JPH09135433A

JPH09135433A - デジタル化されたパフォーマンスの表示を所定の間隔で提供する方法

Info

Publication number: JPH09135433A
Application number: JP8244355A
Authority: JP
Inventors: Shenze Chen; シェンゼ・チェン; Manu Thapar; マヌー・サパー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1997-05-20
Also published as: EP0766473A2; US5721823A; EP0766473A3

Abstract

(57)【要約】【課題】近似ビデオ・オンデマンド・システムにお
いて、記憶スペースを有効に使用して、システム・コス
トを減少させる。【解決手段】デジタル化されたパフォーマンスの表示を
所定の間隔で提供する方法であって、１つのパフォーマ
ンス・リクエストにつき必要とされる並行ストリーム
を、パフォーマンスの継続時間および間隔の頻度の関数
として定義する。装置の容量が少なくとも１つのデジタ
ル化されたパフォーマンスの既知の割当て分に適応する
ように、少なくとも１つのデジタル記憶装置を選択し
て、上記装置上のデータが上記パフォーマンスの第１の
ストリームから始まって順次に読み出されるように、上
記デジタル記憶装置にデータを配置する。上記装置から
データを読み出し、受け取られる伝送がオリジナルの上
記デジタル化されたパフォーマンスのデジタル変形であ
るように、上記デジタル化されたパフォーマンスを伝送
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル化され
たパフォーマンスのレイアウトに関し、特に、近似ビデ
オ・オンデマンド(NVOD)・システムの帯域幅および記憶
媒体を最適化する方法に従って非常に効率的なサーバ・
システムを生む、記憶媒体上のパフォーマンスのレイア
ウトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近似ビデオ・オンデマンド(near video
on demand)すなわち「NVOD」は、真のビデオ・オンデマ
ンドとは異なったサービスを顧客に提供する。真のビデ
オ・オンデマンド(true video on demand)すなわち「TV
OD」は、顧客のリクエストに直ちに応答することができ
るサーバを必要とする。顧客が任意に選択された映画ま
たは番組を直ちに得られると期待するだけでなく、真の
「オン・デマンド」システムは、ビデオカセット・レコ
ーダーが視聴者に、視聴者の気まぐれで早送りや早戻し
または停止を行わせるのとほぼ同様に、顧客に視聴経験
のすべての観点を制御できるようにする。顧客のリクエ
ストはランダムにサーバに到着するので、全く予測でき
ない記憶サブシステム上の入力出力ワークロードを生じ
させる。しかし典型的に近似ビデオ・オンデマンドは、
定期的に例えば１０分毎に番組を放送する。顧客が番組
の放送の始まりを逃す場合、通勤者が次に予定されるバ
スをただ待つだけであるのとほぼ同じように、顧客は次
の放送間隔までの短い間隔を単に待つことがありうる。
予定されるパフォーマンスの間隔を提供することによっ
て、近似ビデオ・オンデマンド・サーバは顧客に、放送
間隔に等しい増分で所与のパフォーマンスに前後に移動
する能力を与える。１０分の放送間隔の上記の例を使用
するならば、顧客はずらされた開始ストリームの間に単
にジャンプすることによって、１０分の増分で前後にジ
ャンプする。近似ビデオ・オンデマンドの特性は顧客に
とって望ましいが、顧客に真のビデオ・オンデマンドの
全ての瞬時の制御機能を提供するわけではない。驚くに
は当たらないが、消費者は真のビデオ・オンデマンドに
支払うほど多額のお金を近似ビデオ・オンデマンドのた
めに支払うつもりはない。従って効果的に競争するため
に、近似ビデオ・オンデマンドを真のビデオ・オンデマ
ンドよりも安く提供しなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】サーバのコストを制御
することは、競争力のある価格が付けられるサービスを
保証する最も効果的な方法の１つである。ディスクのコ
ストはシステム・コストの大きな割合を占めるので、デ
ィスク・スペースを効果的に使用し、システム・コスト
を減少させる方法が求められている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の課題は、次の
方法によって解決される。

【０００５】デジタル化されたパフォーマンスの表示を
所定の間隔で提供する方法は、１つのパフォーマンス・
リクエストにつき必要とされる並行ストリームを、パフ
ォーマンスの継続時間および間隔の頻度の関数として定
義するステップと、装置の容量が少なくとも１つのデジ
タル化されたパフォーマンスの既知の割当て分に適応す
る、少なくとも１つのデジタル記憶装置を選択するステ
ップと、上記デジタル記憶装置上のデータが上記パフォ
ーマンスの第１のストリームから始まって順次に読み出
されるように、上記デジタル記憶装置にデータを配置す
るステップと、上記装置からデータを読み出すステップ
と、受け取られる伝送がオリジナルの上記デジタル化さ
れたパフォーマンスのデジタル変形であるように、上記
デジタル化されたパフォーマンスを伝送するステップと
を含む。

【０００６】発明はここで、ディスク帯域幅の効率的な
使用を支援するビデオ・データのレイアウト方法を提供
する。加えてここで教示されるビデオ・レイアウト方法
は、順次ディスク・アクセス、および必要とされる放送
の帯域幅とディスク帯域幅との効果的な整合を提供す
る。ここで教示される方法はさらに、ディスク帯域幅を
最適に使用するための、発明者によってセグメント・グ
ループ・ペアリング(SGP)およびディスク・ペアリング
(DP)と呼ばれる２つの方法を含むいくつかの代替のレイ
アウト方法を提供する。発明はまた、帯域幅が節約され
るリクエスト起動の放送のモデルを提供する。上記の利
点は、ここで教示されるビデオ・レイアウト方法のいく
つかの基本的な方針(tenets)を前もって取り決めること
によって実現される。具体的には、パフォーマンスまた
は番組の長さが決定され、所望の放送間隔が選択され
る。番組の長さと放送間隔との間の関係に基づいて、１
映画あたりの放送ストリームの数が決定される。「映
画」、「ビデオ」、「パフォーマンス」の用語は交替可
能に使用されて、デジタル形式で表され、伝送されうる
指定可能な長さの任意の仕事またはパフォーマンスを意
味する。さらに、ここで与えられる例の多くはディスク
・タイプの記憶媒体に言及するが、ここで教示される発
明を実践するためにテープまたはコンパクトディスク
(ＣＤ)のような任意のデジタル記憶装置を使用すること
ができる。

