات المستخدم (UDP). بطبيعته، لا يعد UDP موثوقًا به — فقد تُفقد الرسائل أو تُسلم خارج الترتيب. من خلال إضافة آليات الكشف عن الخسارة وإعادة الإرسال، تم تنفيذ البث المتعدد الموثوق به فوق UDP أو IP بواسطة منتجات وسيطة مختلفة ، على سبيل المثال تلك التي تنفذ بروتوكول النشر والاشتراك في الوقت الفعلي (RTPS) لمعيار خدمة توزيع البيانات (DDS) لمجموعة إدارة الكائنات (OMG) ، وكذلك بواسطة بروتوكولات نقل خاصة مثل Pragmatic General Multicast (PGM).
تتوفر خدمة البث المتعدد عبر IP دائمًا داخل الشبكة الفرعية المحلية. يتطلب تحقيق خدمة البث المتعدد عبر IP على مساحة أوسع التوجيه المتعدد . لا تدعم العديد من الشبكات، بما في ذلك الإنترنت، التوجيه المتعدد. تتوفر وظيفة التوجيه المتعدد في معدات الشبكة من الدرجة المؤسسية ولكن عادةً ما يلزم تكوينها بواسطة مسؤول الشبكة. يتم استخدام بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت للتحكم في تسليم البث المتعدد عبر IP.
طبقة التطبيق
لا تعتمد خدمات تراكب البث المتعدد لطبقة التطبيق على البث المتعدد لبروتوكول الإنترنت أو البث المتعدد لطبقة ارتباط البيانات . بدلاً من ذلك، تستخدم عمليات إرسال أحادية البث المتعددة لمحاكاة البث المتعدد. تم تصميم هذه الخدمات للاتصالات الجماعية على مستوى التطبيق. تطبق خدمة الدردشة عبر الإنترنت (IRC) شجرة امتداد واحدة عبر شبكة التراكب الخاصة بها لجميع مجموعات المؤتمرات. [5] تستخدم تقنية PSYC الأقل شهرة استراتيجيات البث المتعدد المخصصة لكل مؤتمر. [6] تستخدم بعض تقنيات الند للند مفهوم البث المتعدد المعروف باسم البث المتبادل عند توزيع المحتوى على مستلمين متعددين.
تعد تقنية البث المتعدد الصريح (Xcast) استراتيجية بث متعدد أخرى تتضمن عناوين جميع الوجهات المقصودة داخل كل حزمة. وعلى هذا النحو، نظرًا للقيود المفروضة على وحدة الإرسال القصوى ، لا يمكن استخدام Xcast لمجموعات البث المتعدد ذات الوجهات المتعددة. يفترض نموذج Xcast عمومًا أن المحطات المشاركة في الاتصال معروفة مسبقًا، بحيث يمكن إنشاء أشجار التوزيع وتخصيص الموارد بواسطة عناصر الشبكة قبل حركة البيانات الفعلية. [7]
الشبكات اللاسلكية
الاتصالات اللاسلكية (باستثناء الروابط اللاسلكية من نقطة إلى نقطة باستخدام هوائيات اتجاهية ) هي في الأساس وسائط بث. ومع ذلك، قد تكون خدمة الاتصالات المقدمة أحادية البث أو متعددة البث أو بث مباشر ، اعتمادًا على ما إذا كانت البيانات موجهة إلى عقدة فردية أو مجموعة محددة من العقد أو جميع العقد في الشبكة المغطاة على التوالي.
تستخدم الشبكات اللاسلكية الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات عبر الهواء، مما يتيح للأجهزة الاتصال والتواصل دون الحاجة إلى كابلات مادية. وتأتي هذه الشبكات بأنواع مختلفة، بما في ذلك شبكات Wi-Fi وBluetooth والشبكات الخلوية وشبكات الأقمار الصناعية، ولكل منها غرض مختلف.
أنواع الاتصالات اللاسلكية
البث الأحادي : في الاتصالات اللاسلكية أحادية البث، يتم نقل البيانات من مصدر واحد إلى جهاز استقبال واحد محدد. وهذا أمر شائع في الاتصالات من نقطة إلى نقطة، حيث يرسل الجهاز البيانات مباشرة إلى جهاز آخر. ومن الأمثلة على ذلك تصفح الإنترنت أو تنزيل الملفات.
البث المتعدد : في الاتصالات المتعددة البث، يتم إرسال البيانات من مصدر واحد إلى عدة أجهزة استقبال محددة، غالبًا إلى مجموعة محددة داخل الشبكة. يعد هذا فعالاً في سيناريوهات مثل البث المباشر، حيث يتم إرسال البيانات مرة واحدة فقط ولكن يتم استلامها بواسطة أجهزة متعددة مهتمة بنفس المحتوى.
البث : يتضمن الاتصال بالبث إرسال البيانات من مصدر واحد إلى جميع الأجهزة ضمن نطاق الشبكة. في هذه الحالة، يتلقى كل جهاز نفس البيانات، بغض النظر عما إذا كان قد تم طلبها أم لا. تتضمن أمثلة الاتصال بالبث تنبيهات طوارئ معينة وبعض الاتصالات اللاسلكية.
اعتبارات الأمان : الشبكات اللاسلكية أكثر عرضة للتهديدات الأمنية مقارنة بالشبكات السلكية، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى إمكانية اعتراض إشاراتها بسهولة أكبر. وتشمل تدابير الأمان الشائعة بروتوكولات التشفير مثل WPA3 لشبكات Wi-Fi، وجدران الحماية، واستخدام الشبكات الخاصة الافتراضية (VPN) لحماية الاتصالات.
