CZ325594A3

CZ325594A3 - Process and apparatus for introducing video circuits into interactive feeding video systems

Info

Publication number: CZ325594A3
Application number: CZ943255A
Authority: CZ
Inventors: David K Lin
Original assignee: Us West Advanced Tech Inc
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-11-13
Also published as: US5475615A; FI946023A0; SK159494A3; EP0660610A1; RO111886B1; NO944992L; PL306451A1; FI946023A; HU9403754D0; CZ281848B6; NO944992D0; HUT69830A

Description

Způsob a zapojení pro umisťování videoobvodů do intfraknvnich dodávkových videosystémů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zapojení pro umisťování videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů v součinnosti s počítačem vybaveným pamětí.

Dosavadní stav techniky

Po odvolání American Telephone and Telegraph Company v roce 1984 soustředila Regional Bell Holding Companies (RBHCs) svoje úsilí na snížení provozních nákladů, modernizaci svých sítí, zabezpečení svých vysokorychlostních služeb a propojení svých sítí do rozsáhlých společenství a mezinárodních přenosů. Jedna z nových služeb podle přehledu nabídky RBHCs je služba „video na požádání“ (VOD). Služba VOD umožňuje zákazníkovi objednat si z definované knihovny filmů a jiných programů - tedy „na zakázku“.

. )

Ji

Pro zabezpečení dostatečného množství videoobvodů odpovídacího očekávaným požadavkům spoléhali se navrhovatelé sítí obvykle na existující metodologie, hlavně na Erlang -B metodu, při prognozování potřebné dimenze sítě pro určitou kvalitu služby co se týká blokování, tj, pravděpodobnosti, že abonentův požadavek přesáhne připravené obvody. Metoda Erlang - B byla historicky použita pro dimenzovaní telefonních sítí a je založena na M/M/C/C/ zařazovacím systému. Přesněji, pro danných C obvodů v síti je pravděpodobnost blokování p_c ^crIang dané vztahem:

Erlang _ /^{C !} p_c :

ΣωοΫ/υ i =0 ' kde

P = λ. β

C λ je průměrná intenzita vstupního provozu a β je průměrná doba obsazení. Jak je odborníkovi v oblasti známo, metoda Erlang - B předpokládá poissonovské vstupy (M) a exponenciální distribuci (M) provozního času, tj. čas trvání telefonických hovorů má exponenciální rozdělení. Zjistilo se však, že tyto předpoklady neplatí v dodávkových videosítích, kde doba obsazení je většinou konstantní a relativně dlouhá. Proto jsou požadovány speciálně výpočtové metody pro určení faktorialu velkých čísel — jak je požadováno podle Erlang - B metody —metoda byla podobně stanovena, ale pro použití v praxi je výjimečně obtížná a časově náročná. Z těchto důvodů návrháři sítí obrátili svou pozornost zpět k vývoji alternativních metod a systémů pro dimenzování interaktivních dodávkových videosystémů, které jsou přesné a snadněji se aplikují.

Ve snaze překonat omezení současného stavu aplikace metody Erlang -B zjistil přihlašovatel následující rozíly mezi dodávkovými videosítěmi a telefonními sítěmi : (1) doba obsazení voláním v dodávkových videosítích je všeobecně více či méně konstantní ( přibližně 100 minut) a je relativně dlouhá ; a ( 2 ) síťová kapacita v dodávkové videosíti potřebná během hlavní provozní doby musí vyhovět požadavkům na filmy s přibližně 100 minutovým předstihem před touto hlavní provozní dobou. Jinak řečeno, jakékoliv požadavky na filmy, které přijdou před zvoleným intervalem, se připočítají ke špičkovému zatížení. Na základě těchto pozorování přihlašovatel vyvinul způsob a systém podle předloženého vynálezu pro dimenzování dodávkových videosíti.

Cílem předloženého vynálezu je tedy poskytnout způsob a zapojení pro dimenzování interaktivních dodávkových videosystémů v souladu se zvolenými pravděpodobnostmi blokování.

