JP4289467B2 - ビデオサーバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオプログラミングを提供する対話形ビデオオンデマンドシステムに関し、特に上記ビデオオンデマンドシステムで使用されるビデオサーバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルビデオの市場は、新生のマルチメディア業界から発展する市場の内で最も初期に起こったものの一つである。ディジタルビデオの用途は、まずビデオオンデマンド（video-on-demand：ＶＯＤ）サービスに見られ、これは、特定の映画や教育ビデオ、またはその他のビデオ番組を、視聴者が見たいと思った時にいつでも呼び出すことができるサービスである。しかしながら、今日の映画リクエストシステムは、ディジタル方式よりも定時の映画開始時間を有するアナログ方式を採用するものがほとんどである。
【０００３】
ディジタルビデオオンデマンドプログラムは、多数のユーザに向けて中央局から提供されるか、あるいは地方電話交換会社やケーブル会社の「下流部門（流通部門）に」供給される。このビデオオンデマンドサービスは、電子情報スーパハイウェイ構想に基づく最も一般的なインタラクティブ（対話形）マルチメディア商品の一つになると期待されている。
【０００４】
ＶＯＤの顧客から映画の視聴を要請する信号を受け取り次第、映画オンデマンドサービスを提供するネットワークはその要請を照合し、ビデオ記憶サーバに対して必要な接続を設立する。ここで、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）システムが、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）やビデオディスクプレーヤと同様の機能性を備えているのが理想的である。すなわち、ビデオ加入者や視聴者がビデオおよびオーディオ記録された情報を視聴する際に、その視聴開始、停止、ポーズ、早送り、リバースおよび巻き戻し等の動作制御が可能となるべきである。また、このビデオオンデマンドサービスは、視聴者に多数の選択肢内容を供給し、最新映画、ドキュメンタリ、旧作映画等所望のものを視聴者が選択できるようにする。それゆえ、ＶＯＤシステムには、オーディオおよびビデオ内容を格納する機能が必要であると共に、複数の視聴者がビデオ番組にアクセスできなければならない。したがって、このシステムは、同時刻に始まるか、あるいは異なる開始時間の同一ビデオを複数の視聴者がテレビで見るのを可能にするはずである。さらに、このＶＯＤサービスは、ビデオを選択し、アクセス権をチェックし、顧客に請求を課すと共に、ビデオ内容のダウンロードに伴うネットワークリソースを管理する手段を備えていなければならない。
【０００５】
ＶＯＤシステムの主要コンポーネントは、コンピュータのハードウェアとソフトウェアから構成され、格納されたビデオ情報を一人以上の視聴者に送り出すビデオサーバである。ビデオサーバは、リクエストに応じて視聴者に届ける何百もの長編映画、教育ビデオやその他のビデオ情報のための記憶装置を備えているのが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在のビデオサーバ設備においては、網羅されるユーザ数に関する拡張性や性能、（例えば、高帯域の）記憶容量のコストに制限されるようなテクノロジやアーキテクチャが利用されている。さらにまた、現在のビデオサーバ設備は、ビデオ再生の開始、停止、ポーズ、早送りや巻き戻し等の能力を複数のユーザに提供するものではない。したがって、そのようなシステムにのった映画は、視聴者の制御不可能な再生専用時間にかかるものである。
【０００７】
本発明は、電話通信産業およびコンピュータ産業の技術を簡潔な方法で結び合わせ、これらの技術をそれぞれ最大限に利用すると共に、各々に本来備わっている欠陥を回避させる。また、ここで記述される本発明は、ＶＯＤシステムに不可欠なコンポーネントを結び合わせて、サービスの範囲がコストと機能に応じて増加するように実働可能となる。すなわち、サーバアーキテクチャによって提供される構成を通じて以下に説明する本発明は、ビデオサーバとエンドユーザへのトランスポート送出とに要する条件を唯一満たすものである。
【０００８】
それゆえ、本発明は、ビデオオンデマンド用途に向けて新規で有効なビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、コンピュータおよび電話通信両テクノロジを駆使したコンポーネントを結び合わせてそれぞれのテクノロジから恩恵を得るようなビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【００１０】
さらにまた、本発明は、スケールに応じて設計変更可能で、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を追加できる新規で有効なビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は、電話通信技術網により複数の加入者にビデオデータを提供するビデオサーバであって、コンピュータテクノロジにより伝送される第１のビデオデータストリームを前記電話通信技術網経由の伝送に向けて第２のビデオデータストリームに変換するデータコンバータと、複数のビデオデータ記憶装置の内の一つから前記第１のビデオデータストリームを受信して前記データコンバータに該データストリームを供給するように接続されたマルチポートスイッチと、前記電話通信技術網を介して一加入者から視聴リクエスト信号を受信し、前記ビデオデータ記憶装置から前記電話通信技術網へのビデオデータストリームの転送を実行するための制御信号を生成して該制御信号を前記マルチポートスイッチと前記データコンバータとに供給するコントローラであって、前記マルチポートスイッチから前記ビデオデータストリームが出力されるように前記マルチポートスイッチを制御すると共に、前記データコンバータが前記第１のビデオデータストリームを当該第１のビデオデータストリームのデータフォーマットとは異なる電話通信用のデータフォーマットからなる第２のビデオデータフォーマットに変換し前記電話通信技術網から当該第２のビデオデータフォーマットを出力するように制御するコントローラと、前記第２のビデオデータストリームを前記データコンバータから受信するように接続されたビデオバッファと、
