JP5492992B2 - フレキシブル・チャネル結合を使用したｉｐビデオ配信 - Google Patents

Description

本願発明は、フレキシブル・チャネル結合を使用したＩＰビデオ配信に関する。

本特許出願は、２００９年７月２８日に出願された「フレキシブル・チャネル結合を使用したＩＰビデオ配信」という発明の名称である米国仮特許出願第６１／２２９，２６９号（代理人整理番号第ＢＣＳ０５８４１号）に関するものであり、その利益を請求する。この出願の開示内容は、参照によってここに援用される。

多重結合チャネルを備えたドクシス（ＤＯＣＳＩＳ：Ｄａｔａ Ｏｖｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）３．０技術は、より広範なＤＯＣＳＩＳ３．０パイプ上のインターネット・プロトコル（ＩＰ）ビデオ配信などの新しいサービスを可能にする。これらのビデオ・ストリームは、一般的にマルチキャスト・パケットとしてケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）に配信され、このＣＭＴＳによって「切り換えられ」、視聴されるビデオ・ストリームだけがＤＯＣＳＩＳチャネルを通じて実際に送られる。今日、固定ビット・レート（ＣＢＲ）のビデオ・ストリームが、同ビデオ・ストリームに関連した単純化されたトラフィック管理のために、一般的に使用される。可変ビット・レート（ＶＢＲ）のビデオ・ストリームは、ＣＢＲ（例えば、３０〜４０％）よりも著しく低い全平均ビット・レートを提供するが、その可変ビット・レートは、その平均ビット・レートの２〜３倍のピーク・レートを有することがある。任意のチャネルにおける多重ＶＢＲストリームが同時にピークを迎える場合、必要とされる帯域幅がチャネルの容量を超えることがある。ビデオ・ストリームは一緒に符号化されないことがあるので、この現象は、非決定的であり、パケットの欠落を生じさせることがある。今日のビデオ・ストリームで使用される広範囲な符号化では、各々の欠落パケットがビデオ品質を著しく損なうことがある。チャネルの輻輳が加入者宅内装置（ＣＰＥ）のビデオ・バッファのアンダーフローを生じさせる場合、幾つかの復号器は、ロックし、リセットを必要とすることが知られている。今日の高解像度サービスでは、品質は非常に重要な特性であり、従ってパケットの欠落は重大な問題である。

今日、ＶＢＲは、多くの場合、ブロードキャスト・ビデオ・サービスに使用され、統計処理マルチプレクサは、必要に応じて、帯域幅をチャネル容量内に維持し、欠落パケットを防止すべくピークをレート・シェイピングすることができる。しかし、統計処理マルチプレクサは複雑であるため、ＩＰビデオ・システムに期待されるよりも小さなサービス・グループを持つ多数のナローキャスト・サービスにおいて統計処理マルチプレクサを使用するのは、経済的に困難である。

幾つかのＩＰビデオ配信システムは、パケット回復アルゴリズムを有している。将来的に、これらのアルゴリズムは、チャネル容量を超えた場合に、欠落したパケットを回復するために使用される可能性がある。この手法の欠点は、修復サーバの追加コスト、欠落パケットの検知、要求、および再送信を担うのに必要な追加のバッファ遅延である。別の一般的なパケット回復方法は、欠落パケットを回復すべくＣＰＥクライアントが使用することができるパケット・レベルの順方向誤り訂正（ＦＥＣ）を提供することである。この手法の欠点は、ＦＥＣを送るのに５％〜２０％の追加のチャネル容量を必要とし、およびＣＰＥに追加の処理能力を必要とすることである。

問題は、ＤＯＣＳＩＳ３．０装置を備えた現在の結合制約に起因する。例えば、数百人の加入者のサービス・グループにＩＰビデオを拡大することは、そのＩＰビデオに対して合計１６〜２４個のチャネルを必要とすることがあり、それは、今日の商業的に可能なケーブル・モデムの能力を超え、単一の結合グループに結合することができない。今日の商業的に可能なケーブル・モデムは、４個の結合チャネルを必要とする最小のＤＯＣＳＩＳ３．０だけをサポートし、間もなく市場へ投入される次世代モデムでさえ、最大８個の結合チャネルしか提供せず、それらのうちの幾つかは、ＩＰビデオに対してではなく、高速データ・サービスに対して必要なものである。１６〜２４個のＩＰビデオ・チャネルを、より小さな４〜８個のチャネル結合グループに分割することは、得られる全体的な統計的利点を減少させ、必要なチャネルの総数を増大させる。同時に、ＩＰビデオ・サービス用の固定サイズの結合グループ（例えば、４個の結合チャネル）を選択することは、例えば、ＩＰビデオ・サービスに利用可能なチャネルを１、２、または３個しか持っていない如何なる他の装置も排除する。

ラマクリシュナン（Ｒａｍａｋｒｉｓｈｎａｎ）の従来技術「ＩＰＴＶ用のＤＯＣＳＩＳネットワークのスケーリング」ＳＣＴＥ ＥＴ ２００９（以下、「ラマクリシュナン」と呼ぶ）は、４個のチャネル結合によって提供される充填効率の改善を開示している。図１Ａおよび図１Ｂは、従来技術にかかる、４個の別個の直交振幅変調（ＱＡＭ）チャネルと４チャネル結合グループとの、比較例を示している。一実施形態では、ＱＡＭチャネルは、６ＭＨｚの北米信号である。図１Ａは、４個の別個の（且つ非結合（結合されていない状態の））ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）を示している。該ＱＡＭチャネルは、１０個の非結合の標準解像度（ＳＤ）ストリーム（ＳＤ１〜ＳＤ１０）および５個の非結合の高解像度（ＨＤ）ストリーム（ＨＤ１〜ＨＤ５）を可能にするチャネル容量を有しているが、追加の非結合ＨＤストリームを可能にするには十分でないために使用されないＱＡＭチャネル容量が残っている。図１Ｂは、１０個の結合ＳＤストリーム（ＳＤ１〜ＳＤ１０）および７個の結合ＨＤストリーム（ＨＤ１〜ＨＤ７）を可能にするチャネル容量を有した４個の結合ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）を示している。従って、４個の結合ＱＡＭチャネルは、４個の別個の（且つ非結合の）ＱＡＭチャネルよりも多くのビデオ容量を提供することができる。

バーンスタイン（Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ）およびリウ（Ｌｉｕ）の従来技術「ＤＯＣＳＩＳ３．０ネットワークにおけるＶＢＲビデオ・サービス」ＮＣＴＡ ２００８（以下、「バーンスタイン」と呼ぶ）は、ラマクリシュナンと同様の結論に達する。バーンスタインは、４チャネル結合グループにおけるＶＢＲが５７．５％の増加（つまり、４個のチャネルに対して６３個のストリーム）を提供する一方で、単一の非結合チャネルにおけるＶＢＲが４０％の増加（つまり、単一チャネルに対して１４個のストリームまたは４個の単一チャネルに亘って５６個のストリーム）を提供したことを開示している。例えば、図４は、バーンスタインでのＶＢＲネットワーク統計多重化帯域幅の利用改善を示している。従って、バーンスタインは、４個のチャネルを共に結合することによって、５６個のストリームから６３個のストリームへのビデオ容量の増加を提供することができることを開示している。ここで、問題は、これらのビデオ・サービスを見たいと望むすべての装置が４個の結合チャネルをサポートしなければならないことである。他のすべての装置は、このコンテンツにアクセスすることができない。

