JPH05501942A - プログラム送信の最適化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プログラム送信の最適化方法および装置発明の背景 本発明は配給システムによるブ・ログラムの送信を最適化するシステムおよび方 法に関し、特にケーブルテレビ網を介して、加入者の要求に応してビデオを供給 するシステムおよび方法に関するが、これだけに限定されるものではない。

従来技術の説明 以下の明細書において、「プログラム」という言葉は、人間の５惑の一つ以上を 介して、通常人間に連続的な印象を与える、視覚、聴覚、その両方、あるいはそ の他の情報を含み、最も広い意味に解釈するものとする。また「ビデオプログラ ム」という言葉は、再生可能な形式で記録されているか、「生」で伝送される視 覚情報、あるいは視覚および聴覚情報のプログラムを指すものとする。

情報の入手の容易さに焦点が当てられる現在の「情報化社会」においては、同じ プログラムに二Å以上の人が同時にアクセスすることが頻繁に起こりうる。

したがって、たとえば視覚および／あるいは聴覚ビデオカセットの形で講義およ びその他の情報を保管している大規模な教育施設内の図書館では、あるプログラ ムに対する需要が特定の時間に非常に高い場合があり、何人かの学生が最初から 特定のプログラムを一度に見たり聞いたりすることができ、かつ全員が最初から 同時に見たり聞いたりし始める必要のないシステムがめられている。

理想的には、あるプログラムを、それを必要とするすべての人に、要求があると 即座に提供できるようにするのが望まれる。しかし実際にはこのようなことは高 価な装置を何台も設置したり、複雑な電子的な処理を行わないかぎり不可能であ る。

複数のユーザーに同時に対応できるこの種のシステムとしては、いわゆる需要対 応ビデオテレビが挙げられる。需要対応ビデオシステムの場合、すべての加入者 が一日のうちいつでも特定のビデオプログラムにアクセスできることに理論的に はなっている。

従来の需要対応ビデオシステムをＷ　ａ　ｌ　ｔ　ｅ　ｒのアメリカ特許４５０ ７３８７が開示している。

このシステムではビデオプログラムが記憶装置に事前にプログラムされており、 ユーザーが送るアドレス信号に応して、各プログラムが中央データステーション のホストコンピューターによってで選択されるようになっている。ホストコンピ ューターは高非実時間レートで、光フアイバー網を介して、ユーザーの近くのデ ータ受信ステーションへビデオプログラムを伝送する。データ受信ステーション は受信した光データを電気的なデータに変換し、次にこれをリアルタイムでユー ザーのテレビに送信するために保管する。

Ｗ　ａ　ｌ　ｔ　ｅ　ｒのシステムにはいくつか大きな欠点がある。その中でも 最も大きな欠点は、既存のテレビ送信網、特にＣＡＴＶ、同軸ケーブルネットワ ークとの互換性がないことである。応答時間を速くするために、Ｗａｉｔｅｒの システムの場合、プログラム全体に相当するデジタルデータを、複数の光フアイ バー網を介して非常に短時間で受信ステージタンに送らなくてはならない、デジ タルデータを圧縮したとしても、このシステムはかなり広い帯域幅を必要とする 。たとえば２時間の映画を約３１秒で送信するためには、４本の光フアイバーラ インにわたる１６本の光データチャンネルを必要とする。現在のところほとんど の家庭、ビルから光フアイバーケーブルにアクセスすることはできず、光フアイ バー網の設ｉは高くつ（。

Ｗａｌｔｅｒのシステムのもう一つの欠点は、同じビデオプログラムに対する需 要が高い場合に適切な対応ができないことである。ビデオテープのレンタルを行 っている図書館の調査によると、たとえば合計５０００個のテープを保管してい るとして、その中で特定の時間内において需要が高いのは、２０−４０個の最も 人気の高い映画に限られるということである。さらにこの視聴者の動向調査によ ると、−日のうちでも時間とともに視聴者の層が変わるため、人気が高いビデオ も変化することがわかった。Ｗａｉｔｅｒのシステムの場合、中央データステー ションは第１のユーザーの選択したプログラムの一部だけをそのユーザーに送信 して、次に第２のユーザーが選択したプログラムの一部をそのユーザーに送信す るということはできるが、同じプログラムに対する数人のユーザーの需要を同時 に満たすことはできない。そのような場合は、自分より前に注文を出したユーザ ーにプログラム全体の送信が済むまで、後のユーザーは待たなければならない。

人気の高いビデオプログラムの場合には、我慢できないほど長い間待たされるこ とになるのは明らかである。

発明の要約 この発明の目的は多数のユーザー向けの配給システムによるプログラム送信の最 適化を行う方法およびシステムを提供することである。より具体的にいうと、た だしこれに限定されるものではないが、ＣＡＴＶ等の既存のビデオ配給システム に用いることができる、ビデオを需要に応じて供給するシステムおよび方法を提 供することを目的とする。明細書全体にわたって、「配給システム」という言葉 は最も広い意味に解釈し、通常のラジオやテレビ網や、ホテル、教育施設や、最 近では飛行機や定期海洋客船等で用いられているＣＡＴＶや内部テレビ／ビデオ ／オーディオ配給システム等を含むものとする。

本発明の一つの側面から、配給システムを介して多数のユーザーにプログラムを 送信する場合その送信の最適化を行う方法において、 前記配給システムのヘッドエンドにおいて、プログラムを複数のプログラムセグ メントに分割し、前記プログラムセグメントをスケジューリングアルゴリズムに 基づく冗長シーフェンスによって送信する工程と、 前記配給システムの受信機側で、 前記送信されたプログラムセグメントを、後で再生スるために前記受信機のバッ ファーメモリーに記憶させる工程とからなり、これによって使用時に前記スケジ ューリングアルゴリズムによって、リアルタイムで前記プログラムの連続再生が できるように、使用者の受信機に前記プログラムセグメントがすべて受信される ようにしたことを特徴とする方法を提供する。

好ましくは、この方法には使用者が注文したプログラムを最初から再生し始める ことができるようになるまでに要する最長の時間に対応する最長応答時間（ＭＲ Ｔ）を選択する工程を含むようにする。