Přesněji je cílem předloženého vynálezu poskytnutí způsobu a zapojení pro stanovení potřebného počtu aktivních videobvodů a interaktivních dodávkových videosíti protřebných pro zabezpečení omezení stanovených pravděpodobností blokování.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje způsobem umisťování videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů v součinnosti s počítačem vybaveným pamětí, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje stanovení hodin špičkového zatížení, stanovení počtu abonentů systému v uvedené dodávkové videosíti, stanovení pravděpodobnosti blokování uvedeného systému podle vzorce:

Ρο=1-Σπ^ (n) n«o kde (M) se rovná počtu abonentů v uvedeném systému, (n ) se rovná počtu filmů hraných současně v uvedených hodinách špičkového zatížení, (p) se rovná pravděpodobnosti, že abonent bude požadovat film v době vybraného časového intervalu před uvedenými hodinami špičkového zatížení, (C) se rovná počtu použitelných obvodů v uvedeném dodávkovém videosystémů a dále zahrnuje uložení údajů o pravděpodobnosti blokování, které odpovídají stanovené pravděpodobnosti blokování, do paměti počítače, stanovení počtu videoobvodů, nutných pro dosažení stanovené pravděpodobnosti blokování, z údajů o pravděpodobnosti blokování, a umístění stanoveného počtu videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů.

Způsob podle předloženého vynálezu je určen pro použití v součinnosti s počítačem vybaveným pamětí. Prostřednictvím určování hodin špičkové zátěže jakož i počtu abonentů soustavy v dodávkové videosíti, může uživatel snadno stanovit pravděpodobnost blokování interaktivního videosystémů podle výše uvedeného vzorce. Když byla jednou stanovena pravděpodobnost blokování, může být podle ní vygenerován shodný první elektrický signál, který odpovídá této stanovené pravděpodobnosti blokování. Tato informace může být potom konvertována do digitální formy a uložena v paměti počítače. Informace jednou uložená v digitální formě se potom muže obnovit a použít pro stanovení potřebného počtu aktivních videobvodů nutných pro zajištění omezení stanovených pravděpodobností blokování. Potom může být generován druhý elektrický signál. Tato informace může být opět konvertována do digitální formy a uložena do paměti počítače, z níž může být později obnovena a zobrazena na uživatelsky přátelském rozhraní.

Předmětem vynálezu je dále zapojení pro provádění výše popsaného způsobu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje v sérii zapojené prostředky pro stanovení hodin špičkového zatížení, prostředky pro stanovení počtu abonentů soustavy v uvedené dodávkové videosíti, prostředky pro stanovení pravděpodobnosti blokování uvedeného systému, prostředky pro uložení údajů o pravděpodobnosti blokování, které odpovídají stanovené pravděpodobnosti blokování, do paměti počítače, prostředky pro stanovení počtu videoobvodů, nutných pro dosažení stanovené pravděpodobnosti blokování, z údajů o pravděpodobnosti blokování, pro umožnění umístění stanoveného počtu videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů.

Podle výhodného provedení zapojení dále zahrnuje v sérii zapojené prostředky pro konvertování údajů o pravděpodobnosti blokování do grafických dat a uživatelsky příjemné rozhraní pro zobrazení grafických dat.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů na kterých jednotlivé obrázky znázorňují:

Obrázky 1-2 jsou schematické diagramy vzorových příkladů špičkového zatížení ve vzorovém „videosystémů na požádání“

Obrázek 3 je blokový diagram kroků způsobu podle předloženého vynálezu;

a

Obrázek 4 je grafický reprezentační srovnávací vzorek zkušebních údajů ViwerControlled Cable Television (VCTV) a kumulovaná pravděpodobnost velikosti fronty použitím známého vzorce

Erlang-B a způsobu a systému podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích 1-2 jsou zobrazeny vzorky sestavených provozních hodnot systému v hlavní provozní době pro reprezentativní „video na požádání“ (VOD) interaktivní dodávkový videosystém. Jak bude odborníkovi v oboru zřejmé, je to klasický provozní inženýrský problém difinovat hodiny špičkového zatížení pro daný systém. Hodiny špičkového zátížení, jak jsou použity s ohledem na předložený vynález, jsou tedy definovány jako časový okamžik, kdy počet běžně použitých kanálů nebo obvodů dosahuje maximální hodnoty na denním základě.