【０００７】発明はさらに、１つのディスクあるいはRA
ID(Redundunt Array of Inexpensive Disks)装置が１つ
の全体のパフォーマンスを含むレイアウト方法を提供す
る。真のビデオ・オンデマンド・システムでは、典型的
に、映画はロードのバランスのために多数のディスクを
横切ってストライプ状にされる。これは、人気のある映
画が１つのディスクをボトルネック(bottleneck)にする
ことを妨げる。しかし近似ビデオ・オンデマンドでは、
１つの映画の入力/出力(I/O)ワークロードは、視聴者の
要求(リクエストの例)によってではなく、ただ放送間隔
によってのみ決定される。従って、ひとたび１つの映画
の放送繰り返し間隔が決定され、１つのディスクが帯域
幅の必要条件を満たすことができるならば、１つの映画
を１つのディスク上に配置しても、真のビデオ・オンデ
マンドの場合に見られるような「ボトルネック」問題を
引き起こすことはない。放送繰り返し間隔の決定は多く
の要因に依存し、人気のある映画をより人気の低い映画
よりも頻繁に放送することがもっともであるので、要因
のうち重要なものは所与の映画の人気である。

【０００８】１つのディスクで帯域幅の必要条件を満た
すことができない場合には、この方法を容易に拡張し
て、１つの映画を２またはそれ以上のディスクに格納
し、多数のディスクの総計の帯域幅を使用して必要条件
を満たすことができる。帯域幅の必要条件がディスクの
帯域幅よりも十分に小さい場合には、その方法を拡張し
て１つのディスクに多数の映画をはさみ込み(interleav
e)、ディスクの帯域幅を十分に利用することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】ここで述べられる図面はそれぞれ
の図の対応する数字を用いて番号付けされ、同じ数字を
使って同じ構造を表している。

【００１０】ディスクは512バイトの典型的な論理ブロ
ックサイズをもつ一連の貯蔵器(repository)論理ブロッ
クであると考えることができる。連続した論理ブロック
は、通常、欠陥ブロックやシリンダーおよびトラックの
ゆがみ(skews)を除いて、連続した物理ブロックにマッ
プされる。セグメントは１つの入力/出力リクエストの
データ転送のサイズとして定義され、多数の論理ブロッ
クを含みうる。図１は、複数のセグメントが１つのデジ
タル化された映画またはその他のパフォーマンスを含
む、ディスク上のセグメントのレイアウトを図示する。
発明のレイアウト方法10は１つの映画を複数のセグメン
トに分割して、図１で示される順序に従ってこれらのセ
グメントをディスク上に配列させる。

【００１１】この図１に示される方法に従って、セグメ
ント「0」100の後に、セグメント「n」110、セグメント
「2n」120、セグメント「3n」130、...、セグメント
「(k-1)n」140が続き、次にセグメント「1」150等が続
く。

【００１２】変数ｎは、各々のストリームの１つの繰り
返し間隔の間に再生されるセグメントの数であり、変数
ｋは１つの映画の同時または並行の放送ストリームの数
であり、ｋは映画の全長(L)を放送繰り返し間隔(t)で割
ることによって決定される。

【００１３】１つの映画が放送されるとき、ディスクま
たはその他のデジタル記憶媒体は、最初の論理ブロック
l00からセグメント毎に最後のセグメント(図１の「kn-
1」290)まで順次に読み込まれ、それからディスクアー
ムがディスクの始まりまで移動して戻り、アクセス・パ
ターンが繰り返される。このように、ディスクアームは
最も外側のトラックから最も内側のトラックまでディス
ク表面を横切って繰り返し掃引(sweep)し、データを順
次読み出す。この技法は最も内側から最も外側のトラッ
クへのシークだけを除いて、ディスクのシークを排除す
る(記憶装置がディスクである場合)。

【００１４】１つの映画を１つのディスクに格納するこ
とは、放送の単純な管理を供給する。１つの映画を放送
するために１つのディスクだけがロードまたはリロード
されればよい。ディスクの失敗は、たった１つの映画の
放送の損失だけを生む。現在のレイアウトの実施のよう
に、複数の映画が多数のディスクを横切ってストライプ
状にされた場合、映画の残りは必ずしも達成されない。

【００１５】レイアウト・システムは、NVODサーバを多
くの映画またはその他のデジタル化された番組を同時に
放送するようにモデル化する。各々の映画は異なったビ
ット速度をもち、間隔を繰り返すことができる。映画お
よびその繰り返し間隔が与えられると、この映画のスト
リームの数は下記の例のように計算することができる。

【００１６】

【数１】

【００１７】各々のストリームについて、ある量のバッ
ファ空間が図５に表されるようにシステム・メモリに割
り当てられる。

【００１８】１ストリームあたり複数のバッファを使用
することができる。バッファの数が多ければ多いほどス
トリームが中断されない確実性が増えるが、システムの
コストが大きくなる。１ストリームあたり２つのバッフ
ァが最小限であり、従って最も経済的である。図５は、
ここで教示されるNVODシステムで有用な任意の放送スト
リームの「ピンポン(ping pong)」バッファ20として動
作する一対のバッファを示している。第１のバッファ32
0が分配ネットワークにデータを伝送している間、第２
のバッファ330がディスクから満たされる。第１のバッ
ファ320が伝送を終了すると、システムは第２のバッフ
ァ330に切り替え、読み出しコマンドを発行して現在解
放された第１のバッファ320を満たす。

