CN1110456A - 交互式视频请求式网络 - Google Patents

Abstract

本网络用于多个用户站并包括视频服务器以产 生视频信号的多个延迟的样品发送到用户站，以及缓 冲器装置，这些样品中选定的一个加到缓冲器装置的 输入端和其输出端提供所述用户站所请求的视频信 号式样送到缓冲器装置。该缓冲器装置在用户站发 出的控制信号的控制下产生请求的式样并根据所请 求的式样选择样品。缓冲器装置发送加载请求信号 到视频服务器，服务器以比实时更高的速率将至少一 部分视频信号送到缓冲器装置的输入端。

Description

本发明涉及具有多个用户站的交互式视频请求式网络，该网络包括一个视频服务器，用以产生视频信号的多个时延的样品（instance），以传输到所述用户站，和一个缓冲器装置，所述样品中的一个选定的样品加到该缓冲装置的输入端上，根据所述用户站的要求在其输出端上提供一种式样（version）的所述视频信号，在由所述用户站发出的控制信号的控制下，所述缓冲器装置产生所述的请求的式样并根据所述的请求式样选择所述样品。

上述类型的交互式网络可从1991年的“计算机网络和ISDN系统22”、第155-162页、W.Sincoskie的文章“大规模视频请求式服务的系统结构”中得知。在该文章中，把样品称为“阶段”（phase），把缓冲器装置称为“起/止式缓冲器”。

该文章叙述如何可提供一个低成本的交互式视频服务，具体地讲是所谓的“准视频请求式服务”，它允许用户站使用由视频服务器产生的互相时延的视频信号样品观看视频信号。为此，因这些用户站必须等待一直到时延的样品产生为止，故不能在他们选择的时刻开始观看，还因视频信号样品是以连续的方式传送的，故也不能使用诸如暂停、快进，倒带等功能。

如在该文章中所述的，为了提供交互式服务，缓冲器装置可包括在该网络中，借此允许用户站观看用户请求的视频信号的式样，它无需是同时的，也不需要与为准视频请求式服务提供的任何样品相同。特别是，由于由视频服务器产生的用于传输的视频信号样品在缓冲装置中缓冲，因而用户站可在任何时刻暂停和重新开始观看视频信号，而且可在有限程度上甚至在视频信号内可视地倒带或快进。

但是，当使用这个已知的网络作为交互式网络时，就呈现很多至今并且在很大程度上是明显的仍然未注意的严重缺陷。如在下面详述的，这些缺陷是视频信号的请求式样只能由缓冲器装置通过使用由视频服务器所提供的上述缓冲的样品来产生。

可以证实，在很多情况下，在已知网络中使用缓冲装置实现的交互式服务被降低为上述的准视频请求式服务，实际上这是本发明的一个优点。当然，首先由上面的已知式样的网络可提供仅重复地从一个样品开始的请求，这意味着当请求视频信号式样时，用户站必须等待连续的样品的开始，这可持续到在各种各样的样品之间建立相互时延。

此外，当用户站还没有暂停时，它只可能请求粗略卷带至多到存储的样品部分的开始而没有快进，因为在这个时刻尚未缓存比实际传送到用户站的视频信号位置更远的视频信号部分。对于交互式用户这个粗略的操作不得不被认为是不另人满意的，况且由于它准确地相应于提供给准视频请求式用户的服务，这也是不能另人满意的。最后，当用户站暂停一会儿的时候，他执行可视的快进或倒带、或者比到先前地或随后地开始的样品较不粗略的快进或倒带的能力是非常有限的。确实，只有在暂停之后和之前缓存的视频信号的部分可用于分别提供这种快进和倒带操作，因为当执行快进或倒带超过这个所缓存的部分时它不能保证正确样品可继续观看。用户站可能必须等待这样的正确样品变得可用，但是甚至那时只要没有暂停，快进也不可能超过缓存部分，因为在缓冲器装置中没有比实际传送到用户站的视频信号部分更多的视频信号部分是可用的。

本发明的目的是提供一种上述类型的交互式网络，但是其中提供全交互式服务。

这个目的是借助这样的事实实现的：所述的缓冲器装置能够把加载信号传送到所述视频服务器，所述视频服务器对此响应，以大大高于实时的速率至少将所述视频信号的一部分加到所述缓冲器装置的输入端，以存储在其内。

确实，根据来自缓冲器装置的请求并响应来自缓冲器装置的加载信号，通过将视频服务器来的一个视频信号部分传送给其内所需的且不可用的缓冲器装置，以将所请求的视频信号传送给用户站，使得全交互式控制得以保证。再者，这种传送必须比实时更快的速率进行，否则传送到缓冲器装置的信号部分不能在其中累加以便以有效的方法执行快进和倒带功能。还有，要求这种快速传输使得足够数量的缓存数据可用，借此只要求使用一个所选择的样品，而不必使用快速传输和存储新的样品。

总之，可以认为，通过执行实际更快的传输和存储在缓冲器装置中丢失的视频信号部分，给予缓冲器装置是够的自由度，以再次得到所请求式样的任何部分以及再次填充以在实时速度和由于错误提供的一个时延的样品。这样的更快的传输和缓冲对用户是看不见的，以对其请求的响应出现是瞬时的，该较快的传输和缓冲例如是比视频信号正常显示的速率快100倍和比快进或快速倒带操作速率快10倍。