フレキシブルにサイズ決定される結合グループを非結合チャネルに亘って割り付けるためのＩＰビデオ配信方法およびシステムの要求が存在する。本開示の発明は、この要求を満足する。

本発明の態様は、複数の結合グループを提供する、配信用の第１の数のビデオ・ストリームを複数のチャネル上に割り付けるＩＰビデオ配信システムおよび方法を提供し、各結合グループは、前記チャネルのうちの少なくとも１つに結合し、配信用の第２の数のビデオ・ストリームを結合グループ上に割り付ける。一態様では、本方法は、チャネル上に、結合されていない状態で第１ビデオ・ストリームを配信する。結合グループによって、第１ビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅が利用される。一態様では、本方法は、高速データ用の第１または第２ビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅が利用される。本方法は、チャネルの利用可能な全ての帯域幅に亘って第１および第２ビデオ・ストリームを拡散すべく瞬間負荷分散を行い、チャネルにビデオ・ストリームを適合させるべく追加の統計多重化レート・シェイピングを行うことなしに、可変ビット・レートを使用してビデオ・ストリームを配信する。

従来技術にかかる、４個の別個の直交振幅変調（ＱＡＭ）チャネルとの、比較例を示す図。 従来技術にかかる、４チャネル結合グループとの、比較例を示す図。 本発明を実施するシステムのハードウェア構成要素の一実施形態を示すネットワーク図。 本発明の実施形態にかかる、非結合チャネルをオーバーラップさせた結合グループを示す図。 ＳＤおよびＨＤ ＣＢＲストリームに対する非効率充填を示し、実施形態にかかる、結合および非結合チャネルの影響を示す図。 ＳＤおよびＨＤ ＣＢＲストリームに対する非効率充填を示し、実施形態にかかる、結合および非結合チャネルの影響を示す図。 ＳＤおよびＨＤ ＣＢＲストリームに対する非効率充填を示し、実施形態にかかる、結合および非結合チャネルの影響を示す図。 実施形態にかかる、ＨＤ ＶＢＲに対する非効率多重化を示す図。 実施形態にかかる、ＨＤ ＶＢＲに対する非効率多重化を示す図。 実施形態にかかる、ＨＤ ＶＢＲに対する非効率多重化を示す図。 実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする（ｌｅｖｅｒａｇｉｎｇ）結合グループを示し、ＭＰＥＧ−４／ＡＶＣのＨＤ ＶＢＲビデオ・ストリームを使用したシナリオを示す図。 実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする結合グループを示し、ＭＰＥＧ−４／ＡＶＣのＨＤ ＶＢＲビデオ・ストリームを使用したシナリオを示す図。 実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする結合グループ（オーバーフローおよびアンダーフロー）を示す図。 実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする結合グループ（オーバーフローおよびアンダーフロー）を示す図。 実施形態にかかる多重オーバーラップ結合グループを示す図。 実施形態にかかる多重オーバーラップ結合グループを示す図。 図８Ａに記述した４個のオーバーラップ結合グループを示し、ＨＳＤ ＱＡＭチャネルも含めるべく各結合グループを拡張することを示す図。 図８Ｂに記述した４個のオーバーラップ結合グループを示し、ＨＳＤ ＱＡＭチャネルも含めるべく各結合グループを拡張することを示す図。

本発明の態様は、欠落パケットまたは他の最先端技術の実施における欠点を招来することなく、ＣＢＲよりも著しく多くのビデオ・ストリームをサポートすべくＩＰビデオ・サービスに対するＶＢＲをレバレッジする方法に関する。

図２は、本発明を実施するシステムのハードウェア構成要素の一実施形態を示すネットワーク図である。広帯域ネットワーク２００は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・ネットワーク２１０およびケーブル・ネットワーク２３０を備えている。一実施形態では、ケーブル・ネットワーク２３０は、ハイブリッド・ファイバ同軸（ＨＦＣ）ネットワークである。ケーブル・ネットワーク２３０は、顧客位置２４０をケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）２２０に接続するデータおよびビデオ・コンテンツ・ネットワークである。図２に示す広帯域ネットワーク２００は、任意の数の相互接続ＩＰネットワーク２１０、ＣＭＴＳ２２０、ケーブル・ネットワーク２３０、および顧客位置２４０を含むことが可能である。

図２に示すＩＰネットワーク２１０は、一実施形態では、ＣＭＴＳ２２０に接続する公共通信ネットワークまたは広域ネットワーク（ＷＡＮ）である。本発明は、比較可能なネットワーク・アーキテクチャの使用も考慮する。比較可能なネットワーク・アーキテクチャは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、公共パケット交換網搬送データおよび音声パケット、無線ネットワーク、ならびに個人ネットワークを含んでいる。無線ネットワークは、携帯電話ネットワーク（例えば、時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ）、符号分割多重接続方式（ＣＤＭＡ）、または直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ネットワーク）、衛星ネットワーク、および無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）（例えば、ワイヤレス・フィディリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）・ネットワーク）を含んでいる。個人ネットワークは、ＬＡＮ、および、ブルートゥース（登録商標）・ネットワーク、無線ＬＡＮ、仮想私設通信網（ＶＰＮ）、イントラネット、またはエクストラネットなどのパーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）を含んでいる。イントラネットは、企業などの組織に、その組織のネットワーク上のリソースにアクセスするための、組織の信頼できる構成員用の安全な手段を提供する専用通信網である。対照的に、エクストラネットは、企業などの組織に、その組織のネットワーク上の或るリソースにアクセスする許可を組織の非構成員に与えるための、組織用の安全な手段を提供する専用通信網である。さらに、本システムは、イーサネット（登録商標）、トークン・リング、システム・ネットワーク・アーキテクチャ、インターネット・プロトコル、送信制御プロトコル、ユーザ・データグラム・プロトコル、非同期転送モード、およびインターネット・プロトコルに相当するプロプライエタリ・ネットワーク・プロトコルなどのネットワーク・アーキテクチャおよびプロトコルを考慮している。

ＣＭＴＳ２２０は、加入者位置２４０に、ドクシス（ＤＯＣＳＩＳ）に対するサポート、瞬間負荷分散処理２２２、およびＩＰネットワーク２１０への接続などの様々なサービスおよび／または接続を提供する。例えば、ＣＭＴＳ２２０は、ビデオ・サーバ、公衆交換電話網の音声、マルチメディア・メッセージ、およびインターネット・データなどの外部サービスへの接続を提供することが可能である。