プログラムを分割する前記工程において、少なくとも一つのセグメントはＩ　Ｍ ＲＴ時間以内に送信できるような長さに前記プログラムを分割するようにする。

好ましい実施例においては、前記送信の工程において、前記スケジューリングア ルゴリズムに基づいて、プログラムの第１のセグメント、すなわち最初に再生す るセグメントを含むセグメントの内、１個以上を各ＭＲＴ時間内に送信すること によって、使用時第１のセグメントは常にＩＭＲＴ以内に受信機に受信され、こ れによって第１のセグメントを即座に再生できるようにする。

本発明の別の側面から、多数のユーザーにプログラムを送信する場合その送信の 最適化を行うシステムにおいて、 前記システムのヘッドエンド側に、 プログラムを複数のプログラムセグメントに分割する手段と、前記プログラムセ グメントをスケジューリングアルゴリズムに基づく冗長シーフェンスによって送 信する手段とを設け、 前記システムの受信機側に、 前記送信されたプログラムセグメントを、後で受信機で再生するために記憶して おくためのバッファーメモリーを設け、これによって使用時に前記スケジューリ ングアルゴリズムによって、リアルタイムで前記プログラムの連続再生ができる ように、使用者の受信機に前記プログラムセグメントがすべて受信されるように したことを特徴とするシステムを提供する。

本発明のさらに別の側面によると、プラグラム送信最適化システムから供給され たプログラムを受信する受信機において、 リングアルゴリズムに基づき前記システムのヘッドエンドから送信されたプログ ラムの複数のプログラムセグメントを記憶するバッファー記憶手段と、前記バッ ファー記憶手段に記憶されている前記プログラムセグメントを処理して、再生を 行うために正しい順番で前記セグメントを供給するための処理手段とを設け、こ れによって使用時、前記スケジューリングアルゴリズムによって、前記受信機側 でプログラムをリアルタイムで連続的に再生ができるように、前記プログラムセ グメントのすべてを受信できるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載の 受信機を提供する。

前記処理手段に、セグメント識別マークによって受信したプログラムセグメント を識別する手段を設け、前記セグメント識別マークは少なくともセグメントの番 号によってセグメント識別することができ、これによって受信機が余分のセグメ ントと、連続的な再生に必要なセグメントとを区別できるようにするのがよい。

本発明のもう一つ別の側面によると、プログラム送信最適化システム用のスケジ ューリング装置において、前記装置に、 プログラムを複数のプログラムセグメントに分割する手段と、スケジューリング アルゴリズムに基づ＜冗長シーフェンスによって、前記複数のプログラムセグメ ントのスケジューリングを行う手段と、前記スケジューリングされたプログラム セグメントを、そのプログラムのリクエストをしたユーザーの１台以上の受信機 に送信するための経路を決定する手段とを設け、これによって使用時、前記スケ ジューリングアルゴリズムによって、前記受信機側でプログラムをリアルタイム で連続的に再生ができるように、前記プログラムセグメントのすべてを受信でき るようにしたことを特徴とするスケジューリング装置を提供する。

前記分割手段は、少なくとも一つのセグメントが、使用者が注文したプログラム を最初から再生し始めることができるようになるまでに要する最長の時間に対応 する最長応答時間（ＭＲＴ）以内に送信できるような長さに前記プログラムを分 割するのがよい。

カウント−各ＭＲＴ毎に１ずつ増加する所定の初期整数値、ｘ＝１から、プログ ラムを分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの数とした場合、本発明 のスケジューリングアルゴリズムは、各ＭＲＴ時間内に、カウントモジューロ　 Ｘ＝Ｙの結果を繰り返し計算する工程を含んでおり、使用時、Ｙ−０になる毎に Ｘ番のプログラムセグメントを送信するのがよい。

図面の簡単な説明 発明が容易に理解されるように、添付の図面に基づき、需要対応ビデオシステム 及び方法という形で、プログラム送信最適化システムおよび方法の好ましい実施 例の詳細な説明を行う。これは−例を示しているにすぎない。

図１は需要対応ビデオシステムの好ましい実施例の概略図、 図２は図１の需要対応ビデオシステムをＣＡＴＶ網に応用した場合の機能プロン グを示す、図１よりも詳細なブロック図、 図３は需要対応ビデオシステムのヘッドエンドで用いられる方法工程のフローチ ャート、図４は需要対応ビデオシステムの受信機側で用いられる方法工程のフロ ーチャート、 図５は好ましいスケジューリングアルゴリズムに基づく、ビデオセグメントの送 信手順を表す表、図６は最長反応時間と必要ビデオ送信時間との関係を表すグラ フ。

好ましい実施例の説明 図１は本発明の需要対応ビデオシステムの好ましい実施例を概略的に示す。図１ において、外部非圧縮データは、３５ｍｍフィルム、ビデオテープ等の最も基本 的なフォーマットで、あるいは放送用テレビ送信あるいは衛星送信などの通信リ ンクを介してシステム内に送られる。非圧縮データは、視聴覚プログラムデータ を圧縮するためのメディア圧縮システムｌＯを通される。視聴覚プログラムデー タはＩｎｔｅ１社などの外部ビデオ圧縮サービスを提供している会社で圧縮して もらってもよい。このように外部で圧縮されたデータは記憶配分ノード１２から 直接システム内に送ってもよい、記憶配分ノード１２は圧縮されたビデオデータ を適当な記憶媒体に送る。

システム内には３種類の記憶手段、すなわち長期低速記憶手段１４、長期高速記 憶手段１６、短期高速記憶手段１８がある。圧縮されたビデオデータを異なる種 類の記憶手段に記憶させる機構の構築に際しては、たとえば高速記憶媒体は低速 記憶媒体に比べると高価であるといった商業上の配慮が必要となる。また様々な プログラムを記憶する記憶手段の種類の選択に際しては、どのようなビデオ情報 に対する需要が将来高まるかを予測する必要がある。日常のニュースなどは短期 高速記憶手段１６に記憶させるのがよく、また「風と共に去りぬ」等の映画の古 典は長期高速記憶手段１６に記憶させるべきであろう。人気の落ちた無声映画の ようなまれにしかリクエストのないプログラムは、長期低速記憶手段１４に記憶 させるのがよい。記憶配給ノード１２としては、異なる記憶装置間のデータの流 れを制御するマイクロあるいはミニコンピユータ−が一般的である。