请注意，交互式用户按上述方式专用的传输只在用户执行控制功能如开始观看、快进、暂停、倒带时才发生，平均地说这些操作的次数对于交互式用户的总人口中是相当小。为此，在该网络中只需要很小数量的额外带宽就能够执行这些操作。另外，正如在下面详述的，快速传送的和存储的（下面将称之为“快速加载”）数据之数量允许对缓冲器装置所要求的缓冲器空间交替使用这种专用的传送。确实，当快速地装入大量的数据时，它要求大的缓冲器空间，随后在该缓冲器装置中不可用的、传送到用户站的视频部分的概率自然地被减少了，因此减少了专用的传输。

本发明的另一个特点是：所述的控制信号其中之一是开始观看请求信号;当所述缓冲装置收到所述开始观看请求信号时至少为所述视频信号的一部分发送所述加载请求信号，所述的视频信号部分包含在所述视频信号的开始和在一个所述时延的样品之间，所述的一个时延样品是在接收所述开始观看请求之前开始的，所述较晚样品被加在所述缓冲装置输入，在该时刻的最晚期，视频信号位置在所述较晚样品中传送，所述较晚样品相应于所述存储部分最后的视频信号位置。

这样，用户站可在发出开始观看请求信号之后立即开始显示视频信号。此外，视频信号顺序地可被传送，用于无中断地显示，因为快速加载部分延伸到至少在最后开始样品中实际传送的位置，这个样品在从相应于快速加载部分的最后位置的时刻的最后期被加到该缓冲器装置，因此，需要时可固有地用于显示。确实，当实际显示的部分到达快速地加载部分的最后位置时，相应于这个最后位置和该视频信号之间的差别的时间间隔已过去，因而所述最开始样品的实际传输部分自然地过了快速地加载部分的最后位置，因此已加到该缓冲装置。

特殊的交互式视频请求式服务是一种暂停服务，借助于本发明可提供这种服务，因为所述控制信号之一是暂停请求信号和由所述缓冲装置接收该信号时，所述选择的样品加到所述缓冲器装置至少直到视频信号部分存储入所述缓冲装置和从在该时刻传送视频信号位置开始为止，收到的所述暂停请求信号具有相应于一个时间间隔的长度，该时间间隔至少等于所述加载请求信号传输和得到的所述信号部分的存储之间的时间间隔。

鉴此，在暂停请求之后恢复观看时，足够的时间可用于执行快速加载，因此避免了在恢复之前或在一个短的观看时间之后和等待时间。

另一种特殊的交互式视频请求式服务是快进服务，它借助于本发明可被提供，由于所述的控制信号之一是快进请求信号，而且当收到所述快速前进请求信号和每当存储入所述缓冲装置中的最后视频信号位置与实际发送到所述用户站的视频信号位置之间的差别变成低于预定阈值时，所述缓冲装置发送所述加载请求信号到所述视频服务器，用于至少从存储在所述缓冲装置中的所述最后视频信号位置开始并且有一个长度的所述视频信号的一部分，以致于在较后部分的最后位置与实际传送到所述用户站的所述视频信号位置之间的差别相应于至少等于在所述加载信号的传输和得到的所述信号部分的存储之间的时间间隔的一个时间间隔。

这样，用户站可在整个视频信号上执行快进而不中断。的确，由于选择快速加载的部分以使缓冲器装置的内容至少保证在等于快速加载的响应时间的时间间隔期间所请求的式样可提供给用户站，即在这个时间间隔期间视频信号可以以快进方式提供给用户站。选择预定的阈值使实际提供到用户站间视频信号部分到达存储在缓冲器装置中的最后视频信号位置之前可以快速地加载视频信号的另外部分。请注意，上述的内容既可应用于慢进也可应于快进。

又一种特殊的交互式视频请求式服务是倒带服务，借助于本发明可提供该服务，因为所述控制信号之一是倒带请求信号，而且当收到所述倒带请求信号和每当实际传送到所述用户站的视频信号位置与存储在所述缓冲器装置中的第一视频信号位置之间的差别变为低于预定阈值时，所述缓冲器装置发送一个所述加载请求信号，用以存储在所述缓冲装置的至少所述第一视频信号位置和以一长度结束的所述视频信号的部分，以致该后者部分的第一位置和实际传送到所述用户站的所述视频信号位置之间的差别相应于至少等于在所述加载信号和得到的所述信号部分的存储之间的时间间隔的一个时间间隔。

这样，用户站可在整个视频信号上进行倒带而不中断。的确，由于选择快速加载部分使得缓冲装置的内容至少保证在等于快速加载的响应时间的时间间隔期间用户请求的式样提供给用户站，即，在这个时间间隔期间在倒带中视频信号可提供给用户站，选择预定的阈值以在实际提供给用户站视频信号部分到达存储在缓冲装置中的第一视频信号位置之前，可以快速地加载视频信号的先前部分。请注意，上述的内容可应用于慢卷带和快速卷带。

对于每一种上述特殊交互式视频请求式服务：暂停、快时、倒带，重新开始是一种重要的交叉式特性，借助于本发明可提供该特性，因为所述的控制信号之一是重新开始请求信号和在收到所述重新请求信号时所述缓冲装置发送一个所述加载信号，用于存储在所述缓冲器装置中的最后视频信号部分和在一个所述样品中实际发送的视频信号位置之间所包括的所述视频信号的至少一部分，在该样品恢复所述用户请求式样的所述传输的视频信号位置是最后传送的，所述较晚样品应用于所述缓冲器装置，在从该时刻开始的最晚样品，视频信号位置在所述较晚样品中发送，该视频信号位置相应于较晚部分的最后视频信号信号。