前記第２のビデオデータストリームを前記ビデオバッファから受信するように接続されると共に、前記電話通信技術網に接続されて前記第２のビデオストリームを該通信網に供給するゲートウェイモジュールと、を備えることを特徴とするビデオサーバを提供するものである。
【００１２】
本発明の実施形態において、ＶＯＤシステムに備えられるビデオ記憶装置としては、ディスクアレイ記憶装置、テープ記憶装置、およびディスクループ記憶装置が含まれる。そして、マルチポートスイッチ、ビデオ記憶装置、およびデータコンバータ間をコンピュータテクノロジによってつなぐ接続がファイバチャネルリンクを構成すると共に、電話通信技術網が非同期転送モード交換方式（ＡＴＭ）のＬＡＮやＷＡＮを構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１のブロック図に示されるビデオオンデマンド（ＶＯＤ）システムの主要コンポーネントには、視聴者ディスプレイ・制御サーバＳ１、カタログ・請求額データベースサーバＳ２、システム管理サーバＳ３、処理コンソールＳ４、記憶管理サーバＳ５、ビデオ準備サーバＳ６、ビデオサーバＶ１、ディスク記憶サブシステムＤ１およびＤ２、テープ記憶システムＤ３が含まれる。記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３の各々は、対応する記憶装置に取り付けられる制御ブロックを備えている。
【００１４】
ビデオサーバＶ１はホストバスかローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）Ｔ１を介してサーバＳ１〜Ｓ６を連係する。そして、ファイバチャネルケーブルＦ１〜Ｆ５が、サーバＶ１、Ｓ５およびＳ６とビデオ記憶サブシステムＤ１、Ｄ２およびＤ３との間にデータパス接続を提供する。ビデオサーバＶ１は、ビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３の動作と共に、サーバエレメントＳ１〜Ｓ６の動作を合わせ、ＶＯＤシステムすべての機能を実行する。
【００１５】
本発明の新規性は、ビデオサーバＶ１の構造および動作と共に、そのビデオサーバＶ１がサーバエレメントＳ１〜Ｓ６とビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３とに接続されてそれらを操るその方法にある。サーバエレメントＳ１〜Ｓ６とビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３とによって実行される機能は、エレメントの説明的な名称とその後に続く説明から明らかである。したがって、これらエレメントの内部構造の詳細説明は省略する。
【００１６】
再び図１を参照して説明すれば、ビデオサーバＶ１が一つ以上のリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１とマルチポートスイッチモジュールＭ２とを備えているのがわかる。モジュールＭ１およびＭ２はコンピュータ工学によって実装される。また、ビデオサーバＶ１は、電話通信工学によって実装されるＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５と、ビデオバッファモジュールＭ４と、ＡＴＭモジュールＭ３へのファイバチャネルも備えている。モジュールＭ３およびＭ４はコンピュータ工学と電話通信工学とを組み合わせて実装され、モジュールＭ１およびＭ２の利点をモジュールＭ３に組み入れる。
【００１７】
リアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ハードウェアまたはファームウェア機能を有してリアルタイムの制御を提供し、ビデオサーバに対する制御をスケジューリングしたりバッファリングしたりする。モジュールＭ１は、リアルタイムな要請が増加するにつれて追加のリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールを付加できるような、スケールに応じて変更可能な一機能である。モジュールＭ１の制御はサーバＳ１〜Ｓ６によって提供される。
【００１８】
また、このリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、マルチポートスイッチＭ２とファイバチャネルケーブルＦ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ７を介してビデオサーバ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３に接続される。すなわち、モジュールＭ１は、ディスクループ記憶装置Ｄ１、ディスクアレイ記憶装置Ｄ２およびテープ記憶装置Ｄ３からビデオストリームの連続検索を実行することができる。
【００１９】
さらに、このビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ファイバチャネルリンクからＬＡＮや広域通信網（ＷＡＮ）Ｔ２、ＡＴＭゲートウェイＭ５および制御回線Ｃ１へのＶＯＤコマンドを受信することができる。モジュールＭ１の発するＩ／Ｏ（入出力）指令に応じてビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３が供給するビデオデータは、ファイバチャネルリンクＦ３〜Ｆ５、マルチポートスイッチモジュールＭ２、ファイバチャネルリンクＦ６、およびモジュールＭ３〜Ｍ５を経由して、ビデオ記憶サブシステムからローカルエリアネットワーク（局所通信網）やワイドエリアネットワーク（広域通信網）Ｔ２に送出される。
【００２０】
さらにまた、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３のＩ／Ｏ（入出力）動作のスケジューリングを管理する。モジュールＭ１は、コントローラによって管理されるビデオ記憶サブシステムごとに定期的なスケジューリングを維持する。新規ビデオストリームのスケジューリングが既にスケジュールされているビデオストリームのデータ送出に摂動を起こさせないならば、サブシステムＤ１〜Ｄ３のいずれかから新しいビデオストリームをスケジュールすることができる。スケジューリングサイクルごとに、一ストリーム分のフレームが読み出され、ビデオのリクエスト者側にあるセットトップディスプレイのフレームからはみ出ることなく確実に表示される。ある特定記憶サブシステムのスケジューリングサイクルは、一ストリーム分の次のフレームセットが検索され、前のフレームセットがすべて表示される前に伝送されるような長さとなる。そして、ビデオアレイコントローラモジュールは、ビデオ記憶装置から同時に供給することのできるビデオストリームの総数を極限まで増やすことを目指す。