本発明の実施形態では、最も大きなフレキシビリティを提供する一方で、ＣＭＴＳ２２０における瞬間負荷分散処理２２２と共にＤＯＣＳＩＳ３．０の結合グループの革新的な使用によって、事業者は、最高の品質（つまり、ＱＡＭチャネルにビデオ・ストリームを適合させるのに必要な追加のレート・シェイピングを行うことなしに）および最良の利便性でＶＢＲを使用することが可能となる。従来は、ＤＯＣＳＩＳの結合グループは、固定サイズのオーバーラップしないグループであると一般的に見なされ、場合によっては階層的であると見なされていた。しかし、一実施形態では、フレキシブル・チャネル結合は、ＶＢＲの全出力をレバレッジするための鍵となる。

瞬間負荷分散処理２２２を含む本発明のフレキシブル・チャネル結合の実施形態によって、例示のシステムが、ケーブルを通じたＩＰビデオ配信用のＶＢＲビデオ・ストリームを十分に活用することが可能となる。完全なオリジナルのＶＢＲストリームは、トラフィック管理用にビデオ・ストリームをレート・シェイピングするがビデオ品質に影響する幾つかのスキームと比較して、最高のビデオ品質で顧客位置２４０に配信される。フレキシビリティは、結合に利用可能なリソースに拘わらず、任意のＤＯＣＳＩＳ装置によって受信することができる単一チャネルで送られるポピュラー・コンテンツに由来する。さらに、多重受信チャネル・ケーブル・モデムは、固定の４個のチャネルの「結合グループ」を結合することなしに、非結合（結合されていない状態で）のポピュラーＩＰＴＶを受信することができる。「ロングテール」コンテンツ（つまり、それほどポピュラーでないコンテンツ）に対してより大きな結合グループを提供することによって、ＩＰビデオ・チャネルの利用を最大限にすることができる。

一般に、ここで使用される「ポピュラー」コンテンツは、要求の不釣り合いな共有からなるコンテンツ項目を参照している。コンテンツのポピュラー度合いにおける１つの実例では、「ポピュラー」コンテンツは、パレート分布（つまり、要求のほぼ大多数からなるコンテンツ項目）などのランク順の分布におけるコンテンツ項目の上位２０％を指す一方で、「ロングテール」コンテンツは、パレート分布などのランク順の分布におけるコンテンツ項目のより下位の８０％を指す。他の実施例では、「ポピュラー」コンテンツは、ｎ個の最も要求の多い項目または最も要求の多い項目のｎ番目の百分位数などの閾値に基づいて決定されることが可能である一方で、「それほどポピュラーでない」、つまり「ロングテール」コンテンツは、残りの利用可能なコンテンツ項目を参照する。さらなる実施では、ポピュラー度合いは、実際の要求、予期される要求、またはそれらの両方に基づいて決定されることが可能である。

最後に、ＩＰビデオおよび高速データ（ＨＳＤ）チャネル中の瞬間負荷分散処理２２２は、多数の顧客位置２４０および広範囲な量のビデオ・プログラムをシステムに拡大させ、１００％の平均利用に到達させることを可能にする。これはすべて、本発明の実施形態では、ビデオ品質を低下させる可能性があるＱＡＭチャネルにビデオ・ストリームを適合させるための追加の統計多重化レート・シェイピングを使用することなしに、または、関連する欠点を持ったパケット回復アルゴリズムの使用を強制することがある他の手法において普及している欠落パケット問題を生じさせることなしになされる。

４個のチャネルを単一の結合グループとして扱うのではなく、本発明のフレキシブル・チャネル結合の実施形態は、結合グループのオーバーラップを可能にする。単一の非結合チャネルがサイズ１の結合グループであると考えられると考える。一例として、合計５個の結合グループ（４個の単一チャネル・グループ（１チャネル当たり１個）、そして４個のチャネルすべてに亘る４チャネル結合グループ）を作成する。ビデオ・ストリームが加えられると、それらビデオ・ストリームは、単一チャネル結合グループのうちの１つの利用可能なスペースに入れられる。これは、そのグループがいっぱいになるまで継続される。この時点では、如何なるチャネル上にも別のストリームを加えるのに十分な余裕はない。しかし、４チャネル結合グループに追加のストリームを入れることによって、瞬間負荷分散処理２２２は、４個のチャネルすべてに亘って利用可能なスペースに、これらのビデオ・ストリームを拡散する。

なお、単一チャネル充填および結合グループ・オーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）充填の変形形態も可能である。例えば、２チャネル結合グループ・サービスのクラスをサポートすることが望ましいことがある。この場合、それらのサービスは、単一チャネル・サービスおよび４チャネル結合グループ・サービスと一緒に、一対のチャネル（２チャネル結合グループ）に亘って割り付けられることが可能である。これに代えて、１組のモデムが４チャネル結合のみをサポートし、より新しいモデムが仮に８チャネル結合グループをサポートして配置される場合、この結合グループのオーバーラップが（サービス・クラスによって論理的に）拡張され、幾つかの単一チャネル・サービス、幾つかの２または３チャネル・サービス、および幾つかの４チャネル・グループ・サービスは、より古いおよびより新しいモデムの両方によって受信されることが可能である。従って、フレキシブル結合のフレキシビリティは、単に１：Ｎの充填の組合せだけでなく、広範囲の結合グループの組合せに亘る。

図１Ａを参照して、これは、１０個のＳＤおよび５個のＨＤストリームが個別の非結合チャネルでサポートされることを意味しているが、本発明の態様は、２個の追加のＨＤストリームが４チャネル結合グループに配置され、以前に「使用されなかった」スペースを埋めるように提供される。本発明のこれらの態様は、図３に示す新しい構成をもたらす。

図３は、本発明の実施形態にかかる、非結合チャネルをオーバーラップさせた結合グループを示している。図３に示すように、例示の実施形態では、純粋な効果は、任意の有能なモデムが、非結合チャネルとして、図１Ａの例に示す１０個のＳＤおよび５個のＨＤストリームに、それらの利用可能なリソースに拘わらず（つまり、それらのリソースは４チャネル結合をサポートする必要はない）、アクセスすることができるということである。さらに、ネットワークの全体の容量は同じままである（この例では、１０個のＳＤおよび７個のＨＤストリームである）。

本例では、バーンスタインの従来技術において、単一チャネルは、１４個のＳＤストリームをサポートすることができ、従って、合計５６個のＳＤストリームが、４個の単一チャネル結合グループに配置されることができる。図３に示す例示の実施形態では、使用可能な帯域幅全体は、４チャネル結合グループを備えたバーンスタインの例と同じであり、従って、この実施形態の手法は、同様に、合計６３個のＳＤストリームをサポートすることができ、７個の追加ストリームが、４チャネル結合グループ中の４個のチャネルに亘って拡散される。