这样，用户站可在发出重新开始请求信号之后立即重新开始显示该视频信号。此外，视频信号随即可被显示而无中断，因为快速加载部分至少延伸到在该样品中实际传送的视频信号位置，其中恢复视频信号位置是最晚传送的，这个从相应于快速加载部分的最后视频信号位置的时刻加到该缓冲器装置，因此，当需要是固有地可用于显示。确实，当实际显示的位置到达快速地加载部分的最晚视频信号位置时，相应于这个最后位置和视频信号的重新开始位置之间的差别的时间间隔已经过时了，因而在较晚样品实际传送的视频信号位置自然已超过快速加载部分的最后位置，因此是已经加到该缓冲器装置。应注意，在较晚样品实际传送的视频信号位置落在恢复视频信号位置和存储在缓冲装置中的最后视频信号位置之间时，无需请求快速加载。确实，在这种情况下，在存储在缓冲器装置中的最后视频信号位置已到之前甚至无快速加载，该较晚样品可被加到该缓冲装置。

在本发明的另一个实施例中，当已执行所述存储时，存储在所述缓冲器装置中的所述视频信号的所述部分在视频信号位置附近延伸，在该位置到所述用户站的所述用户请求的型式的所述传输开始了或者恢复了，以在较晚视频信号位置之前和之后两部分具有一个长度，该长度至少相应于所述加载信号的传输和得到的所述信号部分的存储之间的时间间隔。

鉴此，当由用户站发出所述开始观看请求信号或所述重新开始请求信号时，该用户站可立即限出快进请求信号或倒带请求信号而没有立刻产生快速加载请求信号。此外，当随后用户站发出这种快进请求信号或倒带请求信号时，这也无需产生瞬时快速加载请求。的确，用户可以在存储在缓冲器装置中的视频信号部分内自由地快进或倒带而无需快速加载，而且当在缓冲器装置中前进时存储在缓冲装置中的最后视频信号位置和实际传送到用户站的视频信号位置之间的差别，或者在缓冲装置中倒退实际传送到用户站的视频信号位置和存储在缓冲器装置中的第一视频信号位置之间的差别相应于快速加载的响应时间或更少。由于在恢复/开始视频信号位置之前以及之后，视频信号部分具有至少相应于较晚的响应时间的一个长度，无需立即请求快速加载。

本发明的又一个特点是所述缓冲器装置的容量是这样的：具有长度至少等于相应于顺序样品之间的最大时延的长度和相应于所述加载信号的传输和可能被存储在其中的得到的所述信号部分的存储之间的时间间隔的两信的一个长度之和的长度。

这样，可以保证当已请求开始观看时不会遇到显示中断。的确，甚至当用户站在视频信号的样品的开始之后立即发出开始地请求信号时，一旦对具有长度等于随后的样品时延与两个快速加载响应时之和的长度的视频信号部分的快速加载请求被传送时，缓冲器装置包含足够大的视频信号部分以允许立即倒带，因为正如从上面得出的，在实际传输点之前存储在缓冲器装置中的视频信号部分在任何时间具有最小等于快速加载响应时间的长度。此外，在最后开始样品的开始位置已过了小于快速加载的响应时间的情况下，在视频信号的开始与由光前样品实际传送的位置之间所包含的视频信号部分进行快速加载时，则这个先前样品提供给缓冲器装置。立即快时也是允许的，因为在实际传输点之后存储在缓冲器装置中的视频信号部分在任何时间有一个长度最小等于快速加载响应时间。后者是从这样的事实得出的：加到缓冲器装置的样品至少在等于随后的样品时延的时间间隔之后被加上，即当具有相应于快速加载响应时间的长度的至少一个视频信号部分在缓冲装置的实际的传送部分与结束部分之间仍然可用。

在本发明的另一实施例中，所述缓冲器装置包括缓冲模块，每个模块至少与一个所述用户站相关。

鉴此，当用户请求交互式视频请求式服务时，他总是自由地得到一个缓冲器装置。

在本发明的另一个实施例中，所述缓冲装置包括一个缓冲安排，当用户站请求时其一部分分配给所述用户站。

这样，当授权使用该缓冲装置时，用户只支付缓冲器装置的费用。当用户不想支付缓冲器装置的费用时，他可请求该网络只给他提供变为可用的视频信号的一个样品。该用户不能执行如暂停、快进或倒带功能，即给他提供准视频请求式服务，如上面已叙述的。应注意，在这个例子中，虽然缓冲器安排的容量是以相对于正常请求交换式视频请求式网络的用户普及率的百分比定尺寸的，以不授权给缓冲部分的机会减至最小，因为已经分配该缓冲安排的所有部分，当能够提供的缓冲部分的数量小于由视频服务器服务的用户的总数和可能请求交互式视频请求式服务时，后者的机会很明显仍然为非零。

本发明的另一特点是所述视频服务器构成通信系统的一个节点，并且接到其接入节点，所述接入节点的第一和第二组端口分别接到所述缓冲装置和所述用户站。

鉴此，由该接入节点服务的用户总数的每个用户可使用该缓冲器装置的一部分，即在该缓冲器装置上进行这个用户总数的统计多路复用，以致少量的这种缓冲器装置不能授权一个缓冲器装置的机会很小。

本发明的又一特点是所述缓冲器装置包括第一组分开的存储器，和所述分配的部分包括第二组所述分开的存储器的部分。

鉴此，分配的缓冲部分可以以高于所提供的每个分开的存储器的存取速率填充，加到分配的缓冲部分的数据总数在不同的分开的存储器上分配，分配的缓冲部分构成其各部分。

更具体地讲，对分开的存储器的存取速率的限制是：所述分开的存储器的存取速率至少等于执行所述存取、由所述第二组分开的存储器划分的速率。

本发明的上述的和其它的目的以及特点通过下面结合附图的叙述更清楚了，而且更好地了解本发明本身。

图1表示按照本发明的交互式视频请求式网络的第一实施例;

图2表示图1的交互式视频请求式网络的缓冲装置IB1的结构;