【００１９】１つのセグメントの伝送時間Ｔは、セグメ
ント・サイズＳおよび伝送速度ｒに依存する。

【００２０】

【数２】

【００２１】１つの繰り返し間隔の間に再生されるセグ
メントの数は次式で与えられる。

【００２２】

【数３】

【００２３】再び図１を参照して、セグメント０および
ｎは１つのストリームの中で１０分離れている。ｋ個の
セグメントのデータの順次読み出しを、「サービス・ラ
ウンド」と考える。例えば、セグメント０、ｎ、...、
(k-1)nの読み出しが１つのサービス・ラウンドを構成す
る。図１は、ｎ個のサービス・ラウンドを示している。
図６は、２つのサービス・ラウンド30および40をそれぞ
れ示している。各々のサービス・ラウンド30、40内で、
各々のセグメントの読み出しは同一の映画の異なったス
トリームに属している。前後のすなわち「ピンポン」特
性のため、各々のサービス・ラウンドはバッファ再生時
間Ｔ内で終了しなければならない。各々のサービス・ラ
ウンドは、正確にＴ期間の境界(図６の420)で始まる(す
なわち、I/Oリクエストが発行される)。このように、デ
ィスクアームは、論理ブロック０(最も外側のゾーン)か
ら、映画に当てられる最後の論理ブロック(最も内側の
ゾーン)までｔ分(ここでt=nT)で掃引し、そして論理ブ
ロック０へジャンプして戻り、再び掃引する。このよう
に変数ｎはまた、一回の掃引の中のサービス・ラウンド
の数を表す。

【００２４】任意のサービス・ラウンドの間、任意の所
与のサービス・ラウンドの中のｋ個のセグメントの検索
は、サービス・ラウンド期間Ｔよりも早く終わることが
ある。図６を参照して、この場合図５に示されるような
「ピンポン」構造で次のデータ転送のために利用可能な
バッファが存在しないので、ディスクはアイドル状態14
5である。ここで議論されないが当業者には明らかな予
測可能な結果を伴って、他の付加的なバッファが加えら
れてもよいことはもちろんである。最適化された設計
は、ディスクの帯域幅を十分に利用するためにこのアイ
ドル期間を最小限にしなければならない。幸い、教示さ
れる発明は順次ディスク・アクセスを提供するので、ｋ
個のセグメントの検索の時間は、ディスク・シークタイ
ムおよび回転の待ち時間によってではなく、基本的にデ
ィスクのデータ転送時間によって決定され、従って多く
のTVODシステムで見られるようなランダム・アクセスよ
りも予測可能である。

【００２５】帯域幅の必要条件図１ないし図３に集合的に示されるような上述のモデル
で、ディスクはｋ個のセグメントをＴ時間毎に順次に読
み出すことを要求される。これはディスクまたはその他
のデジタル記憶装置に、以下の最小限の持続する順次読
み出しの帯域幅を与えることを要求する。

【００２６】

【数４】

【００２７】高いディスク容量は、内側のゾーンよりも
外側のゾーンでより高い帯域幅を与えるゾーン・ビット
記録技法を用いて実現される。(単にディスクの平均の
帯域幅ではなく)ディスクの内側のゾーンの帯域幅が上
記の必要条件を満足しなければならない。

【００２８】

【数５】

【００２９】例１：カレント・ドライブのうちの１つの
持続する順次読み出しのディスク帯域幅は、それが内側
あるいは外側のゾーンをアクセスしているかに依存し
て、5.1から6.9MB/secまでの範囲をとる。これは、１つ
のそのようなドライブが３Mb/secの速度でコード化され
る２時間の映画を最低８．８分間隔で放送する支援を可
能にする。映画が５分間隔で放送されるならば、２つの
ディスクが必要とされる。

【００３０】容量の必要条件Ｌ分の映画を１つのディスクに格納するための容量の必
要条件は簡単である。

【００３１】

【数６】Ｃ = Ｌｒ (6)

【００３２】例えば４ギガバイトのドライブは、３Mb/s
ecの速度でコード化される３時間の映画、または４Mb/s
ecの速度でコード化される２．２時間の映画を格納する
ことができる。

【００３３】映画の格納と放送のためのそのような帯域
幅と容量の必要条件を使って、要求されるディスク・ス
ペースを最も経済的に適応させるディスクを選択するこ
とができる。余分なディスク帯域幅または容量は無駄で
ある。必要条件を越える帯域幅をもつディスクは、より
長いアイドル期間をもつ(図６に示されるような145)。
また複数のディスクは均質である必要はない。高速なデ
ィスクは、高いビット速度の映画、またはより短い繰り
返し間隔の映画を格納することができる。より遅いディ
スクは低いビット速度の映画を格納することができる。
従ってシステム管理者は既存のディスク・ドライブを運
用する(leverage)際に、より大きい融通性を行使するこ
とができる。

【００３４】バッファの必要条件上述された例は、(各々の映画でなく)各々のストリーム
について、ディスクのI/O転送サイズと等しいバッファ
・セグメント・サイズＳをもつピンポン・バッファを仮
定する。サイズＳは、所与の映画のビット速度について
サービス・ラウンド期間Ｔを直ちに決定する(方程式２
を参照)。推薦されるセグメント・サイズの１つは、128
キロバイトである。より小さいＳはより低いバッファ・
コストをもたらすが、より多くのI/Oリクエスト、割込
み、コンテキスト(context)の切り替えが生成され、よ
り高いCPUとI/Oチャネルの利用をもたらすので、システ
ムの諸経費を増やすことがありえる。もちろんそのよう
なあらゆるトレードオフは慎重に評価されなければなら
ない。