実際には、図３の実例では、５６個のよりポピュラーなストリームが、単一のチャネル・グループとなり、それらの利用可能な結合リソースとは無関係に任意のＤＯＣＳＩＳ装置によって使用されることができる。４チャネル結合グループに亘って拡散される７個のストリームは、共有の必要性なしに一人のユーザによって見られるロングテールまたはビデオ・オン・デマンド（ＶＯＤ）／ユニキャスト・コンテンツとなる傾向がある。従って、２つの異なったもののそれぞれの長所（利用可能なチャネル数に拘わらず任意のＤＯＣＳＩＳ装置とビデオ・ストリームを共有する能力を持った最大ＶＢＲ能力）を達成する。

バーンスタインの例は、ＭＰＥＧ−２で符号化されたビデオを想定した。しかし、その代わりに、ＭＰＥＧ−４／ＡＶＣ符号化ビデオを使用した場合、１個のＱＡＭチャネルに対して、より多いビデオ・ストリームを得ることができる。従来の技術では、ＱＡＭ当たり略５個のＨＤ ＣＢＲストリーム、ＱＡＭ当たり２０個のＳＤ ＣＢＲストリーム、またはそれらの或る組合せとなる。

図２に示すケーブル・ネットワーク２３０は、光ファイバおよび同軸ケーブルを組み合わせた広帯域ネットワークであり、１９９０年代の初めからケーブル・テレビ事業者によって一般に世界的に利用されている技術である。光ファイバ・ネットワークは、ケーブル事業者側のマスタ・ヘッドエンドから延び、場合によっては地域のヘッドエンドに、そして近隣のハブサイトに延び、最終的に２５〜２０００軒の家のあらゆる場所の光ファイバ・ノードに延びる。マスタ・ヘッドエンドは、通常、ＩＰ集合ルータと同様に、遠方からのビデオ信号の受信用の衛星放送アンテナを持つ。さらに、幾つかのマスタ・ヘッドエンドは、地域に電気通信サービスを提供するための電話装置を収容している。地域のヘッドエンドは、マスタ・ヘッドエンドからビデオ信号を受信し、それに対して、地域のフランチャイザによって必要に応じて公共、教育、および／または政府（ＰＥＧ）チャネルに加えるか、あるいは、その地域に訴えるターゲットとなる広告を挿入する。様々なサービスが、符号化され、変調され、ＲＦ搬送波上にアップコンバート（高い周波数に変換）され、単一の電気信号に組み合わせられ、広帯域光学送信機に挿入される。この光学送信機は、電気信号を、ノードに送られるダウンストリーム光学変調信号に変換する。光ファイバケーブルは、ヘッドエンドを、ポイント・ツー・ポイントまたはスター型トポロジー、または、幾つかの場合、保護されたリング型トポロジーで光学ノードに接続する。

図２に示す顧客位置２４０は、一実施形態では、ケーブル加入者などの顧客の家などの建物である。顧客位置２４０は、ケーブル・モデム２４２、加入者宅内機器（ＣＰＥ）２４４、および表示装置２４６を備えている。様々な実施形態では、ＣＰＥ２４４は、セット・トップ・ボックスまたはデジタル・テレビ（ＤＴＶ）変換器（ＤＴＣ）であり、表示装置２４６は、インターネット・プロトコル・テレビ（ＩＰＴＶ）またはアナログ・テレビである。

図２に示すケーブル・モデム２４２は、一実施形態では、本発明を実施する汎用演算装置である。バス２５０は、プロセッサ２５５、データ記憶装置２６０（シリアルＡＴＡ（ＳＡＴＡ）ハードディスク・ドライブ、光学ドライブ、小型コンピュータ用周辺機器インタフェース（ＳＣＳＩ）ディスク、フラッシュ・メモリなど）、通信インタフェース２６５、およびメモリ２７０（ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、不揮発性のコンピュータ・メモリ、フラッシュ・メモリなど）を接続する通信媒体である。通信インタフェース２６５は、ケーブル・モデム２４２をケーブル・ネットワーク２３０に接続し、データおよびコンテンツの通信を可能にする。一実施形態では、ケーブル・モデム２４２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として実施される。

プロセッサ２５５は、メモリ２７０内にあるまたは該メモリ上で実行されるそれぞれのコンピュータ・プログラムからなる動作命令のシーケンスを実行することによって開示の方法を実施する。なお、メモリ２７０がオペレーティング・システム、管理プログラム、そしてこの出願で開示されるプログラムをサポートするデータベース・プログラムを含むことが可能であると理解すべきである。一実施形態では、ケーブル・モデム２４２のメモリ２７０の構成は、ＤＯＣＳＩＳプログラム２７２、およびフレキシブル・チャネル結合プログラム２７４を含んでいる。ＤＯＣＳＩＳプログラム２７２は、ＤＯＣＳＩＳ３．０仕様を実施するプログラムである。ＤＯＣＳＩＳプログラム２７２およびフレキシブル・チャネル結合プログラム２７４は、図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９、および図１０に示す例に開示される本発明の方法を実施する。プロセッサ２５５が開示の方法を実施する場合、当該プロセッサは、メモリ２７０またはデータ記憶装置２６０に中間結果を格納する。別の実施形態では、メモリ２７０は、必要に応じて当該メモリ２７０の内外にそれらのプログラムまたはそれらの一部をスワップし、従って任意の一時点ではこれらすべてのプログラムよりも少ないプログラムを含むことがある。

図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、実施形態にかかる、ＳＤおよびＨＤ ＣＢＲストリームの充填非効率を示し、結合および非結合チャネルの影響を示している。先に見たように、非結合ＱＡＭは、如何なる単一ＱＡＭも追加のＨＤビデオを加えることができない場合があるので、不使用の容量を有することがある。図４Ａに示す結合ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）は、２４個のＳＤストリーム（ＳＤ１〜ＳＤ２４）および１４個のＨＤストリーム（ＨＤ１〜ＨＤ１４）をサポートする一方で、図４Ｂに示す非結合ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）は、２４個のＳＤストリーム（ＳＤ１〜ＳＤ２４）および１２個のＨＤストリーム（ＨＤ１〜ＨＤ１２）のみをサポートする。図４Ｃは、２個の追加のＨＤストリーム（ＨＤ結合グループ１〜４およびＨＤ結合グループ２〜３）のサポートを可能にする、オーバーラップ結合グループの非結合ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）への追加を示し、それによって図４Ａに示す結合ＱＡＭチャネルの数を２４個のＳＤストリーム（ＳＤ１〜ＳＤ２４）および１４個のＨＤストリーム（ＨＤ１〜ＨＤ１４）と一致させる。

