Cómo millones de personas pueden ver el mismo video al mismo tiempo: la tecnología detrás del streaming

Se estima que el video en vivo y bajo demanda representó 66% del tráfico global de internet en 2022, y los 10 días con mayor tráfico de internet en 2024 coincidieron con eventos de transmisión en vivo como el combate de boxeo de Jake Paul contra Mike Tyson y la cobertura de la NFL. El streaming permite un acceso fluido y bajo demanda a contenido de video, desde juegos en línea hasta videos cortos como tiktoks, y contenido más extenso como películas, podcasts y partidos de la NFL.

El aspecto que define el streaming es su carácter “a la carta”. Consideremos el alcance global de un episodio del podcast de Joe Rogan o la cobertura en directo del lanzamiento de la nave espacial Crew Dragon de SpaceX: ambos ejemplos demuestran cómo el streaming conecta a millones de espectadores con contenido en tiempo real en todo el mundo.

Soy un científico informático cuya investigación incluye la computación en la nube, que es la distribución de recursos informáticos, como servidores de video, a través de Internet.

Trozos de video

Cuando se trata de contenido de video, ya sea una transmisión en vivo o un video pregrabado, existen dos desafíos importantes que abordar. En primer lugar, los datos de video son enormes, lo que hace que su transmisión desde la fuente a dispositivos como televisores, computadoras, tabletas y teléfonos inteligentes sea lenta.

En segundo lugar, el streaming debe ser adaptable para adaptarse a las diferencias en los dispositivos y la capacidad de Internet de los usuarios. Por ejemplo, quienes tengan pantallas de menor resolución o conexiones de Internet más lentas deberían poder ver un video, aunque con menor calidad, mientras que quienes tengan pantallas de mayor resolución y conexiones más rápidas disfrutarán de la mejor calidad posible.

Para afrontar estos desafíos, los proveedores de video implementan una serie de optimizaciones. El primer paso consiste en fragmentar los videos en partes más pequeñas, comúnmente conocidas como “fragmentos”. Estos fragmentos se someten a un proceso llamado “codificación y compresión”, que optimiza el video para diferentes resoluciones, adaptándose a diversos dispositivos y condiciones de red.

Cuando un usuario solicita un video a la carta, el sistema selecciona dinámicamente los fragmentos adecuados según las capacidades de su dispositivo, como la resolución de pantalla y la velocidad de Internet. El reproductor de video del dispositivo del usuario ensambla y reproduce estos fragmentos en secuencia para crear una experiencia de visualización fluida.

Para usuarios con conexiones a internet más lentas, el sistema ofrece fragmentos de menor calidad para garantizar una reproducción fluida. Por eso, podrías notar una disminución en la calidad del video cuando se reduce la velocidad de tu conexión. De igual forma, si el video se pausa durante la reproducción, suele deberse a que tu reproductor está esperando a que el proveedor almacene fragmentos adicionales en el búfer.

Cómo el streaming afronta la distancia y la congestión

La distribución de contenido de video a gran escala, ya sea pregrabado o en vivo, supone un desafío significativo si se considera la inmensa cantidad de videos que se consumen a nivel mundial. Servicios de streaming como YouTube, Hulu y Netflix albergan enormes bibliotecas de contenido a la carta, a la vez que gestionan innumerables transmisiones en vivo en todo el mundo.

Un enfoque aparentemente sencillo para la distribución de contenido de video implicaría construir un centro de datos masivo para almacenar todos los videos y el contenido relacionado, y luego transmitirlos a usuarios de todo el mundo a través de Internet. Sin embargo, este método no es el más popular debido a sus importantes desafíos.

Un problema importante es la latencia geográfica, donde la ubicación del usuario con respecto al centro de datos afecta el retraso que experimenta. Por ejemplo, si un centro de datos está ubicado en Virginia, un usuario en Washington, D. C., experimentaría un retraso mínimo, mientras que un usuario en Australia enfrentaría retrasos mucho mayores debido a la mayor distancia y a la necesidad de que los datos atraviesen múltiples redes interconectadas. Este tiempo de viaje adicional ralentiza la entrega de contenido.

Otro problema es la congestión de la red. A medida que más usuarios de todo el mundo se conectan al centro de datos central, las redes de interconexión se saturan cada vez más, lo que provoca retrasos frustrantes y almacenamiento en búfer de video. Además, cuando el mismo video se envía simultáneamente a varios usuarios, la duplicación de datos que circula por los mismos enlaces de Internet desperdicia ancho de banda y congestiona aún más la red.

Redes de distribución de contenido streaming

Un centro de datos centralizado también crea un punto único de fallo. Si el centro de datos sufre una interrupción, ningún usuario puede acceder a su contenido, lo que provoca una interrupción total del servicio.

Para abordar estos desafíos, la mayoría de los proveedores de contenido recurren a redes de distribución de contenido. Estas redes distribuyen el contenido a través de puntos de presencia dispersos globalmente, que son clústeres de servidores que almacenan localmente copias de contenido de alta demanda. Este enfoque reduce significativamente la latencia y mejora la fiabilidad.

Los proveedores de redes de distribución de contenido, como Akamai y Edgio, implementan dos estrategias principales para implementar puntos de presencia.

El primero es el enfoque “Enter Deep“, donde miles de nodos de punto de presencia más pequeños se ubican más cerca de los usuarios, a menudo dentro de las redes de proveedores de servicios de Internet. Esto garantiza una latencia mínima al acercar el contenido lo más posible al usuario final.

La segunda estrategia es “Bring Home , que implica desplegar cientos de clústeres de puntos de presencia más grandes en ubicaciones estratégicas, generalmente donde se interconectan los ISP: puntos de intercambio de Internet. Si bien estos clústeres están más alejados de los usuarios que en el enfoque “Enter Deep”, tienen mayor capacidad, lo que les permite gestionar mayores volúmenes de tráfico de forma eficiente.

Infraestructura para un mundo conectado

Ambas estrategias tienen como objetivo optimizar la transmisión de video reduciendo demoras, minimizando el desperdicio de ancho de banda y garantizando una experiencia de visualización fluida para los usuarios de todo el mundo.

La rápida expansión de Internet y el auge de la transmisión de video, tanto en vivo como bajo demanda, han transformado la forma en que se entrega el contenido de video a los usuarios de todo el mundo. Sin embargo, los desafíos de gestionar cantidades masivas de datos de video, reducir la latencia geográfica y adaptarse a la variedad de dispositivos de usuario y velocidades de Internet requieren soluciones sofisticadas.

Las redes de distribución de contenido se han convertido en un pilar del streaming moderno, permitiendo una distribución de video eficiente y fiable. Esta infraestructura respalda la creciente demanda de video de alta calidad y destaca los enfoques innovadores necesarios para satisfacer las expectativas de un mundo conectado.

Chetan Jaiswal es profesor asociado de informática en la Universidad de Quinnipiac.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.