Jak je uvedeno výše, přihlašovatel uskutečnil dvě pozorování při studiu dodávkových videosítí:

- doba obsazení voláním v dodávkových videosítích je všeobecně víceméně konstantní ( přibližně 100 minut) a relativně dlouhá; a

- jakékoliv požadavky na film, které přijdou v průběhu 100 minut před časem špičky požadavků, se přičítají ke špičkovému zatížení systému.

Toto se významně liší od tradičních telefonních sítí, u nichž se časy obsazení voláním široce mění. Jak je známo, v takovýchto sítích například někteří volající ukončí svůj hovor rychle, zatímco jiní mluví několik hodin. V předloženém vynálezu přihlašovatel předkládá velmi odlišný a zřetelný scénář provozního zatížení, který vyžaduje novou metodologii a systém pro dimenzování použitelných sítí.

Jak je znázorněno na schématech obr. 1 a 2, bylo špičkové zatížení u těchto vybraných vzorků odečteno od definované denverské vzorové plochy vyskytující se v pátečních a nedělních večerech. Následující určení těchto hodin špičkové zátěže, jakož i poctu abonentů v dané dodávkované videosítí a pravděpodobnosti blokování systému může být uskutečněno v souladu s předloženým vynálezem použitím následujícího vztahu:

Jelikož odborníkovi v oboru to bude jasné, je možno ukázat, že

může být explicitně vyjádřeno následově:

(n)pⁿ «-PT'' Ml π' -n) j

Pⁿ (1-p)

Nechť C je počet použitelných obvodů v dodávkové videosíti a Pq je pravděpodobnost blokování sítě. Pq je tedy dáno:

νΣ -Σ'ΤΤ'Β) n ni Π³® h-c+^

Jak bude odborníkovi dále jasné, tato rovnice sama o sobě skýtá „pěkné“ výpočtové možnosti, které mohou být vypočítány pro velké hodnoty M a N. Například získání hodnoty pro každé

TT* C„)

N rovno 0,1,2............C,kdeCje počet použitelných obvodů systému, je nutno počítat faktorialy velkých. čiseL To je nyní uskutečnitelná úloha. Tedy v souladu s vynálezem tu muže být z obou stran výše uvedené rovnice vzat přirozený logaritmus pro zjednodušení rovnice, jak je uvedeno dále:

Ml ni (M-n) !

P^a(l-P) log πΖ(π) «= log

Mi nl (M-n) I

K-U + nlogp+(K-n) log (1-P) lí-(n*l) «-n logKp(n) «= log(W-i)-^logri+nlogP+(M-n)log(l-P) χ-(λ+ι) a-a

A = ^3 log(M-i) - ^logi +nlogP+(M-n} log (1-P)

Proti tomuto základu je výpočet A jednoduchý a tedy nevyžaduje speciální číslené postupy.

S odvoláním na obr. 3 bude nyní předložený vynález popsán podrobněji. Jak bylo výše uvedeno, způsob a systém dimenzování interaktivních videosítí podle předloženého vynálezu je upravený pro použití v součinnosti s počítačem vybaveným pamětí. Na začátku vynález vyžaduje stanovení 10 hodin špičkové zátěže , jakož i stanovení 12 počtu abonentů soustavy dodávkové vidosítě. Samozřejmě tato stanovení mohou být uskutečněna manuálně. Avšak ve výhodném provedení je předvídáno, že základní informace s ohledem na dobu provozu a abonenty soustavy budou uložený ve vhodné paměti počítače a přístup k nim bude možný prostřednictvím inicializace běžné programovací procedury pro určení hodin špičkového zatížení a počtu abonentů soustavy v dané síti vyhledaný pod prozkoumáním. Proti tomuto základu pravděpodnost blokování systému může být potom stanovena podle vzorce

Pc=l~Z^pO) n»0 kde M se rovná počtu abonentů v systému, n se rovná počtu filmů hraných současně v uvedených hodinách špičkového zatížení

P se rovná pravděpodobnosti, žeabonent bude požadovat film během vybraného časového intervalu před dosažením uvedeného špičkového zatížení, a C se rovná počtu použitelných obvodů v uvedené dodávkové videosítí.