図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、ＳＤおよびＨＤ ＣＢＲビデオ・ストリームを一緒に充填し、追加のＨＤストリームの十分な余地がない場合に、非結合チャネルへのオーバーラップ結合グループがどのように非効率を克服することができるかを示している。しかし、ＶＢＲビデオ・ストリームを使用する場合、別の非効率問題が生じる。ＭＰＥＧ−４／ＡＶＣのＨＤ ＶＢＲストリームを使用する例は、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示されている。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、実施形態にかかる、ＨＤ ＶＢＲに対する多重化非効率を示している。図５Ａは、基準のシナリオを示している。今日の技術に基づいて、チャネル・オーバーフローおよび欠落パケットの大きな可能性なしに、単一ＱＡＭ（ＱＡＭ１のＡ１〜Ａ５、ＱＡＭ２のＢ１〜Ｂ５、ＱＡＭ３のＣ１〜Ｃ５、ＱＡＭ４のＤ１〜Ｄ５、およびＱＡＭ５のＥ１〜Ｅ５）における５個のＨＤ ＶＢＲストリームを合理的に適合させることが可能である。バーンスタインの方法を使用して、４結合チャネルが２４個のＨＤ ＶＢＲストリームをサポートすることを期待するかも知れない。

利点としては、ここに記述される革新技術の実施形態を使用すると、４チャネル結合グループは、４個の非結合ＱＡＭチャネル上にオーバーラップすることができる。これは、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、別の４個のＨＤ ＶＢＲストリーム（ＢＧ１〜ＢＧ４）をサポートすることを可能にする。なお、図５Ｂおよび図５Ｃは、異なる時点の同一セットのビデオ・ストリームを示している。２０個の非結合ＨＤストリーム（Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５、およびＤ１〜Ｄ５）は、それらのそれぞれのＱＡＭチャネルに残るが、４個の結合ＨＤストリーム（ＢＧ１〜ＢＧ４）のサイズは、フレキシブルに決定される（つまり、各結合グループのサイズは変化できる）ので、余分な帯域幅（つまり、ビデオ・ストリームを個々の非結合チャネルに割り付ける場合に使用されなかったため利用可能な帯域幅）を用いて動的にＱＡＭに移動される。この作用は、動的負荷分散と呼ばれる。非結合チャネルに結合グループをオーバーレイさせることによって、本発明は、４個のＱＡＭ上の２４個のＨＤ ＶＢＲストリームも達成するが、利点として、２０個のＨＤ ＶＢＲストリームは、非結合のままである。

なお、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃの例示が、すべてのストリームが連続しているもの（つまり、隣接したＱＡＭを占める）として示す一方で、別の実施形態では、ストリームは、非連続（つまり、非隣接のＱＡＭに亘って割り付けられる）であることが可能である。

本革新技術の実施形態のさらなる利益は、バーンスタインに示すような従来の手法と比較してビデオ利用が増加することである。バーンスタインは、９１．３％の効率（つまり、全利用では６９個のビデオ・ストリームになる）を達成する４チャネル結合グループを示す実験について記述している（バーンスタインの図３を参照）。バーンスタインは、ＳＤ符号化ビデオと、高度に多重化され、レート・シェイピングされたＨＩＴＳビデオ・ソースとを実験的に使用し、より高いレートのＨＤトラフィックと全く変更されていない（ｔｒｕｅ ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ）のＶＢＲビデオ・ソースを使用すると、効率がより低くなり、８０％に近づき始めることが分かった。

本発明の実施形態のフレキシブル・チャネル結合手法では、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示す４チャネル結合グループは、高速データ（ＨＳＤ）チャネルも含むように拡張されることができる。ＨＳＤチャネルは、様々な種類のサービスをサポートすることが可能である。一般に、これらは、生中継ビデオ・サービスよりも時間／遅延に鈍感である特性を有している。ＨＳＤチャネルのサービスの或る例は、ベスト・エフォート型データ・トラフィック、ネット・サーフィン、インターネット・ベースのビデオ閲覧（例えば、適応型ストリーミング）、またはビデオ・オン・デマンドなどの予め格納されたビデオなどを含むことが可能である。ＨＳＤサービス・レートは、多くの場合、サブ秒単位のＶＢＲビデオ・バーストおよびピークと比較して、何秒にも亘って演算される。この例に対して８チャネルを想定する。より大きなパイプに亘って共有することによって、４個のＩＰビデオ・チャネルは、今度は１００％の利用（例えば、バーンスタインの６９個のストリーム）で実行されることができる。バーンスタインの例を使用すると、５６個の最もポピュラーなビデオ・ストリームが４個の単一結合グループに配置される。このとき、追加の１３個のストリームが８チャネル結合グループに配置される。概念的に、結合グループの瞬間負荷分散は、４個のＩＰビデオ・チャネルに、これらのストリームを維持しようとすることができる。平均的には、これらは１００％を最大限維持し、ＨＳＤサービスは、帯域幅全体で４個のチャネルを有している。集合体であるＶＢＲトラフィック・バーストが４個のＩＰビデオ・チャネルの容量を超える場合、余分なビデオ・トラフィックは、ＨＳＤチャネルに自動的にオーバーフローする。反対に、集合体であるＶＢＲトラフィックが４個のＩＰビデオ・チャネルの容量未満である場合、瞬間負荷分散器は、余分なＨＳＤトラフィックをＩＰビデオ・チャネルに移動させることができる。従って、時間と共に、ＨＳＤおよびＩＰビデオの両方は、それらの４個のチャネルの各々の平均１００％利用を可能にすることができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする結合グループを示しており、ＭＰＥＧ−４／ＡＶＣのＨＤ ＶＢＲビデオ・ストリームを使用したこのシナリオを示している。図６Ａは、前の例を示しており、ＨＳＤおよびＩＰビデオは、分離された４チャネル結合グループ（それぞれ、ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４およびＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）である。図６Ｂは、単一の８チャネル結合グループ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ８）に結合されたＨＳＤおよびＩＰビデオ結合グループを示している。非結合のＨＤ ＶＢＲストリーム（Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５、およびＤ１〜Ｄ５）は、常にＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）に残る。この例では、結合したＨＤ ＶＢＲストリーム（ＢＧ１〜ＢＧ４）は、同様に名目上ＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）に入れられる。平均的には、結合したＨＤ ＶＢＲストリーム（ＢＧ１〜ＢＧ４）は、ＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）の残りを満たす一方で、データは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）を満たす。なお、３個の追加の結合ＨＤストリーム（ＢＧ５〜ＢＧ７）は、ＶＢＲストリームをピークに到達させるべくリザーブされた余分な帯域幅によって、図６Ｂのようになる。

図７Ａおよび図７Ｂは、実施形態にかかる、ＨＳＤおよびＩＰビデオに亘ってレバレッジする結合グループ（オーバーフローおよびアンダーフロー）を示している。図７Ａおよび図７Ｂは、ＶＢＲトラフィックが拡張および収縮する際に何が起こるかを実証している。図７Ａでは、ＶＢＲストリームは、集合的にピークに達し、ＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）をオーバーフローしている。２０個の非結合ＨＤストリーム（Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５、およびＤ１〜Ｄ５）は、それぞれのＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）に残るが、結合ＨＤストリーム（ＢＧ１−２、ＢＧ３−２、ＢＧ６、およびＢＧ７）のうちの幾つかは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）にスケジュールされ、帯域幅圧力を緩和する。図７Ｂでは、ＶＢＲトラフィックは、集合的に収縮し、ＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）はもはや完全には利用されていない。拡張８チャネル結合グループでは、ＣＭＴＳ２２０は、今度は、ＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８）にＨＳＤトラフィックをスケジュールすることができる。図７Ａおよび図７Ｂは、平均ＨＳＤトラフィックが４個のＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）からその元の帯域幅に近づくべきことを示す時間内の、２つの異なるスナップショットである。