【００２１】
また、コントローラモジュールＭ１は、ファイバチャネル形式で受信したビデオデータのＡＴＭ形式への変換、バッファの割り当て、フレームのバッファリング、およびデータのネットワークＴ２への伝送等のリアルタイムな制御を招く。ビデオアレイコントローラモジュールＭ１の出力は、コンピュータＩ／Ｏ技術に基づく高性能シリアルデータチャネル（ファイバチャネル等）である。この接続が、高帯域、ビデオデータ転送に要する遠距離データ転送能力、およびビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３に対する能率的な制御を供給する。そして、マルチポートスイッチモジュールＭ２が、制御およびデータ転送双方を得るために記憶装置Ｄ１〜Ｄ３への透過アクセスを提供する。
【００２２】
ビデオサーバＶ１は多数のビデオアレイコントローラを備えていてもよく、それらコントローラの各々が１セットのビデオ記憶サブシステムを制御する。すなわち、ビデオサーバの記憶容量が増えると、新規のビデオアレイコントローラモジュールをビデオサーバに付加して追加の記憶装置を制御することができる。
【００２３】
ＡＴＭモジュールＭ３に属するファイバチャネルは、ビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３のいずれか一つから局所、または広域の情報通信網Ｔ２へのビデオデータ直通伝送を可能にする。また、ビデオバッファモジュールＭ４は１セットのＤＲＡＭバッファであり、外部ＡＴＭネットワークへの伝送に先立ってビデオデータを格納する。さらに、ＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５が、外部のＬＡＮやＷＡＮネットワーク（局所、または広域通信網）への接続性を与える。
【００２４】
動作中に、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１がビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３をセットし、視聴に向けてビデオのスケジュールを立て、新規ビデオストリームを提供できるかどうかをチェックする。追加のビデオストリームを提供できない場合には、追加の記憶装置をマルチポートスイッチモジュールのファイバチャネルポートＦ９およびＦ１０に付加し、モジュールＭ１で制御することができる。また、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ビデオバッファのスペースをビデオバッファモジュールＭ４中のビデオストリームごとに割り当てる。新規のストリームは、平滑化のために、それぞれ小さな専用ビデオバッファを備えている。
【００２５】
一ストリーム分のビデオフレームは、記憶装置から定期的に読み出され、ＡＴＭセル形式に変形され、ビデオバッファに一時的に蓄えられる。そして、ビデオのリクエスト者、すなわち視聴者の側にあるセットトップボックスでフレームの次のセットを受け入れる準備が整ったら、ビデオデータはバッファから移され、ネットワークを通じて伝送される。このビデオサーバアーキテクチャ中、ビデオバッファには映画全体の内容は格納されていない。
【００２６】
次に、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、コンピュータビデオデータをモジュールＭ３内部で電話通信データに変換し、モジュールＭ４でビデオデータを一時蓄え、ＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５およびファイバチャネルリンクを経由してＡＴＭネットワークに宛ててネットワークＴ２に伝送すべく制御する。ビデオデータは適切なファイバチャネルリンクＦ３〜Ｆ５を通過し、スイッチモジュールＭ２およびファイバチャネルリンクＦ６を介してモジュールＭ３に向かう。そして、ビデオデータはＡＴＭモジュールＭ３に属するファイバチャネルにより電話通信ネットワーク形式に変換され、モジュールＭ４で一時蓄えられ、ＡＴＭゲートウェイモジュール経由で視聴するエンドユーザに向けてネットワークＴ２に転送される。
【００２７】
ディスクアレイごとのビデオストリームのスケジューリングは以下の通りである。すなわち、第一のビデオストリームのビデオフレームがビデオ記憶装置からアクセスされ、ビデオバッファに配置される。そして、第二のビデオストリームのビデオフレームがアクセスされ、ビデオバッファの別の１セットに配置される。以下同様に、相当数の異なるストリームのフレームが、次から次にビデオ記憶装置からアクセスされ、それぞれ異なるビデオバッファのセットに配置される。第一のビデオストリームのフレームは、その後、ビデオバッファから移され、ネットワークＴ２を通じて視聴者のディスプレイ用セットトップに送られる。視聴者のビデオスクリーン上のジッタ（不規則な変動）を避けるために、第一のビデオストリームのフレームの次のセットが、同ストリームのフレームを最後にアクセスした時間から一定時間間隔内にビデオ記憶装置からアクセスされなければならない。それゆえ、一ディスクアレイに宛てたＩ／Ｏアクセスは周期的なリストに従い、データの流れは該当ビデオストリームの現在位置のシークタイムによって管理される。
【００２８】
視聴者からの制御要請はＴ２を経由して受信され、視聴者ディスプレイ・制御サーバＳ１〜Ｔ１に供給される。その後、ビデオストリームのスケジュールを立てる操作と、開始、停止、ポーズ、早送りおよび巻き戻し等、仮想ＶＣＲコマンドとから構成されるように、制御信号がＬＡＮスイッチＴ１を経由してリアルタイムビデオコントローラＭ１に供給される。
【００２９】
このアーキテクチャを現在のビデオサーバアーキテクチャと区別する本発明の主な特徴は以下に示す通りである。
【００３０】
１．高性能Ｉ／Ｏコンピュータ技術（ファイバチャネル等）をＩ／Ｏバックプレーン（マザーボード）として利用すること