【００３５】放送繰り返し間隔の変更任意の所与の映画の放送繰り返し間隔は、日や週の異な
った時間で変わる場合が時々ある。例えば映画は、午後
は夜(需要がより低いとき)よりも長い繰り返し間隔で放
送されることがある。ここで述べられたビデオ・レイア
ウト方法を使用すれば、レイアウト方式をそのままにし
て放送繰り返し間隔ｔを変えることは簡単である。具体
的には、ディスクがここで教示される方法に従って放送
繰り返し間隔ｔを支援することができるように配置され
るならば、同一のディスクを使用して、各々のサービス
・ラウンドでいくつかのセグメントをスキップすること
によって2t、3t、...、(k-2)tの間隔で放送を支援する
ことができる。例えばカレント・ドライブは、３Mb/sec
の速度でコード化される２時間の映画を10分間隔(t=1
0；k=12)で放送することを支援することができる。図２
を参照して、10分毎の放送は、ディスクアームがブロッ
ク0からブロック12n-1まで読み出し、10分毎に最も外側
のブロック0に戻ることを要求する。

【００３６】需要の低い午後の時間に例えば30分間隔(k
=4)で放送するためには、図２に示されるような同一の
ディスク・レイアウトが単にいくぶん違って読み出され
る。アームは10分で一回の掃引を実行するが、サービス
・ラウンド毎に選択されたセグメントだけが読み出され
る。第１の掃引１２はセグメント0、3n、6nおよび9nを
読み出させ、その後1、3n+1、6n+1および9n+1、それか
ら2、3n+2、6n+2と9n+2と続き、最後のセグメントの読
み出し10n-1まで続く。第２の掃引１４(図３)はセグメ
ントn、4n、7n、10nを読み出しをもち、その後n+1、4n+
1、7n+1、10n+1、そしてn+2、4n+2、7n+2および10n+2と
続き、同様に最後のセグメントの読み出し11n-1まで続
く。第３の掃引１６(図４)は、セグメント2n、5n、8nお
よび11nの読み出しをもち、その後セグメント2n+1、5n+
1、8n+1および11n+1と続き、同様に最後のセグメントの
読み出し12n-1まで続く。

【００３７】上記の読み出しパターンは３掃引毎に繰り
返す。このように各々のサービス・ラウンドＴで、４つ
のセグメントだけが読み出され、各々のセグメントは３
掃引毎に一回読み出される。各々の掃引には10分(繰り
返し間隔)かかるので、新しいストリームは30分毎に始
まる。これは、30分間隔での映画の放送を保証する。

【００３８】ディスク帯域幅の必要条件の整合これまでの例は、１つの映画が１つのディスクに配置さ
れる状況での方法の適用を説明してきた。他の状況で、
利用可能なディスク帯域幅を放送の帯域幅の必要条件と
最良に整合させるために、１つの映画が複数のディスク
に、あるいは複数の映画が１つのディスクに配置される
べきである。

【００３９】１つの映画の複数のディスク上への配置１つのディスクが、１つの映画の帯域幅または容量の必
要条件のどちらかを満たすことができない場合、その映
画を格納するために２またはそれ以上のディスクが必要
とされる。どれだけのディスク容量が必要であるかを決
定することは、簡単な仕事(task)である。１つのディス
ク容量が全体の映画を保持するに不充分である場合、付
加のディスクスペースが必要とされる。典型的に、MPEG
-2の映画ストリームは1.5ないし8Mb/secの範囲の速度で
コード化される。1995年のディスク技法で、8Mb/secの
速度でコード化される2.5時間の映画を保持することが
できる9GBのディスクがすでに利用可能である。従っ
て、もはや容量が重大な制限を持ち出すことはありえな
い。

【００４０】先行技術のディスク・ドライブの現在の状
態は、ここで表される基本のレイアウト方法に従って、
3Mb/secでコード化される映画を最低８.８分間隔で放送
する帯域幅を支援することができるにすぎない。８.８
分より短い間隔の場合、２またはそれ以上のディスクを
用いることがありえる。例えば4GBの１つの映画を５分
間隔で放送したい場合、次のことが可能である。

【００４１】1)２つの４GBのディスクを使用し、各々の
ディスクは１つの放送を10分間隔で支援するように個々
に構成される。２つのディスクは、５分のオフセットで
再生し始めるように同期させられる。

【００４２】2)２つの２GBのディスク使用し、ディスク
１にセグメント0、2n、4nを配置し、ディスク２にセグ
メントn、3n、5n、...を配置することによって、その映
画を２つのディスクにストライプ状にする(図２を参
照)。２つのディスクの帯域幅は必要条件を満たすよう
に総計されるので、２つのディスクは同時に掃引を始め
る。

【００４３】上記の２つの方法のうちの第１のものは２
倍の記憶容量を必要とするが、１つのディスクが失敗す
るとき、システムはより長い繰り返し間隔ではあるが依
然として映画を放送し続けるいう意味で、それはフォー
ルト・トレランスを与える。方法２はシステム・コスト
を引き下げることができるが、もし１つのディスクが失
敗すると全体の映画が中断する。

【００４４】複数の映画の１つのディスクへの配置上記に示された例に対比して、ディスクの帯域幅および
容量が１つの映画を放送するのに必要とされる帯域幅を
越える場合、いくつかの選択肢が利用可能である。1)帯
域幅を十分に利用するために、複数の映画が１つのディ
スク上に配置されうる。2)より低い帯域幅と容量をも
つ、よりコストが低いディスクを選択する。

【００４５】上記で、カレント・ドライブは、3Mb/sec
の速度でコード化される２時間の映画の10分の繰り返し
間隔での放送を容易に支援できるということが説明さ
れ、それは提案された基本のレイアウト方法を使用する
ことによってそのような１つのディスクが１２の映画ス
トリームを支援できることを意味する。複数の映画が30
分間隔で放送され、１つの映画につき４つのストリーム
(k=4)を生じさせる場合、上述の放送方法を用いて同一
のディスク・レイアウト方法を10分間隔で使用して、映
画を30分間隔で放送することができる。しかし利用可能
なディスク帯域幅の67%は不十分に利用されるすなわち
無駄になる。ある映画が例えば30分毎に１回よりも頻繁
には放送されないと分かっている場合は、３つまたはそ
れ以上の映画を１つのディスクに配置して、ディスク帯
域幅を十分に利用することができる。平均の映画の長さ
が２時間の場合(例えば１映画あたり2.7GB)、9GBのドラ
イブが３つの映画を保持するために使用されうる。ここ
で教示される基本のレイアウト方法を用いると、映画
は、所定の長さの交替するセグメント連続に「はさみ込
まれる(interleaved)」または配置される。図７はここ
で教示される発明に従う代替のレイアウト方法を示し、
そこでA510、B520およびC530と示される３つの映画から
の映画のセグメントがそれぞれ「はさみ込まれてい
る」。