Zatímco pravděpodobnost blokování může být stanovena manuálně, ve výhodném provedení vynálezu se předpokládá, že pravděpodobnost blokování Pc může být stanovena prostřednictvím jednoduchých programovacích procedur, přičemž informace týkající se počtu abonentů soustavy, počtu filmů současně hraných během hodin špičkového zatížení, pravděpodobnosti , že abonent bude požadovat film v průběhu vybraného časového intervalu před hodinami špičkového zatížení a počtu použitelných obvodů v dodávkované videosítí, budou uchovány ve vhodné paměti počítače a bude k nim přístup.

Jakmile byla stanovena pravděpodobnost blokováni P_£, může být generován s ní shodný první elektrický signál, výhodně pomocí počítačového systému, ve kterém se provedou výše uvedené kroky, konvertovaný do digitální formy v souladu s obvyklými postupy a uchovaný v paměti počítače, jak je vidět v blocích 16 a 18, Potom tato digitální informace o pravděpodobnosti blokování může být interně vyňata prostřednictvím počítačového systému z jeho připojené paměti a analyzována pro určení aktivních videoobvodů nutných pro dosažení specifikované pravděpodobnosti blokováni, jak je vidět v bloku 20. Opět, jakmile byl stanoven počet aktivních videoobvodů, je možné generovat s ním shodný druhý elektrický signál, jak je vidět v bloku 22. Stejně jako v případě prvního elektrického signálu, ve výhodném provedení tento druhý elektrický signál může být generován prostřednictvím počítačového systému a potom konvertován do digitální formy tak, že informace o aktivních videoobvodech může být vnitřně počítačem vyňata z jeho připojené paměti a zobrazená na vhodném uživatelském rozhraní, např. počítačovém monitoru a pod., jak je znázorněno v bloku 26.

Na obr. 4 je znázorněn také známý stav použiti metody Erlang - B, která byla v minulosti použita pro dimenzován^ telefonních sítí, pro vyznačení kumulativní pravděpodobnosti velikosti fronty v dodávkové videosíti v porovnání se skutečnými kroky způsobu podle předloženého vynálezu. Jak je uvedeno výše, metoda Erlang - B je založena na M/M/C/C/ zařazovacím systému. Pro daný počet C obvodů v síti je pravděpodobnost blokování daná e_r(<^ ·_ ' Σ <=?>·/.!

I kde

λ je průměrná intenzita vstupního provozu a β je průměrná doba obsazení.

Jak je uvedeno na příkladě obrázku 4, použitím VCTV údajů od 8. ledna 1993 do 31. března 1993 ze stanovené denverské oblasti získal přihlašovatel parametry pro metodu Erlang-B a pro způsob podle předloženého vynálezu. Tato informace je pak použita pro vyznačení kumulativní distribuce velikostí fronty' spolu se skutečnými údaji VCTV. Mělo by být uvedeno, že kumulativní distribuce velikosti fronty , Pc. je definována jako

P cum - 1-Pc.

Je důležité, že způsob použitý v souladu s předloženým vynálezem se velmi dobře hodí k údajům VCTV, zatímco vzorec Erlang-B je použitelný u zařazovacích systému se stabilním stavem, zatímco výsledky VCTV naznačují, že dodávková videosíť se nemůže dostat do stabilního stavu dostatečně rychle. Je tedy zaznamenáno, že pozitivně rekurentní zařazovací systém vyžaduje čas T, aby přešel z přechodného stavu do stabilního stavu.

Τα 1

-P kde p je definované jako

λ. β c

Pro daný scénář zatěžování, t.j. pro fixní hodnoty λ a hodnota q vzrůstá se snižováním počtu obvodů (hodnota C). Následně systém přechází z přechodového stavu do stabilního stavu nižší rychlostí. Bylo pozorováno, že velké rozdíly mezi metodou Erlang-B a VCTV výsledky vznikají při malých hodnotách C. Na druhé straně způsob použitý v souladu s předloženým vynálezem není založený na analýze v stabilním stavu pozitivně rekurentního zařazovacího systému. Je tedy možno očekávat, že poskytne přesnější předpověď zatížení systému pro dodávkové videosítě.