この実施形態の手法のさらなる利益は、輻輳による欠落ビデオ・パケットの可能性も除去するということである。これは、ＩＰビデオが高速データに対して優先されるからである。ＶＢＲ容量がＩＰＴＶに割り付けられた４個のチャネルを一時的に超える場合、そのＨＳＤトラフィックの過剰な「締め出し」は、ＨＳＤパケット遅延を潜在的に生じさせ、欠落の虞がある。ＨＳＤプロトコルは、殆ど専らＴＣＰであり、それは欠落パケットを自動的に再送信する。バーンスタインでは、それらは、固定した結合グループの手法によって認識し、依然として欠落パケットの可能性が幾らかあり、パケット回復アルゴリズムが必要である。パケットＦＥＣ手法は、５〜２０％の追加の帯域幅容量を消費する一方、再送信手法は、修復サーバを追加し、経路に追加の遅延を導入して、欠落パケットの検知、要求、および再送信を補償する。この開示の発明の実施形態では、ＩＰビデオ・パケットの損失は零であり、ＩＰビデオＦＥＣのオーバーヘッドの増加は零であり、回復サーバのコスト増加も零である。これらの利点は、損失がないＶＢＲのＩＰビデオを、同じＤＯＣＳＩＳ３．０結合グループ上の損失に耐性のあるＨＳＤデータと組み合わせることによって達成されることができる。

本発明の実施形態の次の主な利点は、多数の加入者に対して拡張する能力である。ＩＰビデオが何百もの加入者および何百もの提供されるビデオ・プログラムに拡大されると、ビデオ・ストリーム（特に、多数のＨＤコンテンツと共に）に対する全体的な必要性は、単一の４チャネル・グルーピングの容量を超える。例えば、４チャネル結合グループは、提供される予定の何百個のプログラムよりも遥かに少ない、２ダースのＨＤストリームのみをサポートすることが可能である。システムは、何百もの加入者に何百ものＨＤおよびＳＤプログラムを配信するために約１６〜２４個のチャネルを必要とすることがある。これは、前の例からの４個以上の別個の４チャネル結合グループを必要とする。

従来のシステムの固定された非オーバーラップ・グループを維持する場合、問題が生じる。消費者装置が一度に１個の結合グループのみに存在することができるので、装置は、異なるコンテンツにアクセスするために結合グループの切換えが必要な場合がある。多数の装置は、幾つかのビデオ・ストリーム、恐らく半ダースほどのストリーム（例えば、３または４台のテレビ／ＰＣおよび２、３回のＤＶＲへの録音）を受信することができるようになる。ある装置が個々の追加のビデオ・ストリームを要求すると、それらのストリームは異なる結合グループに存在する可能性が高い。このとき、この装置が特有のプログラムの組合せを見ることを可能とするべく、このシステムには新しい結合グループ（つまり、さらに４個のチャネル）が追加される。ポピュラー・コンテンツは、異なる結合グループに亘って複製される必要があり、必要なチャネル数を増加させる。この例では、これは、必要チャネル数の２５％という急激な増加（つまり、４から５個への結合グループの増加）を生じさせることがある。

しかし、本発明のフレキシブル・チャネル結合手法の実施形態は、このシナリオを容易に扱うべく拡張されることができる。ポピュラー・コンテンツは、任意のケーブル・モデムによってアクセス可能な単一チャネル結合グループとして送られる。装置が多重ビデオ・ストリームを必要とする場合、それはその広帯域チューナのレンジによってのみ制限され、固定された４チャネル結合グループによっては制限されない。個々の加入者に送られるロングテールおよびＶＯＤ／ユニキャスト・コンテンツは、より大きな結合グループ（例えば、４チャネル）に割り当てられ、上述したようにチャネルをフルに利用すべくこれらのチャネルに拡散される。

図８Ａおよび図８Ｂは、実施形態にかかる多重オーバーラップ結合グループを示している。オーバーラップ結合グループを選択的に導入することによって、チャネルのセット全体の統計多重化利点を有効に得ることができ、単に結合グループのサイズには制限されない。実証すべく、合計８個のＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ８）を備えているが、４チャネルの結合グループ・サイズを備えているシステムを考慮する。これは、図８Ａおよび図８Ｂに示されている。４個の別個であるが、次の結合グループのチャネル・セットをカバーするオーバーラップ結合グループ｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝、｛Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝、｛Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ｝、および｛Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ｝を作成することができる。ここでは、ビデオ・チャネルＡはＱＡＭ１にマップされ、ビデオ・チャネルＢはＱＡＭ２にマップされ、ビデオ・チャネルＣはＱＡＭ３にマップされ、ビデオ・チャネルＤはＱＡＭ４にマップされ、ビデオ・チャネルＥはＱＡＭ５にマップされ、ビデオ・チャネルＦはＱＡＭ６にマップされ、ビデオ・チャネルＧはＱＡＭ７にマップされ、また、ビデオ・チャネルＨはＱＡＭ８にマップされている。次に、集合体であるＶＢＲピーク・レートが非結合ビデオでビデオ・チャネルＡおよびＢを満たし、従って、如何なる４チャネル結合ビデオのための余地が殆どない又は余地がないと想定する。瞬間負荷分散では、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝グループは、チャネルＣおよびＤ上にそのＨＤビデオ・ストリームを移動させることができる。チャネルＡ，Ｂ，Ｃ，およびＤが満たされると、｛Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ｝グループは、ＥおよびＧの帯域幅を利用しなければならず、｛Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ｝グループは、チャネルＦおよびＨの帯域幅を利用しなければならない。次に、｛Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝グループは、それらのチャネルの新しい要求に対処すべく移動されなければならない。従って、チャネルＡおよびＢのピークは、４チャネル結合ビデオをチャネルＣ〜Ｈに亘って拡散させ、これが統計的に８チャネル・グループをなす。本発明の範囲から逸脱することなく、オーバーラップ結合グループは、多くのバリエーションの、結合グループのサイズおよびオーバーラップ・グループに亘って、最良の利用を得るべく拡張されることができることは明白であろう。