【００４６】各々のサービス・ラウンドＴの間、12個の
セグメントがディスクから読み出され、各々の映画から
４個のセグメントが読み出される。例えば第１のサービ
ス・ラウンド770は、映画A510から第１の４個のセグメ
ントの組640、映画B520から第２の４個のセグメントの
組650、そして映画C530から第３の４個のセグメントの
組660を含む。さらに図７は、複数の映画の長さが必ず
しも同じある必要はないことを示している。１つのスト
リームが映画の最後のセグメントを読み出し、表示する
と、それは止まって(30分の境界の)次の開始時間を待
つ。大きい容量のドライブを使用することによって、９
GBのドライブは１メガバイトあたりの値段について２ま
たは４GBのドライブよりも安いので、システム・コスト
を下げることができる。

【００４７】ディスクの最適化方法上述し、共に図で示したように、ここで教示される発明
は近似ビデオ・オンデマンド(NVOD)サーバのための基本
のレイアウト方法を提供する。基本のレイアウト方法に
基づく更なるレイアウト方式もまたここで教示される。
ゾーン・ビット記録技法を用いると、ディスクの外側の
ゾーンは、内側のゾーンよりも高い帯域幅をもつ。前述
したように、基本のレイアウト方法の算出は内側のディ
スク帯域幅に基づかなければならない。外側のゾーンに
アクセスするためのアイドル期間は内側のゾーンよりも
長いので、外側のゾーンのより大きい帯域幅は無駄にな
るという含みがある。表１は、カレント・ドライブにつ
いて測定された持続する順次の帯域幅をまとめたもので
ある。最も外側のゾーンの帯域幅は最も内側のゾーンよ
りも３５％高いことがありえる。

【００４８】

【表１】

【００４９】代替の実施例：セグメント・グループ・ペ
アリング(SGP)方法セグメント・グループ・ペアリング(SGP)50では、図８
に示されるように、外側のゾーン780のｍ個のセグメン
トのセグメント・グループが、内側のゾーン790のｋ−
ｍ個のセグメントのセグメント・グループと対にされ
る。概念上ペアリングの考えは、外側のトラックが内側
のトラックと対にされる「トラックのペアリング」と類
似している。しかしセグメント・グループは異なった方
法で定義されうる。例えば、図８のｋ個のセグメントの
第１の列(１つのサービス・ラウンドを表す)は、２つの
グループｍおよびｋ−ｍに分割され、それによってセグ
メント・グループの対ｍおよびｋ−ｍを含むことができ
る。２つのセグメント・グループはディスク上の外側の
ゾーン780にグループｍ、内側のゾーン790にグループｋ
−ｍというように配置される。当業者にはその他のペア
リング方法も明らかであろう。ここでの議論は例示のた
めであり、発明の適用を制限するものではない。

【００５０】セグメント・グループ・ペアリングの使い
方セグメント・グループ・ペアリングを利用するレイアウ
ト方法は以下のように使う。

【００５１】各々のサービス・ラウンドＴの間、ディス
クアームは、外側のゾーン(ｍ)780の第１のグループを
読み出す。それからアームは、内側のゾーン790の対に
されたグループに向かってその進路をシークする。回転
待ち時間の後、アームは第２のグループ(ｋ−ｍ)を読み
出し、それから外側のゾーンに戻って次のグループをシ
ークし、次のサービス・ラウンドを待つ。全体のトレー
ドオフは、外側のゾーンのより高い帯域幅による減少さ
れた伝送時間に対する１サービス・ラウンドあたり２つ
のシークと回転待ち時間である。全体の持続する実効帯
域幅が内側のゾーンの帯域幅よりも高いならば、基本の
順次読み出し方法よりもセグメント・グループ・ペアリ
ングのレイアウトのほうが好ましい。利点が得られず、
全てのものが等しいと仮定する場合、基本のレイアウト
が使用されるべきである。

【００５２】どのレイアウト方法が最適であるかを決定
するために、BmaxおよびBminをディスクの最も外側と最
も内側の帯域幅とし、MAX_SEEKとMAX_ROTを最大のシー
ク時間および回転待ち時間とする(注意：これは最悪の
場合の筋書きである)。SGP方法を使用することによって
実現可能な実効帯域幅は、２つのグループのデータ転送
時間と２つのシークおよび２つの回転待ち時間の時間を
含む、グループ対を読み出すために使用される時間で除
されるグループ対のサイズによって与えられる。

【００５３】

【数７】

【００５４】ここでＳkは、グループ対について転送さ
れるデータ・サイズを与える。上記の方程式から、Ｓk
が大きいほどBeffが良くなることが明らかである。所与
のｋ(方程式(1)によって示されるように、映画の長さＬ
と放送繰り返し間隔ｔによって決定される)の場合、こ
れはより大きいバッファ・サイズＳを意味する。

【００５５】例２：カレント・ドライブについて、Bmax
= 6.9MB/sec、Bmin = 5.1MB/sec, MAX_SEEK = 16.5ms,
MAX_ROT = 8.34msである。t=10分の２時間の映画放送
について、我々が図１のそれぞれの列を等サイズの２つ
のグループに分割するならば(m/k=0.5)、SGP方法による
実現可能な実効帯域幅は以下の通りである。