長期低速記憶手段１４としては、磁気テープ、光ディスク等の記憶媒体が挙げら れる。このような記憶手段にはまれにしかアクセスされないプログラムを記憶す るので、取り出すのに人間の手が必要なものであってもかまわない。長期高速記 憶手段１６としては、ジュークボックスタイプの光デイスク記憶装置が一般的で ある。光デイスク記憶手段は高密度の記憶およびランダムアクセスが可能であり 、ジュークボックスタイプのアクセス機構を採用することによって、自動的にプ ログラムを呼び出すことができる。現在入手可能な典型的なこの種の装置として は、ＫＯＤＡＫ社の光デイスクシステム６８００ドライブ／キヤビネントが挙げ られる。短期高速記憶手段１日としては、ＩＢＭ３３８０型が挙げられる。二の 装置を用いれば、デジタル形式で記憶されている圧縮ビデオデータにすばやくラ ンダムアクセスすることができるが、比較的高価な記憶媒体なので、人気の高い ビデオプログラムのグループの記憶だけに用いるようにしてもよい。

スケジューリングおよびルーティング用コンピューター２０は、双方向性のリク エストおよび配給用ネットワークを介してユーザーの受信機２２Ａ、２２Ｂ、２ ２Ｃから送られる特定の視聴覚プログラムに対するリクエストを受け取る。スケ ジューリングおよびルーティング用のコンビエータ−２０は選択されたビデオプ ログラムを取り出し、これを複数の部分に分割し、スケジューリングアルゴリズ ムにしたがって複数のセグメントの送信スケジュールを組み、このスケジュール にしたがって受信機２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ１７）１個以上に送る経路を決める 。これによってリクエストを送った各視聴者はプログラムを即座に連続して見る ことができる。この需要対応ビデオシステムは、周波数多重方式および時分割多 重方式を組み合わせて用いている。ビデオのセグメントの時分割多重化は、スケ ジューリングアルゴリズムにしたがって、スケジューリングおよびルーティング 用コンピューター２０によって制御される。周波数多重化は、スケジューリング およびルーティング用コンピューター２０により加入者向配給用ノード２４を制 御して行う。スケジューリングおよびルーティング用コンピューター２０の処理 能力としては、銀行の現金自動支払い機構のコンピューターと同程度の能力が要 求される。スケジューリングおよびルーティング用コンピューター２０は、加入 者のベースの大きさその他のローディングファクターに応して、１．５−２０５ −２Ｏ０（毎秒Ｘ１００万個の命令）の処理能力があればどのようなコンピュー ターであってもかまわない。

視聴者側の受信機２２としては、システムのヘッドエンドで用いられている周波 数多重化に適合させるために周波数可変能力のあるものを用いる。

受信機には、ビデオセグメントの時分割多重化によって作られた適切なデータパ ケットを受け取るための処理手段を設ける。また受信機２２には受けとったビデ オセグメントを記憶するための緩衝記憶手段を設け、さらに通常は圧縮したビデ オデータを伸長し、テレビ専用スクリーンまたは従来のテレビに映像を映し出す ためのデータ伸長手段を設ける。

図１の需要対応ビデオシステムはアナログあるいはデジタル通信回路のどちらに も用いることができるが、以下に説明する好ましい実施例では、ビデオ配給シス テムは従来のケーブルテレビシステム、すなわちアナログシステムである。下で 説明するシステムの実施例では、主として変調デジタルデータをＣＡＴＶ網を介 して送信しているが、アナログおよび変調デジタル信号を組み合わせたものを用 いる将来のシステムにも対応できる。

本発明のプログラム送信最適化の方法は、デジタルおよびアナログ信号の両方の 送信の最適化を実現させるものである。

従来のＣＡＴＶシステムはほとんど単信（１方向）通信システムなので、エラー が見つかったときにデータを再送信する簡単な方法はない、したがっである種の エラー補正手段が必要になる。しかし幸運なことに、テレビのデータは、正確な 送信が行われたかどうかを確認しなければならないコンピューターのデータとは 異なり、通常その場限りのものである。たとえテレビの画面が２．３フレーム分 乱れたとしても、大半の視聴者はそれが起こったことに気づきさえしないだろう 、したがってビットエラー率はもっとずっと高くてもかまわない、たとえば１０ ．０００データビ、トに付１ビットのエラーは許容範囲内である。この程度の率 では、通常人間の目および脳組織はこのエラービットが与えたビデオへの影響に 気付くことさえできない。はとんどのデジタルモデムのエラー率は１　：１００ ．０００，０００から１：１゜ｏｏｏ、ｏｏｏ、ｏｏｏ程度である。したがって この発明の需要対応ビデオシステムの場合、現在のほとんどのコンピューターデ ータシステムのエラー率の、１，０００−１０，０００倍のエラー率までが許容 範囲である。もちろんエラー率を高めることによって性能の改善はできるが、そ のような改善に視聴者が気付くことはないだろう。

図２は需要対応ビデオシステムをＣＡＴＶ網に用いる場合の好ましい実施例を示 すブロック図である。需要対応ビデオシステムのヘッドエンドには圧縮した状態 でビデオプログラムを送り出す手段が設けである。この手段はそれぞれ長期高速 記憶部１６および短期高速記憶部Ｉ８を構成している、一度だけ書き込んで何回 も読出しができる（ＷＯＲＭ）記憶装置と磁気ディスク記憶装置２８とからなる 。この実施例では圧縮されたビデオデータがデジタル形式で記憶装置に記憶され ており、ビデオプログラムは、記憶媒体中で、システムの仕様に適合したサイズ のビデオパケットに前もって分割しておいてもよい。磁気ディスク記憶装置２８ とＷＯＲＭ装置２６はデータバス３２を介してスケジューリングおよびルーティ ング用コンピューター３０に接続されている。