图3表示按照本发明的交互式视频请求式网络的第二实施例的细节;

图4a至4c表示说明由其用户站进行的图1的视频请求式网络的交互控制的定时图。

图1中所示的交互式视频请求式网络包括一个通信系统TSY，用于从一个视频服务器VS转送视频信号的式样到这个通信系统TSY的终端，其中这些视频信号存储在读/写随机存取存储器，该通信系统或者接到缓冲装置IB1，…IBN，或者接到用户站US11，…，USNM。

这种视频请求式网络关于直接传送视频信号型即直接从视频服务器VS到用户站US11、…、USNM的一般工作原理在申请人的未决的且未公开的欧洲专利申请93870084.6（Verbiest  10）和93870085.3（Voeten  5）中叙述了，在后的申请的意义上本视频服务器必须认为是一个分布的视频服务器。另一方面，该视服务器VS及其工作原理在申请人的相同日期提交的、名称为“服务器”（Verhille  16）的未决的欧洲专利申请中叙述。因此这些工作原理和这个视频服务器在这里不再详细地讨论，而上面的未决申请引用在里供参考。

目前只叙述该网络的一般结构，而且它指明以哪种通用的方式把该视频信号从视频服务器VS传送到这些终端。

图1的通信系统TSY包括一个中继交换机TSW，它具有经过中继线TL接到视频服务器VS的相应端口的第一组端口，视频信号式样从VS中检索，而视频信号经过TL存储在其中。TSW还具有经过控制线CL接到该视频服务器VS的交互式控制端口的一个端口，交互式控制信号经过CL传送到VS。中继交换机TSW还经过用于转发视频信号的各条双向中继线和许多控制线连接到N个接入交换机AS1至ASN的每一个（只示出其中的ASI和ASN），从接主交换机ASI、…ASN到中继交换机TSW转发交互式控制信号。

接入交换机ASI至ASN分别经过接入线路ANI至ANN接到用户站US11、…USIM至USNI、…USNM。这些接入线路用于转发视频信号以及交互控制信号，正如在上面第一次提到的未决专利申请（Verbiest  10）中所叙述的。

应指出，接入线路ANI至ANN也可以是接入网络，而中继交换机可经过中间交换机或所谓的“交叉连接”接到ASI至ASN。

接入交换机ASI至ASN分别再接到缓冲装置IB1至IBN。

通信系统可以是基于任何交换协议、能够至少以实时的速度传送视频信号的任何通信系统，或者可以是宽带综合服务数字网（B-ISDN）传送和交换系统的任何组合，交换协议例如异步传递方式（ATM）、同步数字系列（SDH）或者同步光网络（SONET）协议。类似地，接入网络ANI至ANN例如可以是异步无源光网络（APON），如在未决的欧洲专利申请91870197.0（Van  der  plas  4）异步数字用户环路（ADSL）接入网络中所叙述的，或者其它的安排。

交互式视频请求式网络的目的是提供所谓的准视频请求式服务以及完全交互或视频请求式服务。为此目的，对于存储在视频服务器VS中的每个视频信号来说，该视频服务器可提供相互时延超过例如5分钟的样品内时延的许多时延的样品。只在用户站请求时提供这些样品。此外，正如在后面叙述的，为了提供完全交互式视频请求式服务，该网络也能够以显著地高于实时速率的一个速率从VS传送视频信号的各部分到缓冲装置IB1至IBN，视频信号样品通常例如以比实时快50倍的速率加在这些缓冲装置，以代表5分钟电影的视频信号部分只在6秒内可加载在缓冲装置中。

图2中示出缓冲装置IB1的每一个结构，其它缓冲装置的结构是相同的。

IB1包括串联的一个输入转换器IBCON、一个缓冲器BUFF降一个输出转换器OBCON。输入转换器IBCON能够传送到视频服务器VS并且经过指示哪个视频信号的哪个样品它要接收的通信系统TSY控制信号。IBCON进一步能够转换这种接收的视频信号的格式为适于存储在该缓冲器BUFF中的格式。这种合适的格式例如在本申请人的未决欧洲专利申请93870086.1（Voeten  6）中和在1991年的“计算机网络和ISDN系统22”第155-162页W.Sincoskie的文章“大规模视频请求式服务”中叙述，因此在这里不作详细地叙述。

缓冲器BUFF是由固态存储器或一系列硬盘组成的，如在最后提到的未决专利申请中叙述的。在转换器OBCON的控制下，在从视频信号所加的用户站接收控制信号之后，视频信号可从这个缓冲器中被读出。OBCON还转换存储在该缓冲器中的视频信号格式为适用经过接入交换机转换到用户站的格式。

为了在其电视屏幕上进行显示和要求在这个视频信号式样上完全交互式控制，当用户站要求接收存储在视频服务器VS中的视频信号之一的拷贝时，接到该用户站所连接的接入交换机的缓冲器装置的一部分被分配给这个站，具体地讲，缓冲器装置BUFF的部分如IB1分配给用户站US11。这个分配过程命名如由形成相应的缓冲器装置的一部分的一个未画出的缓冲器控制器执行。

另一方面，当一个用户站想显示视频信号而不用全交互式控制时，没有相应的缓冲器装置分配给这个用户站。

这样，付费方案可以如此建立，即当用户站实际使用全交互式视频请求式服务（full  interactive  video  on  demand）时，它仅仅为此付费。另一方面，所需的缓冲器装置数是实际上要求全交互式视频请求式服务的用户站的数目的函数，这个数目例如仅仅是视频请求式服务的用户总数的10%。