さらに、１００％利用は、ＨＳＤチャネルを含み、上述したような多重結合グループに亘って瞬間負荷分散アルゴリズムを使用することによって達成されることができる。一例として、ロングテール・コンテンツがそれぞれ４個のチャネルを含む、４個のチャネル・グループ（Ａ，Ｂ，Ｃ，およびＤと呼ぶ）に亘って拡散することを想定する。４個の結合グループは、すべてがＨＳＤチャネルにオーバーラップするように作成される。これらの結合グループは、ＨＳＤ＋Ａ、ＨＳＤ＋Ｂ、ＨＳＤ＋Ｃ、およびＨＳＤ＋Ｄである。集合体であるＶＢＲトラフィック・バーストは、チャネル・グループＡおよびＣの容量を超えることを想定する。瞬間負荷分散アルゴリズムは、ＨＳＤチャネルに余分なＶＢＲビデオ・トラフィックをスケジュールすることができる。これは、１個ではなくここでは２個のオーバーラップ結合グループを持つと期待される、上記のものと同一である。

ここでは、同時に、グループＢおよびＤの集合体であるＶＢＲトラフィックは、その容量未満であると想定する。瞬間負荷分散アルゴリズムは、ＨＳＤトラフィックを、それらの結合グループ中のすべてのケーブル・モデム用のグループＢおよびＤにおけるチャネルに移動させることができる。このトラフィック量がＡおよびＣトラフィックのオーバーフロー量と等しい場合、本システムは、１６個すべてのチャネルに亘ってＶＢＲビデオの負荷を分散しており、ＨＳＤチャネルは、平均して４個のチャネルの帯域幅を提供する。

結合グループのオーバーラップは、様々な組合せで作成されることが可能である。例えば、上記の例では、グループＡおよびグループＢは、幾つかのチャネルを共有することが可能である。これは、本システムが追加のコンテンツおよび／または追加の加入者から拡大する際に有利な場合がある。追加のチャネルは、必要に応じて１個ずつ本システムに追加されることができる。１７番目のチャネルを上記の例に追加した場合、新しい結合グループＥは、この新しいチャネルと、Ａ、Ｂ、Ｃ、および／またはＤとオーバーラップする他の幾つかのチャネルから作成されることができる。本願発明の革新性は、可能性のある組合せの数を限定するものではない。

図９および図１０では、最後の例として、図８Ａおよび図８Ｂに記載される４個のオーバーラップ結合グループを拡張し、各結合グループを、ＨＳＤ ＱＡＭチャネルも包含すべく拡張する。

従来型のケーブル・モデム技術の現状は、８個のＤＯＣＳＩＳ ＱＡＭチャネルに限定されている。図９および図１０に図示した全体のシステムでは、４個のＨＳＤ ＤＯＣＳＩＳ ＱＡＭチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）および８個のＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）が存在する。ケーブル・モデムが全１２個のうち８個までのチャネルにのみ結合することができるので、任意の与えられるケーブル・モデムも全チャネルの部分集合をチャネル結合することができる。図９および図１０に示す実例では、実施形態は、４個の異なる結合グループを定義している。各結合グループ（ＢＧ）は、４個のＨＳＤ ＱＡＭチャネルと、８個のＩＰビデオ・チャネルのうちの４個とからなる。

第１ＢＧは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）と、ＩＰビデオＱＡＭ｛ＱＡＭ５〜ＱＡＭ８｝とからなる。第２ＢＧは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）およびＩＰビデオＱＡＭ｛ＱＡＭ９〜ＱＡＭ１２｝である。第３ＢＧは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）およびＩＰビデオＱＡＭ｛ＱＡＭ５，ＱＡＭ７，ＱＡＭ９，ＱＡＭ１１｝である。第４ＢＧは、ＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）およびＩＰビデオＱＡＭ｛ＱＡＭ６，ＱＡＭ８，ＱＡＭ１０，ＱＡＭ１２｝である。なお、第３ＢＧおよび第４ＢＧは、第１ＢＧおよび第２ＢＧとオーバーラップする。従って、「オーバーラップ結合グループ」となる。それは、異なるＤＯＣＳＩＳ ＱＡＭに亘ってトラフィックを動的に負荷分散することを可能にする鍵となる、このオーバーラップ結合グループの概念である。

図９は、実施形態にかかる、多重オーバーラップ結合グループを示し、それは、データ・トラフィックがＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）に残り、４個の結合グループがＩＰビデオＱＡＭチャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）に亘って拡散される名目上のケースを示している。それは、サービス要求が必要である場合、ビデオ・サービスが１１０％の「ビデオ」リソースを利用する、つまり、１００％のビデオ・チャネルおよび１０％のＨＳＤチャネルを利用するなどの、他の名目上のケースを設定することが可能なことには価値がない。従って、本例では、１００％の名目上の点または静止点を使用するが、他の値も可能である。これの１つの利益は、一時的に高いＨＳＤの予約超過を犠牲にして、プログラム要求の阻止を回避することによって、ピーク使用時の状態のより正常な扱いを可能にするということである。

図１０もまた、実施形態にかかる多重オーバーラップ結合グループを示しており、チャネルＡおよびＢ（ＱＡＭ５およびＱＡＭ６）の集合的なＶＢＲストリームが拡張する際に何が起こるかを考察し、その間、他のＩＰビデオＱＡＭ（ＱＡＭ７〜ＱＡＭ１２）におけるＶＢＲ帯域幅の一般的な減少を見る。ＡおよびＢ（ＱＡＭ５およびＱＡＭ６）上であった結合トラフィックのうちの幾つかは、ＣおよびＤ（ＱＡＭ７およびＱＡＭ８）に移動したが、そのうちの幾つかはＨＳＤ ＱＡＭ（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）にも移動した。同時に、チャネルＥ〜Ｈ（ＱＡＭ９〜ＱＡＭ１２）の減少は、或るデータ・トラフィックがそれらのＩＰビデオＱＡＭチャネルにスケジュールされることを可能にする。従って、ＨＳＤを包含すべく拡張されたオーバーラップ結合グループを組み合わせることは、スケジューリングの最適なフレキシビリティ量を提供する一方で、大多数のＨＤ ＶＢＲストリームが、任意のＣＰＥ２４４装置がアクセス可能な単一のチャネルにおける非結合トラフィックとして配信されることを可能にする。

瞬間負荷分散を備えたフレキシブル・チャネル結合手法の実施形態は、ＣＭＴＳ２２０の実施と共に使用されることができる。さらなる実施形態では、瞬間負荷分散を備えたフレキシブル・チャネル結合は、ＣＭＴＳ２２０バイパス・アーキテクチャと共に使用されることもできる。さらなる実施形態では、瞬間負荷分散を備えたフレキシブル・チャネル結合は、エッジ・デバイスに展開されることもできる。

例えば、ＣＭＴＳ２２０バイパス・アーキテクチャにこの革新技術を適用する例示の実施形態では、ビデオ・コンテンツは、エッジ・デバイス（例えば、端部ＱＡＭ変調器）に直接届き、ＣＭＴＳ２２０をバイパスする。エッジ・デバイスを制御する本システムのセッション・マネージャは、個々のビデオ・ストリームに対して、その結合グループの一部であるチャネルを指示することができる。幾つかは、単一チャネル（例えば、ポピュラー・コンテンツ）を有することがある一方で、他のものは、より大きな（例えば、４チャネル）結合グループ中に存在することがある。