スケジューリングおよびルーティング用コンピューター３０は、特定のプログラ ムに対する加入者のリクエストに応じて、対応する記憶媒体からビデオプログラ ムを取り出し、このビデオプログラムを複数部分に分割する。上で述べたように 、ビデオプログラムは、システムのスケジューリングの条件に応じて、複数部分 に前もって分割した状態で記憶媒体に記憶させておいて、ビデオプログラムの取 り出しおよび分割処理工程中にコンピューター３０にかかる負荷を減らすように してもよい０次にコンピューター３０は以下に詳細に説明するようにスケジュー リングアルゴリズムにしたがって、ビデオプログラムのセグメントのスケジュー リングを行い、このスケジューリングにしたがってビデオプログラムをリクエス トをした視聴者の１台あるいはそれ以上の受信機にビデオプログラムを送信する ０人気の高いビデオプログラムのグループ（ビデ第１本を再生する時間（ｖＰＴ ）より長い時間、少なくとも１Å以上の加入者から連続的に需要のあるビデオプ ログラム）の場合、スケジューリングアルゴリズムは１回だけ走らせて、それに よってスケジューリングされたパケットをテープドライブ（図示省略）等のシリ アル記録装置に記憶させることによって、コンピューター３０にかかる負荷をさ らに減らすようにしてもよい。

この実施例では加入者向は配給用ノード２４は、スケジューリングおよびルーテ ィング用コンピューター３０で制御される複数のモデム３４からなる。各モデム ３４は、ＣＡＴＶ網３６の各チャンネルに対応した、互いに異なる搬送周波信号 を変調さセで、スケジューリングおよびルーティング用コンピューター３０によ ってバス３２を介してモデム３４に送られたビデオセグメントのデータパケット を送信する。ＣＡＴＶネットワーク３６の各加入者は、リクエストしたプログラ ムに対応するビデオのセグメントのデータパケットを受取り、後でそれを見るた めに記憶させておくための受信機４０を用意する。各受信機４０は、ヘッドエン ドから送られたビデオプログラムのセグメントを記憶させておくためのバッファ ーメモリー４２と、バッファーメモリーに記憶されているビデオのセグメントを 処理して、それを正しい順番で加入者のテレビに送るためのビデオ処理手段から なる。ビデオ処理手段は、コントローラー５２と、ＣＡＴＶｗ４から送られ、受 信機の１個以上のモデム４８によって復調されたビデオセグメントデータパケッ トを捕らえるためのキャプチャーメモリ−４６を備えている。コントローラー５ ２のｆｆｊｌ　ｍにより、ビデオ処理手段は、受は取ったプログラムのセグメン トを、ＰＫＴ　ＩＤ等のセグメント識別子によって識別し、余分な部分は無視し て、キャプチャーメモリー４６に重ね書きする。モデム４８としては、Ｆａｉｒ ｃｈｉｌｄ　Ｍ２Ｏ３等の周波数可変能力のある広帯域モデムが望ましいが、上 で述べたように、ピントエラー率がもっと低い、低級のデジタルモデムを用いて もかまわない。キャプチャーメモリー４６に捕らえられた圧縮されたビデオデー タパケットは、バッファーメモリー４２に記憶される。ここからビデオセグメン トを取り出して、デコンプレッサー５０でデータを伸長させるだけで、プログラ ムをすぐに見ることもできるし、後で見ることもできる。マイクロプロセサーを ベースにしたコントローラー５２によって、受信機４０内のデータの流れおよび ビデオ処理工程を制御する。

ＣＡＴＶシステムの種類によっては、双方向性のデコーダーまたは受信機を設け ることができる。

この種のシステムの場合、受信機４０に操作ボタン５４を設けて、加入者がＣＡ ＴＶネットワーク３６を介して注文できるようにする。しかしＣＡＴＶシステム の大半は単方向性（単信式）なので、加入者は注文を公衆交換電話網（ＰＳＴＮ ）５６を通して行わなくてはならない。ＰＳＴＮ５６を通しての加入者の注文は 口頭で行うようにしてもよいし、他のオンライン加入者ネットワークサービス会 社が提供しているような押しボタン式キーで行うようにしてもよい。

非加入者がシステムから送信されたプログラムを無断で見るのを防ぐための方策 はいくつか考えられる。送信前にモデム３４で標準的な暗号化アルゴリズムをプ ログラムに加えるようにしてもよい。その場合各受信８４０には受け取ったデー タの暗号を解読するためのキーが必要になる。暗号化用および暗号解読用のキー は、自動現金払出し搬用に金融機関がＰ　ＩＮｓを配るのと同じようなやり方で 、加入者に配るようにしてもよい。あるいは別の方法として、ヘッドエンドから 送信される各データパケットの先頭に、加入者−人一人によって異なる受信者Ｉ Ｄ（識別マーク）を付けておいて、特定のビデオプログラムを無断で受信しよう とする者は適合する受信者ｒＤを選ばなくてはならないようにしてもよい。

図２に示した需要対応ビデオシステムは一例にすぎず、本発明の需要に応してビ デオを供給するための方法、システムを実施するためのハードウェアとしては、 上で述べた以外にも様々な種類のものが考えられる。たとえば受信機４０には、 数本のチャンネルから送られてくるデータパケットを同時に受け取るために、数 個のモデムを設けることも可能であり、またビデオセグメントがバッファーメモ リーに圧縮した状態で記憶されている場合は、キャプチャーメモリーは省略する ことができる。この場合ビデオセグメントのデータの伸長は、加入者のテレビに 正しい順番でそれを送るときに行う、さらにヘッドエンド装置または受信機のあ る部分は別の位置に設けてもよい場合がある。たとえばＣＡＴＶシステムに特有 なアーキテクチャ−を考慮すると、受信機のモデムおよびパンファ一部は、ケー フ゛ルネットワークのいわゆる加入者取出し口の一部になるような位置に設け、 他の部分は加入者の建物内に設けるようにすることも可能である。