これらのチャネルＦ１〜Ｆ８は、ビデオサーバ内部で、多数のビデオデータストリームの検索に要する大幅な帯域を利用可能にする能力を与える。また、このファイバチャネルは、冗長サーバ記憶装置コンポーネントを備え、高利用価値のビデオサーバの実働化アーキテクチャにとっても重要である。このアーキテクチャは、スイッチモジュールＭ２において、追加ポートＦ９およびＦ１０を介して他のシステムコンポーネントとの接続を可能にする。さらに、追加ポートＦ９およびＦ１０は、記憶装置とスケールに応じて変更可能な帯域との接続を可能にする。ファイバチャネルＦ１〜Ｆ１０は、媒体を共有するというよりは切り替えられるものであり、多数のポイントツーポイント（二地点間）接続をデータ転送に向けて供給する。したがって、いずれのデータチャネルＦ１〜Ｆ１０においても、最大帯域で同時転送が発生し得る。
【００３１】
２．記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３からネットワークＴ２への直接的なデータ送出
ビデオデータは、ホストサーバを迂回して、ビデオ記憶サブシステムからＡＴＭネットワークへ直接転送される。これは、同時にサービスされるビデオストリームの総数を制限するホストサーバの障害を回避する。そして、モジュールＭ１が、リアルタイムなスケジューリングを提供する。記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３からＡＴＭネットワークへの直接的なデータ送出は、モジュールＭ３、Ｍ４およびＭ５が可能にし、例えば、ファイバチャネル上のＳＣＳＩ形式からフレームバッファＭ４を介してＡＴＭゲートウェイＭ５へとデータが変換される。
【００３２】
３．ビデオストリーム送出用ＬＡＮおよびＷＡＮ
本アーキテクチャは、ワイドエリアネットワーク（広域通信網）Ｔ２のみならず、ローカルエリアネットワークの基礎をなすネットワークとしてＡＴＭ（電話通信テクノロジ）を用いることができる。ここで、ビデオ・オーディオの帯域制御等、ＡＴＭネットワークの等時性特性が、電話通信網を通じ時機を得てビデオデータを送出する。この電話通信テクノロジが、設立されるべき多数の専用接続回線をビデオストリームにつき一つ設け、ビデオサーバに格納されたビデオに対して多数のユーザが同時にアクセスするのを許可する。
【００３３】
４．記憶装置の階層構成
本発明のアーキテクチャは、各制御ブロックＤ１〜Ｄ３と対応する付属記憶装置との間でデータを高速転送させることにより、記憶装置の階層を容易に構成する。
【００３４】
このように、本発明によって提供されたビデオオンデマンドサービス用のビデオサーバアーキテクチャは、コンピュータおよび電話通信の両テクノロジを駆使したコンポーネントを使用し、各技術における利点を得ると共に、これら技術の単独利用に伴う欠陥を回避したものである。さらにまた、本アーキテクチャはスケールに応じて設計変更可能であり、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を付加することができる。
【００３５】
以上、好適な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の特許請求の範囲内で様々な変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ビデオオンデマンドサービス用のビデオサーバアーキテクチャは、コンピュータテクノロジにより伝送される第一のビデオデータストリームを電話通信技術網経由での伝送に向けて第二のビデオデータストリームに変換するデータコンバータと、複数のビデオデータ記憶装置のうち一つから第一のビデオデータストリームを受信し、該データストリームをデータコンバータに供給すべく接続されたマルチポートスイッチと、視聴者のリクエスト信号を電話通信技術網経由で加入者から受信すると、転送ビデオデータストリームをビデオデータ記憶装置から電話通信技術網に連繋すべく制御信号を生成してマルチポートスイッチとデータコンバータとに供給するコントローラとを備えている。すなわち、コンピュータおよび電話通信の両テクノロジを駆使したコンポーネントを使用しているので、各技術における利点を得ると共に、これら技術の単独利用に伴う欠陥を回避することができる。
【００３７】
また、本発明のビデオサーバアーキテクチャにおいては、該コントローラがスケールに応じて設計変更可能な一機能であるので、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるオンデマンドシステム用ビデオサーバアーキテクチャのブロック図である。
【符号の説明】
Ｄ１〜Ｄ３ 記憶サブシステム（記憶装置）
Ｆ１〜Ｆ５ ファイバチャネルケーブル
Ｍ１ リアルタイムビデオアレイコントローラモジュール
Ｍ２ マルチポートスイッチモジュール
Ｍ３ ＡＴＭモジュール
Ｍ４ ビデオバッファモジュール
Ｍ５ ＡＴＭゲートウェイモジュール
Ｓ１〜Ｓ６ サーバエレメント
Ｔ２ ＬＡＮ／ＷＡＮ
Ｖ１ ビデオサーバ
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオプログラミングを提供する対話形ビデオオンデマンドシステムに関し、特に上記ビデオオンデマンドシステムで使用されるビデオサーバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルビデオの市場は、新生のマルチメディア業界から発展する市場の内で最も初期に起こったものの一つである。ディジタルビデオの用途は、まずビデオオンデマンド（video-on-demand：ＶＯＤ）サービスに見られ、これは、特定の映画や教育ビデオ、またはその他のビデオ番組を、視聴者が見たいと思った時にいつでも呼び出すことができるサービスである。しかしながら、今日の映画リクエストシステムは、ディジタル方式よりも定時の映画開始時間を有するアナログ方式を採用するものがほとんどである。
【０００３】
ディジタルビデオオンデマンドプログラムは、多数のユーザに向けて中央局から提供されるか、あるいは地方電話交換会社やケーブル会社の「下流部門（流通部門）に」供給される。このビデオオンデマンドサービスは、電子情報スーパハイウェイ構想に基づく最も一般的なインタラクティブ（対話形）マルチメディア商品の一つになると期待されている。
【０００４】