المزايا والتحديات : توفر الشبكات اللاسلكية المرونة والقدرة على الحركة، مما يسمح للمستخدمين بتوصيل الأجهزة دون الحاجة إلى ربطها باتصال مادي. ومع ذلك، يمكن أن تتأثر بالتداخل من العوائق المادية أو العوامل البيئية أو حتى الأجهزة اللاسلكية الأخرى، مما يؤدي إلى سرعات أبطأ أو مشكلات في الاتصال. [8]
تلفزيون
في التلفزيون الرقمي ، يُستخدم مفهوم خدمة البث المتعدد أحيانًا للإشارة إلى حماية المحتوى من خلال تشفير البث ، أي محتوى تلفزيوني مدفوع مشفر عبر قناة بث بسيطة موجهة فقط للمشاهدين الذين يدفعون. في هذه الحالة، يتم بث البيانات إلى جميع المستقبلين ولكن موجهة فقط إلى مجموعة محددة.
يمكن استخدام مفهوم البث المتعدد التفاعلي ، على سبيل المثال باستخدام البث المتعدد IP، عبر شبكات البث التلفزيوني لتحسين الكفاءة، أو تقديم المزيد من البرامج التلفزيونية، أو تقليل الطيف المطلوب. يعني البث المتعدد التفاعلي أن البرامج التلفزيونية تُرسل فقط عبر أجهزة الإرسال حيث يوجد مشاهدون وأن البرامج الأكثر شعبية فقط تُنقل. ويعتمد على قناة تفاعل إضافية (قناة خلفية أو قناة عودة )، حيث يمكن لمعدات المستخدم إرسال رسائل الانضمام والترك عندما يغير المستخدم قناة التلفزيون. تم اقتراح البث المتعدد التفاعلي كمخطط إرسال فعال في أنظمة التلفزيون الرقمي الأرضي DVB-H و DVB-T2 ، [9] مفهوم مماثل هو البث المبدل عبر شبكات التلفزيون الكبلي، حيث يتم تسليم المحتوى الأكثر شعبية حاليًا فقط في شبكة التلفزيون الكبلي. [10] البث المتعدد للفيديو القابل للتطوير في تطبيق البث المتعدد التفاعلي، حيث تتلقى مجموعة فرعية من المشاهدين بيانات إضافية للفيديو عالي الدقة.
تقوم بوابات التلفزيون بتحويل الأقمار الصناعية ( DVB-S ، DVB-S2 )، والكابل ( DVB-C ، DVB-C2 ) والتلفزيون الأرضي ( DVB-T ، DVB-T2 ) إلى IP للتوزيع باستخدام البث الأحادي والمتعدد في التطبيقات المنزلية والضيافة والمؤسسات
هناك مفهوم مماثل آخر وهو Cell-TV، ويعني توزيع التلفزيون عبر شبكات الهاتف الخلوي 3G باستخدام البث المتعدد بمساعدة الشبكة الذي توفره خدمة البث المتعدد الوسائط (MBMS)، أو عبر شبكات الهاتف الخلوي 4G/ LTE مع خدمة eMBMS (MBMS المحسنة).
انظر أيضا
مراجع
- ^ ab الاتصالات الإعلامية القائمة على البث المتعدد الطبقات للتطبيق
- ^ لورانس هارت، مقدمة إلى البث المتعدد للبيانات ، دار ألثوس للنشر 2008.
- ^ لي، بينج؛ أتوود، ج. ويليام (19 يونيو 2016). "التحكم الآمن في وصول المستقبل للبث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت على مستوى الشبكة: التصميم والتحقق". شبكات الكمبيوتر . 102 : 109-128. doi :10.1016/j.comnet.2016.03.010. ISSN 1389-1286.
- ^ م. نورمحمدبور؛ وآخرون (10 يوليو 2017). "DCCast: عمليات نقل فعالة من نقطة إلى عدة نقاط عبر مراكز البيانات". USENIX . تم الاسترجاع في 26 يوليو 2017 .
- ^ مناقشة حول مؤتمرات شبكات الكمبيوتر . القسم 2.5.1. RFC 1324 .
- ^ ورقة بيضاء، الاتحاد الأوروبي: PSYC.
- ^ Rick Boivie; Nancy Feldman; Yuji Imai; Wim Livens & Dirk Ooms (نوفمبر 2007). "Explicit Multicast (Xcast) Concepts and Options". Internet Engineering Task Force. doi :10.17487/RFC5058 . تم الاسترجاع في 25 مايو 2013 .
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ ستالينجز، ويليام (2009). الاتصالات والشبكات اللاسلكية (الطبعة الثانية). بيرسون . رقم ISBN 9788131720936.[ الصفحة المطلوبة ]
- ^ م. إريكسون، إس إم هاسيبور رحمان، ف. فرايل، م. سيوستروم، "البث المتعدد التفاعلي الفعال عبر DVB-T2 - الاستفادة من شبكات SFN الديناميكية وPARPS"، مؤتمر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدولي لعام 2013 حول تكنولوجيا الكمبيوتر والمعلومات (BMSB'13)، لندن، المملكة المتحدة، يونيو 2013.
- ^ ن. سينها، ر. أوز وس. ف. فاسوديفان، "إحصائيات البث المحول"، وقائع مؤتمر SCTE 2005 حول التقنيات الناشئة، تامبا، فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية، يناير 2005