【００５６】

【表２】

【００５７】上記で、基本のレイアウト方法が、128K
(または64Kでも)のセグメント・サイズで最大5.1MB/sec
のディスク帯域幅を利用できることが示されている。表
２は、SGP方法がディスク帯域幅の利用に関して基本方
法よりもよい仕事を行うことができるが(上記の場合で
５％の改善)、バッファの必要条件を２倍にするコスト
がかかるという結論を支持する。メモリ対ディスク帯域
幅のトレードオフが考慮されるべきである。

【００５８】代替の実施例：ディスク・ペアリング(DP)
方法ここで教示される基本レイアウトの別の派生は、図９の
いわゆる「ディスク・ペアリング」すなわち「DP」方法
55である。DP方法55は、より高いビット速度をもつ映画
Ａを２つの同質なディスク60、65の外側ののゾーン78
0、785に配置し、より低いビット速度をもつ第２の映画
Ｂを、これらの２つのディスク60、65の内側のゾーン79
0、795に配置し、与えられた両方の映画は同じ繰り返し
間隔ｔで放送される。具体的にDP方法は、映画Ａの第１
の半分780(すなわち図１のセグメント・シーケンスの第
１の半分)をディスク1の60に配置し、最も外側のゾーン
から始まってディスク1の60の最も内側のゾーンにある
映画B790の第１の半分へ続く。ディスク2の65は、映画
Ａの第２の半分を含み、最も外側のゾーン785から始ま
って、内側のゾーン795の映画Ｂの第２の半分が続く。
両方のディスクは、前述したように始めから終わりまで
掃引パターンを繰り返す。ディスクの掃引時間は、映画
の長さおよびビット速度に関係なく、放送繰り返し間隔
ｔに等しい。従ってシステムは、２つのディスクの掃引
開始時間がt/2分のオフセット離れて設定される場合に
適切に動作する。ディスク１が外側のゾーンから映画Ａ
のデータを転送する間、ディスク２は内側のゾーンから
映画Ｂを放送している。あるt/2分後に、ディスク１は
内側のゾーンの映画Ｂへ掃引し、ディスク２は外側のゾ
ーンの映画Ａへ掃引し、それによって放送を継続する。
方程式５は、ディスクの外側のゾーンと内側のゾーンの
帯域幅と相対的な映画ＡおよびＢの最大の許容ビット速
度の間の関係を説明する。

【００５９】さらなる例：一対のドライブは２つの２時
間の映画を格納し、10分の繰り返し間隔で放送すること
ができる。これらの２つの映画は、最大4.6Mb/secおよ
び3.4Mb/secでコード化されうる。代わりに基本のレイ
アウト方法が使用されるとすると、映画は両方とも最大
3.4Mb/secでコード化されなければならない。従ってDP
方法を使用することによる全体の実効ディスク帯域幅は
Beff = 6MB/secであり、基本のレイアウト方法を使用す
ることによる実現可能な帯域幅よりも１７％高い。

【００６０】また同じ例を長い映画とより短い映画につ
いても使用することができ、結果的に両方ともｔ分間隔
で放送される。この場合、より多くのストリームが長い
映画に必要とされ(方程式１を参照)、これはより多くの
データ・セグメントがサービス・ラウンド期間Ｔ内に転
送される必要があることを意味する。従って長い映画に
はより多くの帯域幅が必要とされる。前述の例を続ける
ために、両方の映画が4Mb/secの速度でコード化される
場合、一対のそのようなディスクの帯域幅は138分の映
画と102分の映画の放送を支援することができる(容量の
必要条件が満たされることができると仮定する)。各々
の映画が１つのディスク上に格納される場合、ディスク
帯域幅はたった２つの102分の映画の放送しか可能にし
ない。

【００６１】最後に、この例は更なる微調整として３ま
たはそれ以上のディスクまで拡張することができるが、
実現可能な利益が制限されうる。他方で、多数のディス
クに映画を格納することは、どんなディスクの失敗も放
送を中断するので、映画の不稼働率を増加させる(RAID
無しと仮定)。従って、さらなる多数ディスクのレイア
ウトがありえるが、ディスク・ペアリングが推薦され
る。

【００６２】一次の記憶媒体としてのテープまたはコン
パクトディスク(ＣＤ) 前述の全ての議論ではディスクが一次の記憶媒体として
特徴付けられていたが、テープもまた記憶媒体として使
用することができる。テープは低コストの利点をもつ
が、ここで議論されるような他の難問を提起する。

【００６３】データ・レイアウト方法(図１)を使用する
と、記憶媒体へのアクセス・パターンは完全に逐次的で
ある。テープが一次の記憶媒体であってもよく、ビデオ
をテープから直接読み出すことができる。ディスク記憶
装置では、最も外側から最も内側のゾーンへの掃引には
ｔ分かかり、その後開始位置に「ジャンプ」するが、テ
ープの「ジャンプ」は、テープの始めまでの巻戻しであ
る。十分な帯域幅と速度があれば、テープの巻戻しの遅
延は必ずしも問題になりえない。例えば、映画の放送が
4.5MB/secの帯域幅(２時間の映画が3Mb/secの速度でコ
ード化され、10分間隔で放送されると同義)を必要と
し、テープが9MB/secの帯域幅を持つ場合、テープの始
めと終わりのサービス・ラウンドのアイドル期間は、テ
ープの巻戻し速度に依存して巻戻し時間をカバーするに
十分な長さでありえる。テープの巻戻しがあまりに遅す
ぎると、２つのテープ・ドライブが１つの映画の放送を
支援しなければならず、それによってテープのコストを
２倍にする。現在、ディスクと比較したテープ媒体のコ
スト比はおよそ1：300である。従ってテープ自体ではな
く、テープ・ドライブのコストが主なコスト要因であ
る。２つのテープ・ドライブが１つのディスクよりもコ
ストがかからないならば、テープのほうがより経済的で
ありえる。他方、テープ・ドライブが双方向の読み出し
を支援する場合、すなわち「巻き戻し」ながら読み出し
を続けることができる場合、図１のレイアウト・シーケ
ンスの第２の半分を逆方向の読み出しとして配置するこ
とによって、図１のレイアウトをテープに直接に適用で
きる。さらに商業的に発売された映画はディスク上にロ
ードされる必要があるが、すでにテープ上にある市販の
映画は、挿入するだけでよい。