ＶＯＤの顧客から映画の視聴を要請する信号を受け取り次第、映画オンデマンドサービスを提供するネットワークはその要請を照合し、ビデオ記憶サーバに対して必要な接続を設立する。ここで、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）システムが、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）やビデオディスクプレーヤと同様の機能性を備えているのが理想的である。すなわち、ビデオ加入者や視聴者がビデオおよびオーディオ記録された情報を視聴する際に、その視聴開始、停止、ポーズ、早送り、リバースおよび巻き戻し等の動作制御が可能となるべきである。また、このビデオオンデマンドサービスは、視聴者に多数の選択肢内容を供給し、最新映画、ドキュメンタリ、旧作映画等所望のものを視聴者が選択できるようにする。それゆえ、ＶＯＤシステムには、オーディオおよびビデオ内容を格納する機能が必要であると共に、複数の視聴者がビデオ番組にアクセスできなければならない。したがって、このシステムは、同時刻に始まるか、あるいは異なる開始時間の同一ビデオを複数の視聴者がテレビで見るのを可能にするはずである。さらに、このＶＯＤサービスは、ビデオを選択し、アクセス権をチェックし、顧客に請求を課すと共に、ビデオ内容のダウンロードに伴うネットワークリソースを管理する手段を備えていなければならない。
【０００５】
ＶＯＤシステムの主要コンポーネントは、コンピュータのハードウェアとソフトウェアから構成され、格納されたビデオ情報を一人以上の視聴者に送り出すビデオサーバである。ビデオサーバは、リクエストに応じて視聴者に届ける何百もの長編映画、教育ビデオやその他のビデオ情報のための記憶装置を備えているのが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在のビデオサーバ設備においては、網羅されるユーザ数に関する拡張性や性能、（例えば、高帯域の）記憶容量のコストに制限されるようなテクノロジやアーキテクチャが利用されている。さらにまた、現在のビデオサーバ設備は、ビデオ再生の開始、停止、ポーズ、早送りや巻き戻し等の能力を複数のユーザに提供するものではない。したがって、そのようなシステムにのった映画は、視聴者の制御不可能な再生専用時間にかかるものである。
【０００７】
本発明は、電話通信産業およびコンピュータ産業の技術を簡潔な方法で結び合わせ、これらの技術をそれぞれ最大限に利用すると共に、各々に本来備わっている欠陥を回避させる。また、ここで記述される本発明は、ＶＯＤシステムに不可欠なコンポーネントを結び合わせて、サービスの範囲がコストと機能に応じて増加するように実働可能となる。すなわち、サーバアーキテクチャによって提供される構成を通じて以下に説明する本発明は、ビデオサーバとエンドユーザへのトランスポート送出とに要する条件を唯一満たすものである。
【０００８】
それゆえ、本発明は、ビデオオンデマンド用途に向けて新規で有効なビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、コンピュータおよび電話通信両テクノロジを駆使したコンポーネントを結び合わせてそれぞれのテクノロジから恩恵を得るようなビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【００１０】
さらにまた、本発明は、スケールに応じて設計変更可能で、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を追加できる新規で有効なビデオサーバアーキテクチャを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は、電話通信技術網により複数の加入者にビデオデータを提供するビデオサーバであって、コンピュータテクノロジにより伝送される第１のビデオデータストリームを前記電話通信技術網経由の伝送に向けて第２のビデオデータストリームに変換するデータコンバータと、複数のビデオデータ記憶装置の内の一つから前記第１のビデオデータストリームを受信して前記データコンバータに該データストリームを供給するように接続されたマルチポートスイッチと、前記電話通信技術網を介して一加入者から視聴リクエスト信号を受信し、前記ビデオデータ記憶装置から前記電話通信技術網へのビデオデータストリームの転送を実行するための制御信号を生成して該制御信号を前記マルチポートスイッチと前記データコンバータとに供給するコントローラであって、前記マルチポートスイッチから前記ビデオデータストリームが出力されるように前記マルチポートスイッチを制御すると共に、前記データコンバータが前記第１のビデオデータストリームを当該第１のビデオデータストリームのデータフォーマットとは異なる電話通信用のデータフォーマットからなる第２のビデオデータフォーマットに変換し前記電話通信技術網から当該第２のビデオデータフォーマットを出力するように制御するコントローラと、前記第２のビデオデータストリームを前記データコンバータから受信するように接続されたビデオバッファと、
前記第２のビデオデータストリームを前記ビデオバッファから受信するように接続されると共に、前記電話通信技術網に接続されて前記第２のビデオストリームを該通信網に供給するゲートウェイモジュールと、を備えることを特徴とするビデオサーバを提供するものである。
【００１２】
本発明の実施形態において、ＶＯＤシステムに備えられるビデオ記憶装置としては、ディスクアレイ記憶装置、テープ記憶装置、およびディスクループ記憶装置が含まれる。そして、マルチポートスイッチ、ビデオ記憶装置、およびデータコンバータ間をコンピュータテクノロジによってつなぐ接続がファイバチャネルリンクを構成すると共に、電話通信技術網が非同期転送モード交換方式（ＡＴＭ）のＬＡＮやＷＡＮを構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１のブロック図に示されるビデオオンデマンド（ＶＯＤ）システムの主要コンポーネントには、視聴者ディスプレイ・制御サーバＳ１、カタログ・請求額データベースサーバＳ２、システム管理サーバＳ３、処理コンソールＳ４、記憶管理サーバＳ５、ビデオ準備サーバＳ６、ビデオサーバＶ１、ディスク記憶サブシステムＤ１およびＤ２、テープ記憶システムＤ３が含まれる。記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３の各々は、対応する記憶装置に取り付けられる制御ブロックを備えている。