图3示出了根据本发明的一个交互式视频请求式网络的另一个实施例的细节。其中，与IB1一致的缓冲器装置IB11到IB1M分别连接在接入网络AN1与用户站US11到US1M之间，即对于每个用户站而言，都分配了一个单独的缓冲器装置。其结果是当用户实际上不要求在其视频信号式样上的任何交互式控制时，他也要为分配给他们缓冲器装置付费，但是他总能保证只要他要求这样的交互式控制，他就可以获得。

分配给一个用户站的缓冲器BUFF的容量是这样的，即其长度等于上述样品间延迟（interinstance  delay）的总和以及其时间为执行快速加载所需时间的两倍的一个视频信号部分可以存储其中。这样，对于5分钟的样品间延迟，6秒钟的快速加载时间及2兆比特/秒的正常显示速率而言，所述缓冲器容量为624兆比特。因此，如下文中将要解释的，可以确保无中断的视频信号的显示。

现在，参照图1到图3及图4a到图4c，它们是出现在该网络中的定时图，说明在交互式视频请求式网络的工作方式。更具体地说，图4a到4c示也了一个时间轴t以及一个视频信号的四个连续的样品（instance），它们分别在时刻tb1到tb4开始。例如，这个时刻可以人为地延迟5分钟。

请注意，下面BUFF用于指示分配给一个用户站的BUFF部分。

在时刻tsov，一个用户站，例如US11发出一个指示他想开始观看一个特定的视频信号的开始观看请求信号（start-of-view  request  signal）时，这个请求信号经接入线AN1并经通信系统TSY的控制线传送到视频服务器处。在这个请求信号中，用户站例如可能规定它想要一个准视频式服务，在这种情况下，它必须等待直到时刻tb3，因为该视频信号的下一样品，即I3仅在该时刻开始，从此时开始该用户站可以只显示该视频信号的这个合I3，其方式是它被存储在VS中，即在其上不加交互式控制。另一方面，在所述请求信号中，用户站也可以规定它想要全效互式视频请求式服务，在这种情况下，缓冲器IB1的可用部分被分配给该用户站，如在下面将要说明的。值得注意的是，在一个准视频请求式服务开始之后，即使用户站已经显示了该视频信号，它也可以要求全交互式视频请求式服务。

因为准视频请求式服务的工作方式是已知的，并且已经在前述的未决专利申请（Verbiest  10）中加以解释，所以不再详细。下面仅仅考虑全交互式视频请求式服务的工作方式。

假如请求全交互式视频请求式服务，缓冲器装置即IB11或部分IB1分配给用户站US11。然后，开始观看请求信号被加到缓冲器装置IB1的转换器OBCON。然后，这个转换器检查该缓冲器BUFF的内容，例如检测出无视频信号部分存储在其中。这是通过检查由BUFF的读指针所指的缓冲器位置是否与由BUFF的写指针所指的缓冲器位置一样来进行的。缓冲器BUFF是空的这一事实被送转换器IBCON，IBCON据此经通信系统TSY发出一个快速加载请求信号到视频服务器。这个快速加载请求信号指示视频服务器VS：具有最大长度的视频信号部分要以一个速率送到缓冲器装置IB1，所述最大长度相应于5分钟的显示时间，更精确地说是5分钟12秒，所述速率为：当显示速率为2兆比特/秒时，它比视频信号的正常显示速率例如100Mb/s大五十倍。值得注意的是，快速加载的这一部分视频信号必须至少是从视频信号的起点延伸到接收到开始观看请求的最后开始的视频信号样品的那一点，例如I2，实际上就是根据收到的开始观看请求从点Pb2传送到点PSOV2，如图4a所示。这样，点PSOV2在tSOV瞬间不被传送，而是在6秒钟之后再传送，这是因为在上述快速转换速率下，5分钟的视频信号需要6秒钟来传送。为描述图4清楚起见，这个6秒钟的时差未在其中加以说明。快速加载的视频信号部分在图4a中用阴影块FLSOV来表示。这样，在开始观看请求信号由用户站US11发出之后仅6秒钟该视频信号就可以传送到该用户站并在其中显示。从时刻teFL开始，在此时刻，样品I2中被传送的点到达这个部分FLSOV的最后一点即点PeFL，转换器IBCON将样品I2加到缓冲器BUFF上。从此，该缓冲器经过IBCON由I2充满，视频信号从该缓冲器BUFF读出并经转换器OBCON加到用户站US11上。

注意，可替代地，视频样品I2在tsov开始时可以加到BUFF上，这样I2可以快速加载同时地被存储。

值得注意的是，在一个开始以观看请求信号发出之后，视频信号的不中断的显示可以确保。

只要在写方向上写指针到读指针的距离足够大，就可以根据用户站的请求可以执行倒带，即，储指针可以返回到已读过的视频信号的部分。如果上述距离相应于至少6秒钟的倒带时间，那么，已经读过但后来被重写的原先的视频信号部分可以利用快速加载操作被恢复。

当用户站请求快进动作时同样的原因可以用于同样的功能。的确，只要在BUFF中在写方向上从读指针到写指针的距离相应于至少6秒钟的快进时间，在缓冲器中还未被存储的连续的视频信号就可以通过快速加载操作来恢复，以便读指针能被置于视频信号时间内的任一连续的部分，而不管它是存在于BUFF中还是仍然利用快速加载操作提供。

在一个开始观看请求信号例如在tb2之后1秒钟由一个用户站发出，并且当样品I2加到缓冲器时，从其起点处开始的部分视载信号被加载，那么，在写方向上从读指针到写指针的距离是1秒钟，这比6秒钟少，以致于不可能提供多于1秒钟的快速加载服务。因此，样品I1被认为被加到缓冲器输入端上，这样，从其起点开始的5分1秒的视频信号部分被加载。其结果是，上述距离现在等于5分1秒。这意味着BUFF的长度必须至少等效于5分6秒。