【００６４】またここで教示されるレイアウト方法をＣ
Ｄにも適用して、ＣＤからの直接の放送を支援すること
ができる。この場合、テープにあるような「巻戻し」の
遅延は存在しない。(ＣＤ技法が改善するにつれて連続
的に広がっている)ＣＤの帯域幅が放送の帯域幅の必要
条件を満たすことができる場合、ＣＤは、NVODサーバの
一次の記憶媒体としてシステム・コストを下げるために
使用されるべきである。

【００６５】代替のNVODモデル先の全ての議論は、一定の繰り返し間隔が仮定されたNV
ODシステムに重点を置いていた。NVODの代替のモデル
は、図１０に示されるように視聴リクエスト70を受け取
った後にだけ放送するシステムである。リクエストＲ₂
を受け取ると、サーバは第１の放送ストリームＳ₁を起
動する前に所定の期間ｔ₁だけ遅延する。そしてサーバ
は、同じ映画に対するさらなる全ての視聴リクエストを
増分期間ｔ(ｔ₂、ｔ₃、...)で集める。続いて起こるｔ
期間の間にリクエストが受け取られなければ、ストリー
ムは起動されない。しかし、ｔ₄で受け取られるＲ₂とＲ
₃によって示されるように、リクエストがある時間期間
の間に受け取られる場合、サーバは期間ｔ₄の終わりに
１つのストリームＳ₂を起動する。こうして、視聴者は
選択したものを視聴するためのリクエストを起動した
後、ｔより大きい遅延を被らない。サーバは直ちに応答
するのではなく最大期間ｔ分間遅らせ、同じ映画に対す
るすべてのリクエストを蓄積するので、効率が保たれ
る。待ち期間が完了すると、サーバはリクエストされた
映画ストリームの分散ネットワークへの配送を開始し、
そのストリームはリクエストしている視聴者へ多重に向
けられる。映画が始まった後にさらにリクエストが受け
取られる場合、サーバはさらなる最大待ち期間ｔ分の
後、新しいストリームを始める。ストリームはオンデマ
ンドでのみ始まるので、ネットワーク帯域幅が節約され
る。しかしこのモデルでは、早送り早戻しの機能は利用
できない。

【００６６】ここで教示されるレイアウト方法は、この
代替のNVODモデル(図１０に示される)に適用される。デ
ィスクがｔ分間隔で映画を配送することができると仮定
すると、第１のリクエストＲ₁の後、サーバはｔ分のタ
イマーを開始する。ｔ分がｔ₁を通過するとき、ディス
クアームは外側から内側のゾーンに掃引し、各々の掃引
にはｔ分かかる。しかし各々のサービス・ラウンド内
で、１つのセグメントだけが読み出される。例えば、
(図２ないし図４と関連して図示し、議論したように)第
１の掃引の間にセグメント0、1、2...n-1だけを読み出
し、第２の掃引の間にセグメントn、n+1...だけを読み
出す。任意の時間に新しいリクエストＲがあった場合、
次の掃引の始まりに、それらの対応するサービス・ラウ
ンドの第１のストリームのセグメントとともにセグメン
ト0、1、2、....を読み出すことによって新しいストリ
ームＳ₂が始められる。このように、システムはこの映
画について最大ｋ個の同時のストリームをもつことがで
き、それぞれの視聴リクエストの最大待ち時間はｔ分で
ある本発明は例として次の実施態様を含む。

【００６７】（１）デジタル化されたパフォーマンス表
示を所定の間隔で提供する方法であって、１つのパフォ
ーマンス・リクエストあたり必要とされる並行ストリー
ムを、パフォーマンスの継続時間および間隔の頻度の関
数として定義するステップと、装置の容量が少なくとも
１つのデジタル化されたパフォーマンスの既知の割当て
分に適応するように、少なくとも１つのデジタル記憶装
置を選択するステップと、上記装置上のデータが上記パ
フォーマンスの第１のストリームから始まって順次に読
み出されるように、上記デジタル記憶装置にデータを配
置するステップと、上記装置からデータを読み出すステ
ップと、受け取られる伝送が、オリジナルの上記デジタ
ル化されたパフォーマンスのデジタル変形であるよう
に、上記デジタル化されたパフォーマンスを伝送するス
テップと、を含む上記方法。

【００６８】（２）上記デジタル記憶装置を選択するス
テップがさらにディスク・タイプの記憶装置の選択を含
み、上記ディスク・タイプの記憶装置にデータを配置す
るステップが１掃引につき１ディスク・シークが必要と
されるように実現される、上記(1)の方法。（３）さらに上記デジタル化されたパフォーマンスを放
送するステップを含み、上記ステップは各々の放送デー
タストリームについて複数のバッファが使用されるよう
に実現され、上記バッファは利用可能な帯域幅に関し
て、絶え間ないデータ供給放送を保証するに十分な組合
せである、上記(1)の方法。（４）上記放送するステップがさらに、各々のデータス
トリームについて少なくとも一対のバッファの使用を含
み、上記バッファの対がデジタル化されたパフォーマン
スの絶え間ない伝送を供給することができる、上記(3)
の方法。

【００６９】（５）１データ伝送あたりのデータ転送ユ
ニットを定義するステップと、装置の容量と帯域幅が全
データ伝送との既知の関係を生むように、少なくとも１
つのデータ記憶装置を選択するステップと、上記データ
伝送の第１の転送ユニットから始まって、データ記憶装
置からデータが順次に読み出されるのを可能にする所定
の方法で上記データ記憶装置にデータを配置するステッ
プと、を含む、デジタルデータのレイアウト方法。