【００１４】
ビデオサーバＶ１はホストバスかローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）Ｔ１を介してサーバＳ１〜Ｓ６を連係する。そして、ファイバチャネルケーブルＦ１〜Ｆ５が、サーバＶ１、Ｓ５およびＳ６とビデオ記憶サブシステムＤ１、Ｄ２およびＤ３との間にデータパス接続を提供する。ビデオサーバＶ１は、ビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３の動作と共に、サーバエレメントＳ１〜Ｓ６の動作を合わせ、ＶＯＤシステムすべての機能を実行する。
【００１５】
本発明の新規性は、ビデオサーバＶ１の構造および動作と共に、そのビデオサーバＶ１がサーバエレメントＳ１〜Ｓ６とビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３とに接続されてそれらを操るその方法にある。サーバエレメントＳ１〜Ｓ６とビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３とによって実行される機能は、エレメントの説明的な名称とその後に続く説明から明らかである。したがって、これらエレメントの内部構造の詳細説明は省略する。
【００１６】
再び図１を参照して説明すれば、ビデオサーバＶ１が一つ以上のリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１とマルチポートスイッチモジュールＭ２とを備えているのがわかる。モジュールＭ１およびＭ２はコンピュータ工学によって実装される。また、ビデオサーバＶ１は、電話通信工学によって実装されるＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５と、ビデオバッファモジュールＭ４と、ＡＴＭモジュールＭ３へのファイバチャネルも備えている。モジュールＭ３およびＭ４はコンピュータ工学と電話通信工学とを組み合わせて実装され、モジュールＭ１およびＭ２の利点をモジュールＭ３に組み入れる。
【００１７】
リアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ハードウェアまたはファームウェア機能を有してリアルタイムの制御を提供し、ビデオサーバに対する制御をスケジューリングしたりバッファリングしたりする。モジュールＭ１は、リアルタイムな要請が増加するにつれて追加のリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールを付加できるような、スケールに応じて変更可能な一機能である。モジュールＭ１の制御はサーバＳ１〜Ｓ６によって提供される。
【００１８】
また、このリアルタイムビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、マルチポートスイッチＭ２とファイバチャネルケーブルＦ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ７を介してビデオサーバ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３に接続される。すなわち、モジュールＭ１は、ディスクループ記憶装置Ｄ１、ディスクアレイ記憶装置Ｄ２およびテープ記憶装置Ｄ３からビデオストリームの連続検索を実行することができる。
【００１９】
さらに、このビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ファイバチャネルリンクからＬＡＮや広域通信網（ＷＡＮ）Ｔ２、ＡＴＭゲートウェイＭ５および制御回線Ｃ１へのＶＯＤコマンドを受信することができる。モジュールＭ１の発するＩ／Ｏ（入出力）指令に応じてビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３が供給するビデオデータは、ファイバチャネルリンクＦ３〜Ｆ５、マルチポートスイッチモジュールＭ２、ファイバチャネルリンクＦ６、およびモジュールＭ３〜Ｍ５を経由して、ビデオ記憶サブシステムからローカルエリアネットワーク（局所通信網）やワイドエリアネットワーク（広域通信網）Ｔ２に送出される。
【００２０】
さらにまた、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３のＩ／Ｏ（入出力）動作のスケジューリングを管理する。モジュールＭ１は、コントローラによって管理されるビデオ記憶サブシステムごとに定期的なスケジューリングを維持する。新規ビデオストリームのスケジューリングが既にスケジュールされているビデオストリームのデータ送出に摂動を起こさせないならば、サブシステムＤ１〜Ｄ３のいずれかから新しいビデオストリームをスケジュールすることができる。スケジューリングサイクルごとに、一ストリーム分のフレームが読み出され、ビデオのリクエスト者側にあるセットトップディスプレイのフレームからはみ出ることなく確実に表示される。ある特定記憶サブシステムのスケジューリングサイクルは、一ストリーム分の次のフレームセットが検索され、前のフレームセットがすべて表示される前に伝送されるような長さとなる。そして、ビデオアレイコントローラモジュールは、ビデオ記憶装置から同時に供給することのできるビデオストリームの総数を極限まで増やすことを目指す。
【００２１】
また、コントローラモジュールＭ１は、ファイバチャネル形式で受信したビデオデータのＡＴＭ形式への変換、バッファの割り当て、フレームのバッファリング、およびデータのネットワークＴ２への伝送等のリアルタイムな制御を招く。ビデオアレイコントローラモジュールＭ１の出力は、コンピュータＩ／Ｏ技術に基づく高性能シリアルデータチャネル（ファイバチャネル等）である。この接続が、高帯域、ビデオデータ転送に要する遠距離データ転送能力、およびビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３に対する能率的な制御を供給する。そして、マルチポートスイッチモジュールＭ２が、制御およびデータ転送双方を得るために記憶装置Ｄ１〜Ｄ３への透過アクセスを提供する。
【００２２】