特定のプログラムのビデオセグメントのデータパケットを、すべての視聴者に対 して同一のチャンネルを介して送信する必要はない。システムのへソドエンド側 で時分割多重方式および多重チャンネルを組み合わせて用いて、各チャンネルの データ率を最小に保つようにすれば、受信側であまり高価なハードを使わないで すむ。ビデオプログラムがどのチャンネルを通って送られているかを判断するた めに、受信機４０でチャンネルを周期的にスキャンするようにしてもよい。さら にこれに加えて、スケジューリングおよびルーティング用コンピューター３０か らのデータを送信するための専用制御チャンネルを設け、各受信機にどのチャン ネルのどのパケットを受け取るべきか指示するようにしてもよい、しかし、ビデ オセグメントのそれぞれにビデオの題名のＩＤと各セグメントのＩＤを付けて、 ヘッドエンドからスケジューリングアルゴリズムにしたがって連続的に送信する ことによって、各受信機が対応する題名のｒＤの付いたビデオセグメントをすべ て受け取って、すでに受け取っている部分は捨てるか重ね書きできるようにした 方がもっと望ましい。

この発明の主要な特徴は、ビデオセグメント送信のスケジューリングに冗長シー フェンスを採用することによって、受信機側でビデオプログラムをリアルタイム で連続的に再生できるスケジュールにしたがって、リクエストされたプログラム のビデオセグメントのすべてを確実に受信できるようにしたことにある。効率的 なスケジューリングアルゴリズムの好ましい形態とその実行方法を以下に詳しく 説明する。

以下の説明において、「最長応答時間、（ＭＲＴ）という言葉は、加入者がビデ オプログラムのリクエストを出してから受信機側で見ることができるようになる までに要する最長の時間を指している。ＭＲＴはシステムがリクエストに応答す るまでにかかる最長の時間をルしている。ビデオ再生時間（Ｖ　Ｐ　Ｔ　）は特 定のビデオプログラムを通常の再生速度で再生するのに要する時間を指す。

ビデオプログラムを構成しているデータをビデオセグメントデータパケットに分 割する場合、各パケットはＩＭＲＴ以内に送信できる長さにしなくてはならない 。ビデオセグメントの再生時間、すなわち各データパケットのスロット長は、Ｉ ＭＲＴ未満にする必要はなく、データパケット送信用の送信媒体を介して送信す る際、Ｉ　ＭＲＴ以内の時間でどの程度の帯域幅が使えるかによって、ＩＭＲＴ より長くてもよい場合がある。スロット長さを可変にして、送信媒体にかかる瞬 間的な負荷やデータ率を調整したり、受信機に要求されるバッファー記憶スペー スの大きさを調節できるようにしてもよい。しかし通常は各システム毎にスロッ ト長さおよびＭＲＴは固定されている。次の説明では、わかりやすくするために スロット長さとＭＲＴを等しくしている。したがって、たとえばビデオプログラ ムが６０分の長さで、ＭＲＴが５分とすると、ビデオプログラムは、それぞれが ５分のビデオセグメントデータに相当する１２の離散データパケットに分割され る。各データパケットにはビデオを見る順に１−ｎ（ｎはＶ　Ｐ　Ｔ／ＭＲＴに 等しい）までの番号が付いている。スケジューリングアルゴリズムの好ましい形 態としては、スケジューリングおよびルーティング用コンピューター３０で制御 されるソフトウェアが挙げられる。スケジューリングプログラムの基本的な流れ を以下に示す。

ＭＲＴを選択した最長応答時間に等し い値に設定する カウンターを初期値Ｏに設定する ＭＲＴの再生時間に対応する大きさを 有するビデオセグメントデータパケッ ト　（ＰＫＴＩ、　ＰＫＴ２．　、　、　ＰＫＴｎ）を取り出す ループ　ＭＲＴに等しい時間の残りの時間待つカウント値に１を加える （カウントモジューロ　１）＝　Ｏな らばＰＫＴＩを送信する （カウントモジューロ　２）＝　Ｏな らばＰＫＴ２を送信する （カウントモジューロ　３）＝　０な らばＰＫＴ３を送信する ラントモジューロ　ｎ）＝　Ｏならば ＰＫＴｎを送信する ループに戻る 注意：　（Ｘ　モジューロ　ｙ）＝（ｘ　＋　ｙ）の残り 上記のスケジューリングアルゴリズムの場合、ビデオセグメントデータパケット は冗長シーフェンスに基づき送信され、各ＭＲＴ時間中に１個以上のデータパケ ットが送信される。各送信はインクリメントタイムｎ−ＭＲＴに始まり、多くの 場合ＭＲＴの大半は実際の送信に費やされる。上記のスケジューリングアルゴリ ズムの場合、ＰＫＴｌは必ず送信されるが、他のパケットはカウントが対応する 値の時に送信される場合もあるし送信されない場合もある。したがって受信機に よってはパケットを連続的に受け取れないこともありうる。たとえばＭＲＴ＝５ ．ＶＰＴ＝６０の場合、パケットは次の順番で送られる ＭＲＴ　受は取った　再生される パケット　パケ・ント Ｉ　ＰＫＴＩとＰＫＴ３　ＰＫＴＩ ２　Ｐ　ＫＴ　２　Ｐ　ＫＴ　２ ３　ＰＫＴ４とＰＫＴ８　ＰＫＴ３ とＰＫＴＩ２ ４　パケットなし　ＰＫＴ４ ５　ＰＫＴ５とＰＫＴ６　ＰＫＴ５ とＰＫＴ７とＰＫＴＩＩ ６　パケットなし　ＰＫＴ６ ７　パケットなし　ＰＫＴ７ ８　ＰＫＴ９とＰＫＴＩＯＰＫＴ８ ９　ＰＫＴ９ １０　ＰＫＴＩＯ 上記手順はアルゴリズムに基づいて行うことができる多くのバケット供給手順の 一例にすぎない。