然而，在上述情况下并假定BUFF的长度等效于5分6秒，那么在写方向上写指针到读指针的时间距离仅为5秒，这意味着提供倒带服务有问题。这一问题在上述情况下可以通过使BUFF的容量扩展等效1秒来加以解决。更通俗地说，这样，BUFF的容量必须至少等效于5分12秒。

当一些显示时间流逝之后，用户站想在显示中有一个暂停，它可以例如在tps时刻发出一个暂停请求信号给IB1的转换器OBCON。OBCON将这个暂停请求信号发送到转换器IBCON，然后IBCON使缓冲器BUFF保持用与样品I2相关的视频信号部分充满，直到一个视频信号部分在相应于预定延迟时间如3分钟的BUFF读和写指针之间可以得到为止，这个视频信号部分以正常速率显示。

值得注意的是，按照这种方式，与2分12秒显示时间相应的一个视频信号部分也在读指针之前可以得到，即，用户站US11可能在等效2分12秒的时间内请求倒带视频信号。

读指针之前和之后存储在缓冲器BUFF的视频信号部分应该是这样的，即用户在至少用于一种新的快速加载操作功能的时间间隙内可以快进或倒带。按照这种方式，用户站的确可以在暂停显示之后立刻开始倒带或快进，如下文中要解释的那样，而不必等待快速加载的执行。最终存储在缓冲器BUFF中的视频信号部分由图4a中的阴影部分BUFPS表示。

应该注意，点PPS2和PPS3指示在不同视频信号样品I2和I3中的相同视频信号点，对于与I1到I4（图4b）相关的点presfw1、presfw2、presfw3和presfw4也是如此，对于后面要讨论的点presvw1、presvw2、presvw3和presvw4（图4c）亦如此。

在时刻tresps（图4a）时用户站US11发出一个重新开始请求信号给IB1和OBCON指出他想重新开始视频信号的显示，OBCON将这个请求信号发送给IBCON。IBCON将最后存储在缓冲器BUFF中的视频信号点，即与BUFPS的末端相应的点PeB以及在暂停请求时刻传送到用户站US11的视频信号点即PPS2与在不同样品中实际发送的那些点作比较。当这些实际被传送的点中（例如样品I3的）的一个点处于点PPS2（对应于PPS3）与点PeB之间时，不必快速加载。的确，在这种情况下，显示重新开始，样品I3从缓冲器BUFF中所发送的点到达PeB的时刻开始加到该缓冲器BUFF。这一情形并未在图4a中示出。

另一方面，如图4a所示，由于对应于tresps的Prespsa比PeB更远，实际发送的点没有一个位于PPS2和PeB之间时，一个快速加载请求信号被发送到视频服务器VS，用于至少从点PeB延伸至一个样品的实际发送的点的视频信号部分，所述一个样品是指这个视频信号部分可能是最小的。从图4a很容易看出，后面的样品是视频信号重新开始显示的点最后被发送的样品。这样，从PeB到点PeC伸延的部分C被快速加载，以便在快速加载之后，缓冲器BUFF包含部分B+C，以取代在快速加载之前存储到BUFF中的部分A+B，因而A被C改写，C即等于BUFPS的那一部分。然后样品I3从时刻tec开始提供到缓冲器BUFF上。

当用户站US11在时刻tfw想开始视频信号的快进时，该用户站就发出一个快进请求信号给OBCON。据此，OBCON将这个请求信号发送给IBCON并开始的快进速率来读缓冲器BUFF，该快进速率例如是正常显示速率的五倍，即当正常显示速率为2兆比特/秒时，快进速率为10兆比特/秒。实际上，在该例中显示的速率在所有时间都是2兆比特/秒，但是读指针能跳过一些信号，以使的读速率为10兆比特/秒。由于缓冲器放空的速率等于使其充填的速率五倍，所以缓冲器慢慢地空了。当BUFF的读指针和BUFF的写指针之间在写方向上的距离差达到一个预定的最小值时，一个快速加载请求信号被送到视频服务器，用于下一个视频信号部分。如图4b所示，当BUFF的读指针达到点pflfw1时，一个快速加载请求信号被送到视频服务器VS用于视频信号的部分F+G，以便在这个快速加载之后，视频信号部分E+F+G被存在缓冲器BUFF中，以取代快速加载之前存在其中的D+E。

同样，当读指针到达点pflfw2时，一个快速加载请求信号被发出用于H+I部分，以便视频信号部分G+H+I被存在BUFF中;当读指针到达点pflfw3时，快速加载请求信号被发出用于部分J，以便视频信号I+J被存在BUFF中。点pflfw1、pflfw2及pflfw3是这样的，即至少在执行一个新的快速加载所需的时间间隔期间，响应用户站US11的快进请求所需的视频信号部分在缓冲器BUFF中可以得到，以便用户站US11能连续地，即无中间等待时间的执行视频信号的快进动作。换句话说，从pflfw1到点PeE，从pflfw2到点PeG以及从pflfw3到点PeI延伸的视频信号部分应该对应于至少5秒钟的快进时间，以便在上述显示和加载速率下，250秒的正常显示时间的或5秒的快进时间的快速加载可以执行。

当在时刻tresfw，用户站在快进之后想重新开始正常的视频信号显示时，该用户站给IB1的OBCON发去一个重新开始请求信号，OBCON将这个请求信号送给IBCON。BUFF的读指针例如已前进到点Prefw3远。与一个停止请求信号之后的重新开始操作相似，IBCON将显示重新开始的视频信号点，即Presfw3以及最后存储在缓冲器BUFF中的视频信号点，即PeJ与在不同样品中实际发送的点作比较。当这些实际被发送的点中的一个，例如I1的点位于Presfw3和PeJ之间时，无快速加载请求已被发送。用户站可以重新开始显示视频信号，并且I1从它到达点PeJ那一时刻起被送到缓冲器BUFF。一情况在图4b中并未示出。