【００７０】（６）さらに、データ伝送の容量および帯
域幅の必要条件を総計として適応させる複数のデータ記
憶装置を選択するステップを含み、さらに、全体のデー
タ伝送をセグメントに分割するステップと、上記複数の
記憶装置のそれぞれの間で順次に読み出すように上記複
数のデータ記憶装置に上記ユニットを配置するステップ
と、を含む上記(5)のデジタルデータのレイアウト方
法。（７）さらに、配置されるべき全体のデータ・ユニット
を適応させ、最小の実行可能な量だけデータファイルの
サイズを越え、それによってディスク記憶空間の使用を
最適化する容量をもつデジタル記憶装置を選択するステ
ップを含む、上記(6)のデジタルデータのレイアウト方
法。

【００７１】（８）複数のデジタル化媒体のパフォーマ
ンスを１つのデータ記憶装置に配置することができるデ
ジタル・レイアウト方法であって、複数のデジタル化さ
れたパフォーマンスのそれぞれの放送間隔を決定するス
テップと、装置の容量および帯域幅が既知の倍数によっ
てパフォーマンス・デジタル・データの必要条件の合計
を越えるような少なくとも１つのデータ記憶装置を選択
するステップと、各々のパフォーマンスをデジタルデー
タ・セグメントに分割するステップと、装置が順次に読
み出され、複数のパフォーマンス・ストリームが上記複
数のパフォーマンスの同時の放送をもたらし、それによ
ってディスク帯域幅の使用を最適化するように、各々の
パフォーマンスのセグメントを配置するステップと、を
含む、上記デジタル・レイアウト方法。

【００７２】（９）さらに、複数のデジタル化されたパ
フォーマンスを選択するステップと、読み出し時、１つ
のデジタル・パフォーマンスから成る各々のストリーム
をもつ離散的なデータストリームを生成するデジタル・
シーケンスのはさみ込みを生成するように、所定の順序
に従って上記デジタル記憶装置上に各々のデジタル化さ
れたパフォーマンスの一連のセグメントを配置するステ
ップと、を含む、上記(1)のデジタルデータ・レイアウ
ト方法。

【００７３】（１０）複数のデジタル化されたパフォー
マンスを選択するステップと、上記複数のデジタル化さ
れたパフォーマンスのセグメントを識別するステップ
と、デジタル記憶媒体上の所定の物理位置のセグメント
を対にする、または別な方法で地理的に連結させるステ
ップと、を含み、各々の放送サービス・ラウンドが対の
セグメントの第１のグループ、そして対のセグメントの
第２のグループの読み出しを含むように、セグメントの
２つのグループがデジタル記憶装置上で対にされる、デ
ジタルデータ・レイアウト方法。（１１）上記デジタル記憶装置を選択するステップがさ
らに、選択される複数のデジタル媒体記憶装置を選択す
るステップを含み、ディスク掃引時間が放送繰り返し間
隔に等しいように少なくとも１つのデジタル化された仕
事が配置される、上記(10)のデジタルデータ・レイアウ
ト方法。

【００７４】（１２）２つの別個のデジタル化されたパ
フォーマンスの放送を同じ間隔で可能にするデジタルデ
ータ・レイアウト方法であって、第１および第２のディ
スクの外側のゾーンに第１のパフォーマンスを配置する
ステップと、上記第１および第２のディスク内側のゾー
ンに第２のパフォーマンスを配置するステップと、掃引
時間の開始のオフセットは放送間隔ｔを２で割ったもの
であるように、上記第１およびで第２のディスク上で第
１および第２のディスクアームの掃引をコーディネート
するステップと、を含む上記デジタルデータ・レイアウ
ト方法。（１３）読み出すステップが視聴リクエストによってト
リガーされる、上記(1)の方法。

【００７５】

【発明の効果】本発明に従うデジタルデータのレイアウ
ト方法を用いることにより、記憶スペースを有効に使用
し、システム・コストを減少させるNVODシステムを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従うレイアウトの概略図である。

【図２】この発明に従うレイアウトの概略図である。

【図３】この発明に従うレイアウトの概略図である。

【図４】この発明に従うレイアウトの概略図である。

【図５】好ましい実施例に従う、記憶サブシステムと分
配ネットワークとの間のバッファ・メモリ構造を表す。

【図６】この発明に従って、サービス・ラウンドと、ビ
ット速度ｒの関数としてのそのラウンドの再生時間Ｔと
の間の関係を表す概略図である。

【図７】複数のパフォーマンスがディスク記憶媒体上に
所定のパターンで配置される、この発明の代替実施例を
表す概略図である。

【図８】利用可能な容量を最も効率的に利用して放送の
目的を満たすために、セグメント・グループが利用可能
な記憶媒体容量を横切って所定のパターンで対にされ
る、この発明の代替実施例を表す概略図である。

【図９】利用可能な容量を最も効率的に利用して放送の
目的を満たすために、デジタル化されたパフォーマンス
が複数の記憶装置を横切って所定のシーケンスで配列さ
れる、この発明の代替実施例を表す概略図である。

【図１０】加入者の要求が、可能な並行ストリームの数
に基づいてあらかじめ決められた利用可能なストリーム
の数によって決定される最大待ち時間内にパフォーマン
スの放送を起動する、この発明の代替実施例を表す概略
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル化されたパフォーマンスの表示を
所定の間隔で提供する方法であって、１つのパフォーマンス・リクエストにつき必要とされる
並行ストリームを、パフォーマンスの継続時間および間
隔の頻度の関数として定義するステップと、装置の容量が少なくとも１つのデジタル化されたパフォ
ーマンスの既知の割当て分に適応する、少なくとも１つ
のデジタル記憶装置を選択するステップと、上記デジタル記憶装置上のデータが上記パフォーマンス
の第１のストリームから始まって順次に読み出されるよ
うに、上記デジタル記憶装置にデータを配置するステッ
プと、上記装置からデータを読み出すステップと、受け取られる伝送がオリジナルの上記デジタル化された
パフォーマンスのデジタル変形であるように、上記デジ
タル化されたパフォーマンスを伝送するステップと、を
含む上記方法。