図６は各ＭＲＴ時間間隔内で送信されたビデオセグメントデータパケットの流れ をグラフで表している。縦軸は各ビデオセグメントの数を、横軸はＭＲＴの間隔 を表している。図６の場合ビデオセグメント数の最大値は３０、ＭＲＴ間隔の数 の最大値は４９であるが、これらの値は任意に決めたものであり、両輪とも無限 に続くようにすることもできる。実際的にはビデオプラグラムを分割したビデオ セグメントの数には限度があるが、ＭＲＴの間隔の数は特定のプログラムに対し て連続して需要のあった時間の関数である。アルゴリズムの連続的な出力を何気 なくみると、パケットの順番はランダムであるように見える。しかし手順は疑似 ランダム的のようであるが、実際はランダムではない。なぜなら再生すべきとき にパケットが受信機に送られていないようなことは決して起きず、また正しい１ ＠番でビデオセグメントを即座に見ることができるようにパケットは受信機に送 られているからである。したがって受信機が特定のパケットを再生する準備をす る頃までには、そのパケットはバッファーメモリーに入っているか、さもなけれ ばその瞬間に受信されるはずである。

上記表の「受は取ったパケン）Ｊの欄には、余分なパケットは含んでいない。こ れは実際にはこれらのパケ・ントは受信機によって捨てられるか重ね書きされる ためである。上記シーフェンスの例では、８ＭＲＴ時間以内に１２個すべてのパ ケットが受信されており、あるパケット、たとえばＰＫＴＩ２はそれを再生すべ き時間よりもずっと前に受信機に受信されている。ＰＫＴＩ２やその他の再生時 間よりも早く受信されたパケットは、再生すべき時間までバッファーメモリーに 記憶しておく、スケジューリングアルゴリズムによって、受信機はパケットを常 にそれを再生すべき時、あるいはそれよりも前に確実に受信することができる。

図６において、ある特定の時点、たとえばＭＲＴ間隔が１２．２４．３６では、 他の時点よりもたくさんのパケットが受信されることがわかる。

このようなときには送信媒体および受信機のバッファーメモリーの負荷が大きく なる。したがってバッファーメモリーの容量はある特定のプログラムのすべての データパケットを記憶できるだけの大きさにするのが望ましい。これによって必 要に応じて後でプロラムを見るために受信機に記憶させておくことも可能になる 。

スケジューリングアルゴリズムと受信機に必要なバッファーメモリーの容量を決 める際には、所定の応答時間（ＭＲＴ）と、リクエストに応じるのに必要な帯域 幅と、受信機内のバッファー記憶手段の設置スペースを考慮しなければならない 。

上で説明したスケジューリングアルゴリズムの利点は、送信媒体を効率的に利用 できることである。

すなわち、たとえばＭＲＴを５分とすると、スケジューリングアルゴリズムなし の場合には、ビデオプログラム全体を最初から５分毎に連続的に送信しなければ ならない。したがって、プログラムの再生時間が６０分とすると、プログラム全 体を１２回送信しなければならないことになる。上記のスケジューリングアルゴ リズムを用いれば、ＭＲＴ５分が達成できるように、送信しなければならないデ ータパックの数は、全プログラムを送信する回数に換頁するとたった３、１２回 にしかならない。

ＭＲＴと送信しなければならないデータ量との関係は、次の「ベストフィツト曲 線」の方程式で表される。

ＬＯＧ　（ＭＲＴ／１５４．９４） 総データはＶＰＴに関連した値である。したがってデータ量３は、ＶＰＴの３倍 、すなわちＭＲＴが５分で、６０分のプログラムの場合は、１８０分に相当する データ量に等しい。図６はＭＲＴと、必要ビデオ送信時間すなわち総送信データ 量との関係を表すグラフである。

上記のスケジューリングアルゴリズムが最も好ましいが、送信効率と必要なバッ ファー記憶装置の容量とのバランスを考慮して、アルゴリズムを変更することも できる。この場合システムの各部品のコストバランスを考えなくてはならない。

受信機のバッファーに高価なものを用いるなら、送信ラインは低コストのもので よい。

スケジューリングアルゴリズムを変更して、ＰＫＴＩを常時は送らないようにす ることもできる。

この場合、ＰＫＴＩおよび他の特定のパケットの送信回数を減らし、これらをリ クエストが出されるまで受信機の記憶部のスペースに記憶させておくようにして もよい。たとえば次のような方法を用いることができる。

各受信機に低容量のバッファーメモリー装置を設け、ビデオプログラムの特定の パケットを受信するために常時通電しておく。たとえば人気のあるビデオプログ ラムが１０本あるとすると、受信機には上記１０本のビデオプログラムのＰＫＴ Ｉを記憶できるようにしておき、前記のスケジューリングアルゴリズムの場合の ように、ＭＲＴ毎にＰＫＴＩを送信するのではなく、所定の間隔でしか送信しな いようにスケジューリングアルゴリズムを設定する。こうすれば、人気のあるプ ログラムのリクエストが出されたときには、すでに１番目のパケットは受信機の バッファーメモリーに記憶されていることになるので、即座にプログラムを見る ことができ、その間にスケジューリングアルゴリズムが実行される。こうするこ とによって、受信機のコストは少し高くなるが、必要な送信帯域幅を大幅に減ら し、また人気のあるプログラムを視聴者に瞬時に提供することができる。

またすべてのリクエストに対して最長応答時間ＭＲＴ以内に送信を開始する必要 がなくなるので、ピーク送信負荷を減らすことができる。少々の送信の遅れを我 慢しさえすれば送信負荷の一層の平滑化が可能である。

次にへ、ドエノド側のコンピューターおよび受信機側での典型的なソフトウェア による制御手順を、図３．４に基づいて説明する。ヘッドエンド側のスケジュー リングおよびルーティング用コンピューターは加入者からのリクエストを受け取 ると、加入者ＩＤ、リクエストされたプログラムのＩＤ、リクエストの時間を記 録する。コンピューターはスケジューリングアルゴリズムに基づいて、リクエス トおよびリクエストの処理が完了するまでの手順を管理する。

通常、数本のプログラムが常時送信されている。

上で述べたように、スケジューリングアルゴリズムは時間の経過とともに異なる データ量を発生させる。異なるプログラムの流れに対するカウントの入力値を互 いにずらした値にすることによって、送信媒体中の総データ量を比較的一定にす ることができる。特定のリクエストがアルゴリズムに入った時点のカウント値に よって、リクエストされたプログラムの送信が完了するまでに、ＩＭＲＴからＩ 　ＶＰＴまでの範囲内の時間がかかる。