ＩＰビデオおよびＨＳＤチャネルを多重化することによって取得される追加の利点は、次の適応例と共にＣＭＴＳ２２０バイパス・アーキテクチャで可能である：そのような実施形態では、ＨＳＤチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）は、モジュラＣＭＴＳ（Ｍ−ＣＭＴＳ）コアから生成され、エッジ・デバイスへ送られる。エッジ・デバイスは、Ｍ−ＣＭＴＳにフロー制御情報をフィードバックする必要がある。ビデオ・トラフィックがＨＳＤチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）にオーバーフローすると、エッジ・デバイスは、減少した容量のＨＳＤチャネルのＭ−ＣＭＴＳに報知する必要がある。同様に、エッジ・デバイスは、異なるＩＰビデオ・チャネル上の容量超過をＭ−ＣＭＴＳに報知することができ、Ｍ−ＣＭＴＳは、ＩＰビデオ・チャネルを充填すべくＤＯＣＳＩＳデータを提供することができる。

ＩＰビデオおよびＨＳＤチャネルの多重化により取得された追加の利点は、次の適応例と共にＣＭＴＳ２２０バイパス・アーキテクチャで可能である：そのような実施形態では、ＨＳＤチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）は、一体化されたＣＭＴＳ（Ｉ−ＣＭＴＳ）コア、およびエッジ・デバイスから生成されたＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）から生成される。ビデオ・トラフィックがＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）をオーバーフローすると、エッジ・デバイスは、余分なビデオをＩ−ＣＭＴＳ上のＨＳＤチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）に転送する。Ｉ−ＣＭＴＳは、ベスト・エフォート型データへの適切な優先レベルでそのＨＳＤチャネル（ＱＡＭ１〜ＱＡＭ４）に余分なビデオをスケジュールする。同様に、エッジ・デバイスは、異なるＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）上の容量超過をＩ−ＣＭＴＳに報知することができ、Ｉ−ＣＭＴＳは、エッジ・デバイス上のＩＰビデオ・チャネル（ＱＡＭ５〜ＱＡＭ１２）を充填すべくベスト・エフォート型ＤＯＣＳＩＳデータを提供することができる。

開示の実施形態は、ＩＰビデオ配信に対して完全に機能する方法およびシステムについて記述するが、他の均等な実施形態が存在すると理解すべきである。多数の修正および変更が本開示を精査することによって生じるので、ＩＰビデオ配信用の本方法およびシステムは、例示および開示した構造および動作そのものに限定されるものではない。従って、本開示は、すべての適切な修正物および均等物が特許請求の範囲内にあることを意図している。

Claims (19)

1. ＩＰビデオを配信する方法において、
   配信用の第１の数のビデオ・ストリームを複数のチャネル上に割り付けるステップであって、各ビデオ・ストリームは前記複数のチャネルのうちの１つに割り付けられるステップと、
   複数の結合グループを提供するステップであって、各結合グループは、第１の数のビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅を利用し、前記チャネルのうちの少なくとも２つに結合する、前記提供するステップと、
   配信用の第２の数のビデオ・ストリームを前記複数の結合グループ上に割り付けるステップとを含む方法。
2. 各結合グループのサイズは、フレキシブルに決定される請求項１記載の方法。
3. 各チャネルは、ＤＯＣＳＩＳチャネルである請求項１記載の方法。
4. 高速データによって、第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅が利用される請求項１記載の方法。
5. 前記高速データは、ベスト・エフォート型データ・トラフィック、ネット・サーフィン、適応型ストリーミング、およびビデオ・オン・デマンドのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項４記載の方法。
6. 前記複数のチャネルのすべての利用可能な帯域幅を利用して第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームを拡散すべく瞬間負荷分散を行うステップをさらに含む請求項１記載の方法。
7. 前記複数のチャネルにビデオ・ストリームを適合させるべく統計多重化レート・シェイピングを行うことなしに、可変ビット・レートを使用して第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームを配信するステップをさらに含む請求項６記載の方法。
8. 第１の数のビデオ・ストリームは、少なくとも１つのポピュラー・コンテンツ項目を含んでいる請求項１記載の方法。
9. 第２の数のビデオ・ストリームは、少なくとも１つのロングテール・コンテンツ項目を含んでいる請求項１記載の方法。
10. コンピュータ装置を備えたＩＰビデオ配信システムであって、
    前記コンピュータ装置に配置された記憶装置と、
    該記憶装置と通信可能に配置されたプロセッサとを備え、該プロセッサは、
    配信用の第１の数のビデオ・ストリームを複数のチャネル上に割り付け、各ビデオ・ストリームは前記複数のチャネルのうちの１つに割り付けられることと、
    複数の結合グループを提供し、各結合グループは、第１の数のビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅を利用し、前記チャネルのうちの少なくとも２つに結合することと、
    配信用の第２の数のビデオ・ストリームを前記複数の結合グループ上に割り付けることとを行うように構成される、システム。
11. 各結合グループのサイズは、フレキシブルに決定される請求項１０記載のシステム。
12. 各チャネルは、ＤＯＣＳＩＳチャネルである請求項１０記載のシステム。
13. 高速データによって、第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅が利用される請求項１２記載のシステム。
14. 前記高速データは、ベスト・エフォート型データ・トラフィック、ネット・サーフィン、適応型ストリーミング、およびビデオ・オン・デマンドのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項１３記載のシステム。
15. 前記プロセッサは、前記複数のチャネルのすべての利用可能な帯域幅を利用して第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームを拡散すべく瞬間負荷分散を行うようにさらに構成されている請求項１０記載のシステム。
16. 前記プロセッサは、前記複数のチャネルにビデオ・ストリームを適合させるべく統計多重化レート・シェイピングを行うことなしに、可変ビット・レートを使用して第１の数のビデオ・ストリームおよび第２の数のビデオ・ストリームを配信するようにさらに構成されている請求項１５記載のシステム。
17. 第１の数のビデオ・ストリームは、少なくとも１つのポピュラー・コンテンツ項目を含んでいる請求項１０記載のシステム。
18. 第２の数のビデオ・ストリームは、少なくとも１つのロングテール・コンテンツ項目を含んでいる請求項１０記載のシステム。
19. コンピュータ実行可能命令を含む、非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体であって、コンピュータ上で実行されると、
    配信用の第１の数のビデオ・ストリームを複数のチャネル上に割り付ける手段であって、各ビデオ・ストリームは前記複数のチャネルのうちの１つに割り付けられる前記割り付ける手段と、
    複数の結合グループを提供する手段であって、各結合グループは、第１の数のビデオ・ストリームによって使用されない帯域幅を利用し、前記チャネルのうちの少なくとも２つに結合する、前記提供する手段と、
    配信用の第２の数のビデオ・ストリームを前記複数の結合グループ上に割り付ける手段と、を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。