另一方面，如图4b所示，当没有实际发送的点处在Presfw3和PeJ之间时，一个快速加载请求信号被发送到视频服务器VS，用于至少是从PeJ延伸到由其中一个样品实际发送的点的一部分视频信号，在该样品中，视频信号的显示在其上重新开始的点被最后发送，即I1。这样，视频信号的C’部分的快速加载请求信号被发送到VS，以便在这个快速加载之后，部分B’+C’被存储在BUFF中，以取代在快速加载之前存储在BUFF中的部分A’+B’，并且与I+J相等。快速加载的视频信号部分C’必须至少从等于PeB’的PeJ延伸到Presfwa，它是在tresfw时刻重新开始请求被发送时样品I1实际被发送的点。当最后存储在缓冲器BUFF中的点，即PeC’在其中被实际发送时，即从teC’开始样品I1被送到缓冲器BUFF。

当在时刻trew时用户站US11想开始倒带视频信号时，它发出一个倒带请求信号给OBCON。OBCON将这个请求信号送到IBCON并开始的向后的方向读缓冲器。值得注意的是，倒带可以以与正常显示速率相同的速率进行，但也可以比正常速率快五倍的速率进行，例如当正常显示速率为2Mb/s时，倒带速率可以为10Mb/s。实际上，在这个实施例中，所显示的速率总为2Mb/s，只是读指针能跳读某些信息以使实际读速率为10Mb/s。由于是以向后的方向读缓冲器，所以读指针趋近于写指针，即缓存器慢慢被放空。当缓冲器的这两个指针之间的差达到一个预定最小值时，快速加载请求信号被发送到视频服务器VS用于在先的视频信号部分。如图4c所示，当BUFF的读指针达到点pfrw1时，快速加载请求信号被发送到N+M的视频信号部分的视频服务器VS，这样在快速加载之后，视频信号部分N+M+L被存在缓冲器BUFF中，以取代在快速加载之前存储在其中的L+K部分。同样，当读指针达到点pfrw2时，快速加载请求信号被发送用于Pto部分，这样视频信号P+O+N被存储在缓冲器BUFF中，并且当读指针到达点pflrw3时，快速加载请求信号被发送用于Q部分，以便视频信号Q+P被存储在BUFF中。点pflrw1、pflrw2以及pflrw3是这样一些点，即响应用户站US11的倒带所需的视频信号部分至少在执行一个新的快速加载所需的时间内在缓冲器BUFF中可以得到，以使用户站US11可以持续地，即无中间等待时间地倒带视频信号。换句话说，从点PbL到pflrw1，从点PbN到点pflrw2，及从点PbP到点pflrw3延伸的视频信号号部分至少对应于5秒倒带时间，这样，对于以上述显示和加载速率，250秒正常显示时间或正常倒带时间，或者50秒的快到带时间都可执行一个快速加载。

在tresvw时刻，用户站在倒还动作之后想重新开始视频信号的正常显示时，它发出一个重新开始请求信号给IB1的IBCON，该OBCON将这个请求送到IBCON。BUFF的读指针然后返回到倒如点Presrw1。以与上述的在停止或前进请求之后重新开始显示一样，IBCON将视频信号重新开始显示的点，即Presrw1和最后存储在缓冲器BUFF中的视频信号点，即PeP与实际上在不同样品发送的点作比较。当这些实际发送的点中的一个点，例如样品I3的点位于Presrw1和PeP之间时，无快速加载请求被发出。用户站可以重新开始视频信号的显示并且I3从它到达点PeP的时刻加到BUFF。这一情形未在图4c中示出。

另一方面，如图4c所示，当没有一个实际发送的点位于Presrw1和PeP之间时，一个快速加载请求信号被发送到视频服务器VS，用于这样一部分视频信号，这一部分视频信号至少是从点PeP到实际上由其中一个样品发送的点，在该样品中，视频信号的显示重新开始的点被最后发送，即I3。这样，用于C″部分视频信号的一个快速加载请求信号被发送到VS，以便在这个快速加载之后，部分B″+C″被存储在BUFF中以取代在快速加载之前存在其中的A″+B″部分并且等于部分P+Q。快速加载的视频信号部分C″必须至少从PeP延伸到Presrwa，点PeP等于PeB″，点Presrwa是在tresrw时刻当重新开始请求发出时，样品I3实际发送的点。从最后存储在缓冲器BUFF中的点即PeC″被发送的时刻起，即从时刻teC″起，样品I3被送到缓冲器BUFF。

值得注意的是，BUFF可以第一组单独的存储器实现，在这组存储器中分配给用户站的BUFF部分包括在一个第二组存储器上分配的这些部分的一个子组，所以，所分配的缓冲器部分可以等于每个单个存储器的存取速率被充满的速率。

虽然本发明的原理在上面结合特定的装置已作了说明，但是可以清楚地懂得，这种说明仅通过举例子，并不作为对本发明的范围的限定。

Claims (14)