ビデオサーバＶ１は多数のビデオアレイコントローラを備えていてもよく、それらコントローラの各々が１セットのビデオ記憶サブシステムを制御する。すなわち、ビデオサーバの記憶容量が増えると、新規のビデオアレイコントローラモジュールをビデオサーバに付加して追加の記憶装置を制御することができる。
【００２３】
ＡＴＭモジュールＭ３に属するファイバチャネルは、ビデオ記憶装置Ｄ１〜Ｄ３のいずれか一つから局所、または広域の情報通信網Ｔ２へのビデオデータ直通伝送を可能にする。また、ビデオバッファモジュールＭ４は１セットのＤＲＡＭバッファであり、外部ＡＴＭネットワークへの伝送に先立ってビデオデータを格納する。さらに、ＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５が、外部のＬＡＮやＷＡＮネットワーク（局所、または広域通信網）への接続性を与える。
【００２４】
動作中に、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１がビデオ記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３をセットし、視聴に向けてビデオのスケジュールを立て、新規ビデオストリームを提供できるかどうかをチェックする。追加のビデオストリームを提供できない場合には、追加の記憶装置をマルチポートスイッチモジュールのファイバチャネルポートＦ９およびＦ１０に付加し、モジュールＭ１で制御することができる。また、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、ビデオバッファのスペースをビデオバッファモジュールＭ４中のビデオストリームごとに割り当てる。新規のストリームは、平滑化のために、それぞれ小さな専用ビデオバッファを備えている。
【００２５】
一ストリーム分のビデオフレームは、記憶装置から定期的に読み出され、ＡＴＭセル形式に変形され、ビデオバッファに一時的に蓄えられる。そして、ビデオのリクエスト者、すなわち視聴者の側にあるセットトップボックスでフレームの次のセットを受け入れる準備が整ったら、ビデオデータはバッファから移され、ネットワークを通じて伝送される。このビデオサーバアーキテクチャ中、ビデオバッファには映画全体の内容は格納されていない。
【００２６】
次に、ビデオアレイコントローラモジュールＭ１は、コンピュータビデオデータをモジュールＭ３内部で電話通信データに変換し、モジュールＭ４でビデオデータを一時蓄え、ＡＴＭゲートウェイモジュールＭ５およびファイバチャネルリンクを経由してＡＴＭネットワークに宛ててネットワークＴ２に伝送すべく制御する。ビデオデータは適切なファイバチャネルリンクＦ３〜Ｆ５を通過し、スイッチモジュールＭ２およびファイバチャネルリンクＦ６を介してモジュールＭ３に向かう。そして、ビデオデータはＡＴＭモジュールＭ３に属するファイバチャネルにより電話通信ネットワーク形式に変換され、モジュールＭ４で一時蓄えられ、ＡＴＭゲートウェイモジュール経由で視聴するエンドユーザに向けてネットワークＴ２に転送される。
【００２７】
ディスクアレイごとのビデオストリームのスケジューリングは以下の通りである。すなわち、第一のビデオストリームのビデオフレームがビデオ記憶装置からアクセスされ、ビデオバッファに配置される。そして、第二のビデオストリームのビデオフレームがアクセスされ、ビデオバッファの別の１セットに配置される。以下同様に、相当数の異なるストリームのフレームが、次から次にビデオ記憶装置からアクセスされ、それぞれ異なるビデオバッファのセットに配置される。第一のビデオストリームのフレームは、その後、ビデオバッファから移され、ネットワークＴ２を通じて視聴者のディスプレイ用セットトップに送られる。視聴者のビデオスクリーン上のジッタ（不規則な変動）を避けるために、第一のビデオストリームのフレームの次のセットが、同ストリームのフレームを最後にアクセスした時間から一定時間間隔内にビデオ記憶装置からアクセスされなければならない。それゆえ、一ディスクアレイに宛てたＩ／Ｏアクセスは周期的なリストに従い、データの流れは該当ビデオストリームの現在位置のシークタイムによって管理される。
【００２８】
視聴者からの制御要請はＴ２を経由して受信され、視聴者ディスプレイ・制御サーバＳ１〜Ｔ１に供給される。その後、ビデオストリームのスケジュールを立てる操作と、開始、停止、ポーズ、早送りおよび巻き戻し等、仮想ＶＣＲコマンドとから構成されるように、制御信号がＬＡＮスイッチＴ１を経由してリアルタイムビデオコントローラＭ１に供給される。
【００２９】
このアーキテクチャを現在のビデオサーバアーキテクチャと区別する本発明の主な特徴は以下に示す通りである。
【００３０】
１．高性能Ｉ／Ｏコンピュータ技術（ファイバチャネル等）をＩ／Ｏバックプレーン（マザーボード）として利用すること
これらのチャネルＦ１〜Ｆ８は、ビデオサーバ内部で、多数のビデオデータストリームの検索に要する大幅な帯域を利用可能にする能力を与える。また、このファイバチャネルは、冗長サーバ記憶装置コンポーネントを備え、高利用価値のビデオサーバの実働化アーキテクチャにとっても重要である。このアーキテクチャは、スイッチモジュールＭ２において、追加ポートＦ９およびＦ１０を介して他のシステムコンポーネントとの接続を可能にする。さらに、追加ポートＦ９およびＦ１０は、記憶装置とスケールに応じて変更可能な帯域との接続を可能にする。ファイバチャネルＦ１〜Ｆ１０は、媒体を共有するというよりは切り替えられるものであり、多数のポイントツーポイント（二地点間）接続をデータ転送に向けて供給する。したがって、いずれのデータチャネルＦ１〜Ｆ１０においても、最大帯域で同時転送が発生し得る。
【００３１】
２．記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３からネットワークＴ２への直接的なデータ送出
ビデオデータは、ホストサーバを迂回して、ビデオ記憶サブシステムからＡＴＭネットワークへ直接転送される。これは、同時にサービスされるビデオストリームの総数を制限するホストサーバの障害を回避する。そして、モジュールＭ１が、リアルタイムなスケジューリングを提供する。記憶サブシステムＤ１〜Ｄ３からＡＴＭネットワークへの直接的なデータ送出は、モジュールＭ３、Ｍ４およびＭ５が可能にし、例えば、ファイバチャネル上のＳＣＳＩ形式からフレームバッファＭ４を介してＡＴＭゲートウェイＭ５へとデータが変換される。
【００３２】