ヘッドエンド側のコンピューターは加入者ＩＤ。

タイトルＩＤ、リクエストの時間を記録するとき、リクエストのあったプログラ ムが現在作動しているかどうか判断し、作動している場合は、現在のＭＲＴ時間 の間隔が終了した時点でスケジューリング手順を開始する。もしリクエストのあ ったプログラムが現在作動中でなかったら、コンピューターの内部カウンター（ ソフトウェアカウンターの場合もある）のカウントの初期値を、それぞれ異なる プログラムの流れに対するカウントの入力値がずれた値になるように設定する。

したがって、たとえばプログラムＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄに対して同時にリクエストが出 された場合、４つのリクエストの処理が同時に始まる。しかしアルゴリズムスケ ジューリング手順に入るとき、プログラムＡのカウント値はゼロで、Ｂのカウン ト値は１で、Ｃのカウント値は２で、Ｄのカウント値は３であったとすると、各 ＭＲＴ時間間隔中にそれぞれのプログラムに対して、同し番号のビデオセグメン トではなく、異なる番号のビデオセグメントが同時に送信されることになる。

次のＭＲＴ間隔の開始時点で、コンピューターは上記のスケジューリングアルゴ リズムプログラム手順を開始し、スケジューリングアルゴリズムに基づいて、リ クエストされたタイトルのデータパケットのスケジューリングを行う。またコン ピューターは各データパケットにタイトルＩＤとパケットｒＤを付ける。次にコ ンピューターは空いているチャンネルを選びそのチャンネルに対応したモデムに データツマケントを送り、そこからリクエストを出した受信機に送信する。ヘン ドエノド側ノコンピューターは、このタイトルに対して最後のリクエストが出さ れてから、このタイトルのパケットすべての送信が完了するまで、上記手順を実 行する。コンピューターがすべてのリクエストの処理が完了したと判断すると、 そのプログラムのデータパケットの送信をやめる。

受信機側では、加入者がリクエストを送ると、受信機が送信チャンネルをスキャ ンしてタイトルＩＤを探す。受信機はタイトルＩＤを見つけると、今度はパケッ トＩＤを探し、これらの内バッファー記憶部にまだ記憶されていないパケットを すべて記憶する。すでに受信されているパケットは捨てられ、受信機はリクエス トしたプログラムのすべてのデータパケットを受け取るまで、残りのデータパケ ットを探し続ける。バッファー記憶部に送られたデータパケットは、受信機に直 接送ってすぐにプログラムが見られるようにすることもできるし、後で見るため に記憶しておくこともできる。図４には示していないが、非加入者が無断でデー タを受信するのを防ぐためのアドレスＩＤを、受信機で探すことができるように してもよい。

要求に応じてビデオを供給するための、送信最適化のシステムおよび方法の好ま しい実施例の上記説明から明らかなように、スケジューリングアルゴリズムを用 いることによって、多数の加入者のリクエストに応じて効率的にプログラムを送 信し、所定の最長応答時間内にそのプログラムの再生を開始することができる。

エレクトロニクス、テレビ、通信分野の技術者なら、本発明の基本概念から逸脱 することなしに、上で説明したプログラム送信最適化のシステムおよび方法に、 様々な改良、変形を加えることができることがわかると思われる。たとえば上記 の変形例として、配給システムに光フアイバー網を用いて、例えば飛行機の乗客 の要求に応じてプログラムの提供をすることもできる。さらにこのシステムと方 法は、アナログ通信、デジタル通信、その両方が混じり合ったもののいずれにも 用いることができる。上で説明した要求対応ビデオシステムの場合、ビデオプロ グラムセグメントは圧縮した状態で送信したが、これが本発明の重要な特徴でな いことは明らかであろう。なぜならスケジューリングアルゴリズムだけで送信効 率を大幅に改善することができるからである。このような改良、変形はすべて本 発明の範囲内にあると考えられる。そして本発明の特質は添付の請求の範囲によ って定義するものとする。

外部非圧縮データ ヘッドエンド　コンピューター 受信機 ビデオセグメント番号 最長応答時間（分） 国際調査報告 １＋＋＋１＋＋１ａｌｌ歯１ａＤｅＭＩＩ６Ｍｌｌａ、＊コｒ／Ａｌ＋９１）１ ０Ｑ３ｍ［’ｍ　Ｍ　ＩＮＩ可眸貫兎党鳩】にに釦ｌ闇可凧貫兎見Ｏ■ａａ　世 ＝にＷ【Σ四り匹