Zatímco způsob a systém podle předloženého vynálezu poskytuje přesnější předpovědi zatížení systému, mělo by se upozornit, že výkonnost systému je dále ovlivňována dodatečnými faktory. Například výkonnost systému mohou ovlivňovat marketingová omezení. Uvažujme například situaci, kdy videoslužba nabízí podporu pro rozdělení volných filmů na vybraný večer. V takovém případě zatížení systému dramaticky vzroste. Na druhé straně po dobu velkých sportovních utkání, jako například SuperBowl, je možno očekávat, že bude méně diváků „video na požádání“.

Konkrétní provedení jednotlivých obvodů zapojení podle vynálezu, označených v nárocích slovy „prostředky“ nejsou detailně popsána, protože jak je zřejmé ze stávajícího popisu, jsou tyto prostředky ve výhodném provedení tvořeny obvody počítače, které jsou pro odborníka v dané oblasti techniky sáný o sobě známé, což je u kategorie vynálezu zapojení, tj. nové vzájemné uspořádání známých prvků naprosto běžné. Uvádět popis těchto známých obvodů počítače, případně příslušného programového vybavení, by bylo naprosto zbytečné, protože průměrný odborník v dané oblasti techniky samozřejmě dokáže bez problémů realizovat např. prostředky pro stanovení hodin špičkového zatížení pomocí počítače, i když lze takovéto stanovení provést např. i manuálně. I v tomto případě jsou prostředky k tomuto účelu naprosto zřejmé a není tedy účelné je detailně popisovat

Zatímco byly popsány nejlepší způsoby provedení vynálezu, pro odborníky z oblasti, ke které se vztahuje vynález, budou zřejmá různá alternativní provedení vynálezu, definovaného patentovými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob umisťování videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů v součinnosti s počítačem vybaveným pamětí, vyznačující se tím, že zahrnuje:

stanovení hodin špičkového zatížení, stanovení počtu abonentů systému v uvedené dodávkové videosíti, stanovení pravděpodobnosti blokovárýuvedeného systému podle vzorce:

Pc=l-Z< (n) kde M se rovná počtu abonentů v uvedeném systému, n se rovná počtu filmů hraných současně v uvedených hodinách špičkového zatížení, p se rovná pravděpodobnosti, že abonent bude požadovat film v době vybraného časového intervalu před uvedenými hodinami špičkového zatížení,

C se rovná počtu použitelných obvodů v uvedeném dodávkovém videosystémů uložení údajů o pravděpodobnosti blokování, které odpovídají stanovené pravděpodobnosti blokování, do paměti počítače, stanovení počtu videoobvodů, nutných pro dosažení stanovené pravděpodobnosti blokování, z údajů o pravděpodobnosti blokování, a umístění stanoveného počtu videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje konvertování údajů o pravděpodobnosti blokování do grafických dat a zobrazení grafických dat na uživatelsky příjemném rozhraní.
3. Zapojení pro provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že zahrnuje v sérii zapojené:

prostředky pro stanovení hodin špičkového zatížení, prostředky pro stanovení počtu abonentů soustavy v uvedené dodávkové videosíti, prostředky pro stanovení pravděpodobnosti blokování uvedeného systému podle vzorce:

Pc=l-Z< (n) kde M se rovná počtu abonentů v uvedeném systému, n se rovná počtu filmů hraných současně v uvedených hodinách špičkového zatížení, p se rovná pravděpodobnosti, že abonent bude požadovat film po dobu vybraného časového intervalu před uvedenými hodinami špičkového zatížení,

C se rovná počtu použitelných obvodů v uvedené dodávkové videosíti;

prostředky pro uložení údajů o pravděpodobnosti blokování, které odpovídají stanovené pravděpodobnosti blokování, do paměti počítače, prostředky pro stanovení počtu videoobvodů, nutných pro dosažení stanovené pravděpodobnosti blokování, z údajů o pravděpodobnosti blokování, pro umožnění umístění stanoveného počtu videoobvodů do interaktivních dodávkových videosystémů.
4. Zápojem podle nároku 3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje v sérii zapojené prostředky pro konvertování údajů o pravděpodobnosti blokování do grafických dat a uživatelsky příjemné rozhraní pro zobrazení grafických dat.

f