３．ビデオストリーム送出用ＬＡＮおよびＷＡＮ
本アーキテクチャは、ワイドエリアネットワーク（広域通信網）Ｔ２のみならず、ローカルエリアネットワークの基礎をなすネットワークとしてＡＴＭ（電話通信テクノロジ）を用いることができる。ここで、ビデオ・オーディオの帯域制御等、ＡＴＭネットワークの等時性特性が、電話通信網を通じ時機を得てビデオデータを送出する。この電話通信テクノロジが、設立されるべき多数の専用接続回線をビデオストリームにつき一つ設け、ビデオサーバに格納されたビデオに対して多数のユーザが同時にアクセスするのを許可する。
【００３３】
４．記憶装置の階層構成
本発明のアーキテクチャは、各制御ブロックＤ１〜Ｄ３と対応する付属記憶装置との間でデータを高速転送させることにより、記憶装置の階層を容易に構成する。
【００３４】
このように、本発明によって提供されたビデオオンデマンドサービス用のビデオサーバアーキテクチャは、コンピュータおよび電話通信の両テクノロジを駆使したコンポーネントを使用し、各技術における利点を得ると共に、これら技術の単独利用に伴う欠陥を回避したものである。さらにまた、本アーキテクチャはスケールに応じて設計変更可能であり、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を付加することができる。
【００３５】
以上、好適な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の特許請求の範囲内で様々な変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ビデオオンデマンドサービス用のビデオサーバアーキテクチャは、コンピュータテクノロジにより伝送される第一のビデオデータストリームを電話通信技術網経由での伝送に向けて第二のビデオデータストリームに変換するデータコンバータと、複数のビデオデータ記憶装置のうち一つから第一のビデオデータストリームを受信し、該データストリームをデータコンバータに供給すべく接続されたマルチポートスイッチと、視聴者のリクエスト信号を電話通信技術網経由で加入者から受信すると、転送ビデオデータストリームをビデオデータ記憶装置から電話通信技術網に連繋すべく制御信号を生成してマルチポートスイッチとデータコンバータとに供給するコントローラとを備えている。すなわち、コンピュータおよび電話通信の両テクノロジを駆使したコンポーネントを使用しているので、各技術における利点を得ると共に、これら技術の単独利用に伴う欠陥を回避することができる。
【００３７】
また、本発明のビデオサーバアーキテクチャにおいては、該コントローラがスケールに応じて設計変更可能な一機能であるので、増加するビデオサーバ要請に応じて容量を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるオンデマンドシステム用ビデオサーバアーキテクチャのブロック図である。
【符号の説明】
Ｄ１〜Ｄ３ 記憶サブシステム（記憶装置）
Ｆ１〜Ｆ５ ファイバチャネルケーブル
Ｍ１ リアルタイムビデオアレイコントローラモジュール
Ｍ２ マルチポートスイッチモジュール
Ｍ３ ＡＴＭモジュール
Ｍ４ ビデオバッファモジュール
Ｍ５ ＡＴＭゲートウェイモジュール
Ｓ１〜Ｓ６ サーバエレメント
Ｔ２ ＬＡＮ／ＷＡＮ
Ｖ１ ビデオサーバ
Claims (7)
- 電話通信技術網により複数の加入者にビデオデータを提供するビデオサーバであって、
コンピュータテクノロジにより伝送される第１のビデオデータストリームを前記電話通信技術網経由の伝送に向けて第２のビデオデータストリームに変換するデータコンバータと、
複数のビデオデータ記憶装置の内の一つから前記第１のビデオデータストリームを受信して前記データコンバータに当該第１のビデオデータストリームを供給するように接続されたマルチポートスイッチと、
前記電話通信技術網を介して加入者からの視聴リクエスト信号を受信して、前記ビデオデータ記憶装置から前記電話通信技術網へのビデオデータストリームの転送を実行するための制御信号を生成して該制御信号を前記マルチポートスイッチと前記データコンバータとに供給するコントローラであって、前記マルチポートスイッチから前記ビデオデータストリームが出力されるように前記マルチポートスイッチを制御すると共に、前記データコンバータが前記第１のビデオデータストリームを当該第１のビデオデータストリームのデータフォーマットとは異なる電話通信用のデータフォーマットからなる第２のビデオデータフォーマットに変換し前記電話通信技術網から当該第２のビデオデータフォーマットを出力するように制御するコントローラと、
前記第２のビデオデータストリームを前記データコンバータから受信するように接続されたビデオバッファと、
前記第２のビデオデータストリームを前記ビデオバッファから受信するように接続されると共に、前記電話通信技術網に接続されて前記第２のビデオストリームを該通信網に供給するゲートウェイモジュールと、
を備えることを特徴とするビデオサーバ。 - 前記複数のビデオ記憶装置がディスクアレイ記憶装置を有してなることを特徴とする請求項１記載のビデオサーバ。
- 前記複数のビデオ記憶装置がテープ記憶装置を有してなることを特徴とする請求項１記載のビデオサーバ。
- 前記マルチポートスイッチと、前記ビデオ記憶装置と、前記データコンバータとの間をつなぐ前記コンピュータテクノロジによる接続がファイバチャネルリンクを構成することを特徴とする請求項１記載のビデオサーバ。
- 前記ゲートウェイモジュールは、前記電話通信技術網を介して情報を送受信する非同期通信モード（ＡＴＭ）ゲートウェイモジュールを含む請求項１記載のビデオサーバ。
- 前記マルチポートスイッチを介して前記コントローラと前記ビデオ記憶装置のコントローラとに供給される制御情報が前記第１のビデオデータストリームに付加され、前記制御情報は、前記コントローラが接続される一方のポートと前記ビデオ記憶装置のコントローラが接続される他方のポート間とで双方向に伝送される請求項１記載のビデオサーバ。
- 前記コントローラは、前記マルチポートスイッチとは別のスイッチ手段に接続され、前記スイッチ手段は、前記通信技術網から信号を受信して、前記コントローラに対して制御信号の送信を規制する請求項１記載のビデオサーバ。
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