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．配給システムを介して多数のユーザーにプログラムを送信する場合その送信 の最適化を行う方法において、 前記配給システムのヘッドエンドにおいて、プログラムを複数のプログラムセグ メントに分割し、前記プログラムセグメントをスケジューリングアルゴリズムに 基づく冗長シークエンスによって送信する工程と、 前記配給システムの受信機側で、 前記送信されたプログラムセグメントを、後で再生するために前記受信機のバッ ファーメモリーに記憶させる工程とからなり、これによって使用時に前記スケジ ューリングアルゴリズムによって、リアルタイムで前記プログラムの連続再生が できるように、使用者の受信機に前記プログラムセグメントがすべて受信される ようにしたことを特徴とする方法。
2. ２．使用者が注文したプログラムを最初から再生し始めることができるようにな るまでに要する最長の時間に対応する最長応答時間（ＭＲＴ）を選択する工程を 含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．プログラムを分割する前記工程において、少なくとも一つのセグメントは１ ＭＲＴ時間以内に送信できるような長さに前記プログラムを分割することを特徴 とする請求項２に記載の方法。
4. ４．前記送信の工程において、前記スケジューリングアルゴリズムに基づいて、 プログラムの第１のセグメント、すなわち最初に再生するセグメントを含むセグ メントの内、１個以上を各ＭＲＴ時間内に送信することによって、使用時第１の セグメントは常に１ＭＲＴ以内に受信機に受信され、これによって第１のセグメ ントを即座に再生できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．配給システムのヘッドエンドにおいて、プログラムセグメントに１から、プ ログラムを分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの番号を付け、通常 の再生時に再生される順番にしたがって前記セグメントに前記番号を付けること を特徴とする方法。
6. ６．カウント＝各ＭＲＴ毎に１ずつ増加する所定の初期整数値、 ｘ＝１から、プログラムを分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの数 とした場合、前記スケジューリングアルゴリズムは、各ＭＲＴ時間内に、 カウントモジューロＸ＝Ｙ の結果を繰り返し計算する工程を含んでおり、使用時、Ｙ＝０になる毎にＸ番の プログラムセグメントを送信することをことを特徴とする請求項５に記載の方法 。
7. ７．ユーザーの識別番号と、プログラムのタイトルの識別番号と、加入者リクエ ストマップの各リクエストの時間を記録する工程と、各リクエストと完了までの 手順をモニターする工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. ８．多数のユーザーにプログラムを送信する場合その送信の最適化を行うシステ ムにおいて、前記システムのヘッドエンド側に、 プログラムを複数のプログラムセグメントに分割する手段と、前記プログラムセ グメントをスケジューリングアルゴリズムに基づく冗長シークエンスによって送 信する手段とを設け、 前記システムの受信機側に、 前記送信されたプログラムセグメントを、後で受信機で再生するために記憶して おくためのバッファーメモリーを設け、これによって使用時に前記スケジューリ ングアルゴリズムによって、リアルタイムで前記プログラムの連続再生ができる ように、使用者の受信機に前記プログラムセグメントがすべて受信されるように したことを特徴とするシステム。
9. ９．システムのヘッドエンドに、プログラムセグメントに１から、プログラムを 分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの番号を付ける手段を設け、通 常の再生時に再生される順番にしたがって前記セグメントに前記番号を付けるこ とを特徴とする方法。
10. １０．システムのヘッドエンドに、送信前に各プログラムセグメントに識別マー クを付ける手段を設け、前記識別マークによって少なくともその番号によってプ ログラムセグメントの識別ができるようにしたことを特徴とする請求項９に記載 のシステム。
11. １１．前記送信手段は、ユーザーがリクエストしたプログラムの再生が始まるま での最長時間に相当する最長応答時間（ＭＲＴ）の各々の間に、前記プログラム セグメント１個以上を送信するようになっていることを特徴とする請求項８また は９に記載のシステム。
12. １２．カウント＝各ＭＲＴ毎に１ずつ増加する所定の初期整数値、 ｘ＝１から、プログラムを分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの数 とした場合、前記スケジューリングアルゴリズムは、各ＭＲＴ時間内に、 カウントモジューロＸ＝Ｙ の結果を繰り返し計算する工程を含んでおり、使用時、Ｙ＝０になる毎にＸ番の プログラムセグメントを送信することをことを特徴とする請求項５に記載のシス テム。
13. １３．プラグラム送信最適化システムから供給されたプログラムを受信する受信 機において、スケジューリングアルゴリズムに基づき前記システムのヘッドエン ドから送信されたプログラムの複数のプログラムセグメントを記憶するバッファ ー記憶手段と、前記バッファー記憶手段に記憶されている前記プログラムセグメ ントを処理して、再生を行うために正しい順番で前記セグメントを供給するため の処理手段とを設け、これによって使用時、前記スケジューリングアルゴリズム によって、前記受信機側でプログラムをリアルタイムで連続的に再生ができるよ うに、前記プログラムセグメントのすべてを受信できるようにしたことを特徴と する請求項１３に記載の受信機。
14. １４．前記処理手段に、セグメント識別マークによって受信したプログラムセグ メントを識別する手段を設け、前記セグメント識別マークは少なくともセグメン トの番号によってセグメントを識別することができ、これによって受信機が余分 のセグメントと、連続的な再生に必要なセグメントとを区別できるようにしたこ とを特徴とする受信機。
15. １５．前記処理手段に、プログラム送信最適化システムから送信された圧縮され た状態のプログラムセグメントの伸長を行うためのデータ伸長手段を設けたこと を特徴とする請求項１３または１４に記載の受信機。
16. １６．プログラム送信最適化システム用のスケジューリング装置において、前記 装置に、プログラムを複数のプログラムセグメントに分割する手段と、スケジュ ーリングアルゴリズムに基づく冗長シークエンスによって、前記複数のプログラ ムセグメントのスケジューリングを行う手段と、前記スケジューリングされたプ ログラムセグメントを、そのプログラムのリクエストをしたユーザーの１台以上 の受信機に送信するための経路を決定する手段とを設け、これによって使用時、 前記スケジューリングアルゴリズムによって、前記受信機側でプログラムをリア ルタイムで連続的に再生ができるように、前記プログラムセグメントのすべてを 受信できるようにしたことを特徴とするスケジューリング装置。
17. １７．前記分割手段は、少なくとも一つのセグメントが、使用者が注文したプロ グラムを最初から再生し始めることができるようになるまでに要する最長の時間 に対応する最長応答時間（ＭＲＴ）以内に送信できるような長さに前記プログラ ムを分割するようになっていることを特徴とする請求項１６に記載のスケジュー リング装置。
18. １８．プログラムセグメントに１から、プログラムを分割してできたセグメント の数に等しい数ｎまでの番号を付ける手段を設け、前記番号は通常の再生時に再 生される順番にしたがって前記セグメントに付けるようにしたことを特徴とする スケジューリング装置。
19. １９．カウソト＝各ＭＲＴ毎に１ずつ増加する所定の初期整数値、 ｘ＝１から、プログラムを分割してできたセグメントの数に等しい数ｎまでの数 とした場合、各ＭＲＴ時間内に、前記スケジューリングアルゴリズムの結果 カウントモジューロＸ＝Ｙ を繰り返し計算する手段を設け、使用時、Ｙ＝０になる毎にＸ番のプログラムセ グメントを送信することをことを特徴とする請求項１８記載のスケジューリング 装置。
20. ２０．前記分割手段によって、圧縮されたプログラム記憶手段からプログラムセ グメントを取り出し、前記プログラムを前記複数のセグメントに対応して分割し た状態で記憶させることを特徴とする請求項１６に記載の装置。