1、一种交互式视频请求式网络，该网络具有多个用户站(US11、…、USNM)，并包括一个视频服务器(VS)，该视频服务器产生视频信号的多个延迟样品，以发送给所述的用户站，还包括一个缓冲器装置(IB1、…IBN)，上述样品中的一个选定样品施加在上述缓冲器装置的一个输入端，在其输出端上根据用户站的请求提供上述视频信号的一个式样，所述缓器装置在由所述用户站发送的控制信号的控制下产生上述请求的式样并根据上述请求的式样选择上述样品，其特征在于，所述缓冲器装置(IB1、…、IBN)能够把加载请求信号发送到所述视频服务器(VS)，该服务器(VS)对此响应，将至少部分视频信号以比实时更高的速率施加在所述的缓冲器输入端上，以便存储在其内。

2、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，上述的控制信号之中的一种控制信号是一个开始观看请求信号，并且所述的缓冲器装置（IB1、…、IBN）一旦收到所述开始观看请求信号就为至少一部分视频信号发出一个所述的加载请求信号，该部分视频信号含在所述视频信号的开关（Pb2）和在开始观看请求信号接收之前最后开始的一个所述延迟样品（I2）的实际发送的视频信号位置（PSOV2）之间，在与上述存储部分中最后的一个视频信号位置相对应的所述较后的样品内发送一个视频信号位置的时刻，最后地上述最新的样品施加在所述缓存器输入端上。

3、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于所述控制信号中的一种控制信号是暂停请求信号，当所述暂停请求信号由所述缓冲装置（IB1、…、IBN）接收时，所述选定的样品（I2）被施加到所述缓冲器装置上，至少一直到存储在该缓冲器装置中的视频信号部分和在所述暂停请求信号被接收的瞬间发送的视频信号位置（PPS2）开始具有相应于这样一个时间间隔的长度时为止，该时间间隔至少等于所述加载请求信号的发送和所述信号部分最终存储之间的时间间隔。

4、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述控制信号中的一种控制信号是快进请求信号，当收到所述快进请求信号时和每当存储在所述缓冲器装置（IB1、…、IBN）中的最后的视频信号位置与实际被发送到用户站的视频信号位置之差变得小于一个预定的阈值时，为这样一部分视频信号，所述缓冲器装置把一个所述的加载请求信号发送到所述视频服务器（VS），这部分视频信号从存储在所述缓冲装置中至少是最后的视频信号位置开始并且具有一个长度，以使所述较后部分的最后位置与实际发送到所述用户站的视频信号位置之间的差相应于一个时间间隔，该时间间隔至少等于所述加载信号的传输到所述信号部分存储之间的时间间隔。

5、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述控制信号中的一种控制信号是倒带请求信号，当收到所述倒带请求信号时，每当实际发送到所述用户站（US11、…、USNM）的视频信号位置与存储在所述缓冲器装置（IB1、…、IBN）中的第一视频信号位置之间的差变得小于一个预定阈值时，所述缓冲器装置为这样一部分视频信号送出一个所述加载请求信号，这部分视频信号至少终止于存储在所述缓冲器装置中的第一视频信号位置，并具有一个长度，以使在较后部分的第一位置与实际被发送到所述用户站的视频信号位置之差相应于这样一个时间间隔，这个时间间隔至少等于所述加载信号的传输到所述信号部分最终存储之间的时间间隔。

6、根据权利要求3、4或5所述的交互式视频请求式网络，其特征在于所述控制信号中的一种控制信号是重新开始请求信号，所述缓冲器装置（IB1、…、IBN）收到所述重新开始请求信号时为这样一部分视频信号送出一个所述的加载信号，这部分视频信号至少含在存储于缓冲器装置中的最后一个视频信号位置和实际在一个所述样品中发送的视频信号位置之间，在所述样品中所述用户请求的式样的所述传输时刻重新开始的视频信号位置是最后被发送的，所述在后的样品是在这样一个时刻施加到所述缓冲器上的，该时刻时在相应于较后部分视频信号最后位置的样品中发送的一个视频信号的最后时刻。

7、根据权利要求2所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，当所述存储已完成时，存储在所述缓冲器装置（IB1、…、IBN）中的所述视频信号的所述部分将围绕着这样一个视频信号位置延伸，在该位置，到所述用户站（US11、…、USNM）的所述用户请求式样的传输开始，这样，较后视频信号位置之前和之后的两部分具有一个长度，它至少对应于所述加载信号的传输到所述信号部分的存储之间的时间间隔。

8、根据权利要求6所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，在所述存储完成，存储在所述缓冲器装置（IB1、…、IBN）中的所述视频信号的所述部分将围绕这样一个视频信号位置延伸，在该位置，到所述用户站的所述用户请求式样的传输重新开始，这样，在较后视频信号位置之前和之后，两部分具有一个长度，它至少对应于所述加载信号的传输到所述信号部分的存储之间的时间间隔。

9、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于所述缓冲器装置的容量是这样的，即具有一个长度的所述视频信号的所述部分可以存储在其中，所述视频信号部分的长度至少等于与连续样品之间最大延迟相对应的长度以及与所述加载信号的传输到所述信号部分的存储之间的两倍时间间隔相对应的长度之和。

10、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述缓冲器装置缓冲模块（IB11、IB1N），每个模块至少与一个所述用户站（US11、US1N）相连。

11、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述缓冲器装置包括一个缓冲器结构（BUFF），根据请求，缓冲结构BUFF中的部分分配给所述用户站。

12、根据权利要求1所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述视频服务器（VS）构成通信系统的一个节点，并且接到其接入节点上，所述接入节点的第一和第二组端口分别与所述缓冲器装置和所述用户站相接。

13、根据权利要求11所述的交互式视频请求网络，其特征在于，所述缓冲器结构含有一个第一组单独存储器，并且所述的被分配的部分包括第二组所述单独的存储器的几个部分。

14、根据权利要求13所述的交互式视频请求式网络，其特征在于，所述单独存储器的存取速率至少等于执行所述存储的速率除以所述第二组存储器的个数。

Images