KR20050085362A - 근접 주문형 비디오 시스템에서의 채널 선정 - Google Patents

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KR20050085362A
KR20050085362A KR1020057010148A KR20057010148A KR20050085362A KR 20050085362 A KR20050085362 A KR 20050085362A KR 1020057010148 A KR1020057010148 A KR 1020057010148A KR 20057010148 A KR20057010148 A KR 20057010148A KR 20050085362 A KR20050085362 A KR 20050085362A
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빌헬뮤 에프. 제이. 베르헤이그
로날드 리에트만
요하네스 에이치. 엠. 코르스트
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

방송 시스템(100)에서, 방송 디바이스는 근접 주문형 비디오 방송 프로토콜을 사용하여 타이틀을 방송한다. 타이틀의 데이터 블록은 방송 시스템의 병렬의 동일한 c개의 용량 채널을 통해 방송된다. 방송 채널(160)은 시간-순차적으로 인터리빙된 서브-채널(들)을 포함한다. 타이틀은 복수의 연속적인 데이터 블록 시퀀스로 분할된다. 각 블록 시퀀스는 하나의 각각의 서브-채널에 할당된다. 방송 디바이스는 할당된 서브-채널 내의 각 블록 시퀀스를 반복적으로 방송한다. 방송 수신기(150)는 복수의 r(1<r≤c)개의 채널의 모든 서브-채널을 동시에 수신할 용량을 가지며, 수신기는 채널(i)의 서브-채널의 수신을 종료하고 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널의 수신을 시작한다.

Description

근접 주문형 비디오 시스템에서의 채널 선정{CHANNEL TAPPING IN A NEAR- VIDEO-ON-DEMAND SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템을 통해 데이터 스트림을 복수의 방송 수신기에 방송하기 위한 방송 시스템에 대한 것이다. 본 발명은 나아가 이러한 시스템에서 사용하기 위한 방송 수신기에 대한 것이다. 본 발명은 또한 방송 타이틀을 수신하는 방법에 대한 것이다.
케이블 네트워크, 지상 방송 네트워크 또는 위성 네트워크와 같은 종래의 디지털 방송 시스템은 하방으로(즉, 중앙의 방송사업자로부터 방송 수신기를 향하는 방향으로)초당 1 Gb 정도의 용량을 갖는다. 이 용량의 일부는 대부분의 인기있는 텔레비전 방송국과 마찬가지로 종래의 방송 채널을 위해 예약된다. 실질적인 수신은 지불을 조건으로 할 수 있으나, 그러한 채널은 원칙적으로 모든 방송 수신기에 의해 수신될 수 있다(즉, 채널은 모든 동축 케이블을 통해 송신된다). 대역폭의 작은 부분이 네트워크를 통해 방송 수신기로부터 네트워크 외부의 관련 당사자(interested party)까지 상방 통신을 위해 예약될 수 있다. 일반적으로, 이 상방 통신은 광대역 케이블 모뎀을 사용하는 인터넷으로 가는 것이다. 그것은 또한 상호 작용하는 어플리케이션을 위한 서비스 제공업자로 가는 것일 수 있다. 남아있는 대역폭으로, 사용자가 타이틀을 수신하기를 바란다는 것을 나타낸 후 타이틀의 공급이 거의 즉시 시작되어 수신기의 상당 부분이 타이틀(예컨대, 영화)을 동시에 수신할 수 있는 경우에 효과적인 주문형 비디오 서비스를 제공하는 것은 실행불가능하지는 않더라도 어렵다. 이를 극복하기 위해, 소위 근접-주문형 비디오 방송 분배 프로토콜이 개발되어 타이틀이 복수의 방송 채널 그룹을 사용하여 반복적으로 방송된다. 매우 효과적인 프로토콜은 J.-F. Paris 저 "주문형 비디오를 위한 고정-지연 방송 프로토콜(A fixed-delay broadcasting protocol for video-on-demand)", 컴퓨터 통신 및 네트워크에 대한 제10 회 국제 콘퍼런스 회보, 418-423쪽에 설명되는 파고다(Pagoda) 방송 프로토콜이다. 이 프로토콜에서, 타이틀은 방송 시스템의 c개의 병렬 방송 채널을 사용하여 반복적으로 방송된다. 채널은 동일한 송신 용량을 갖는다. 제1 채널은 타이틀의 제1 블록만 반복적으로 송신하는데 사용된다. 이로써, 수신기는 타이틀의 제1 블록을 비교적 빨리 수신할 수 있다. 후속적인 채널은 타이틀의 다른 후속적인 블록을 송신하는데 사용된다. 각 채널은 동일한 시퀀스로부터 블록을 반복적으로 방송한다. 채널에 할당되는 상이한 블록의 수는 채널 번호와 함께 증가한다. 수신된 타이틀의 계속적인 재생을 위해, 방송 수신기는 일반적으로 r=2인 r개(1<r≤c)의 (수신) 채널로 동시에 선정할 필요가 있다. 방송 수신기는 최저 r개의 채널을 선정함으로써 시작한다. 타이틀의 재생은 제1 블록이 수신되자마자 시작할 수 있다. 시스템이 오프셋과 함께 사용되는 경우, 수신기는 또한 재생을 시작하기 전에 오프셋에 의해 지정되는 추가적인 시간을 기다려야 한다. 수신기는 채널(i)에 할당되는 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신할 때마다 채널(i)의 수신을 종료하고 타이틀의 모든 블록 시퀀스가 수신될 때까지 채널(r+i)의 수신을 시작한다. 수신기가 몇 개의 블록 시퀀스를 동시에 수신하기 때문에, 일부 블록을 일시적으로 버퍼링하고 재생을 위해 재순서화(reorder)하는 것이 필요하다. 블록이 채널 내에서 송신되는 순서(order)를 최적화하기 위해, 채널은 동일한 용량의 서브-채널로 세분된다. 어떠한 오프셋도 사용되지 않는 경우, 제1 및 제2 채널은 오직 하나의 서브-채널만 갖는 것으로 나타날 수 있다. 채널 내의 서브-채널의 수는 이전 채널의 서브-채널의 수와 동일하거나 그보다 더 많다. 채널은 채널의 서브-채널을 시간-순차적으로(time-sequentially) 인터리빙함으로써 형성된다. 타이틀은 연속적인 블록 시퀀스로 분할된다. 각 시퀀스는 채널 번호 및 채널 내의 서브-채널 번호에 따라 하나의각각의 서브-채널에 할당된다. 일반적으로, 시퀀스 내의 블록의 수는 채널 번호 및 서브-채널 번호와 함께 증가한다.
파고다 시스템의 실질적인 구현을 위해, 채널의 수(c)는 합리적인 타이틀 수를 동시에 방송할 수 있도록 비교적 작게(예컨대 c=11) 유지될 필요가 있다. 방송 수신기의 비용을 낮추기 위해, 또한 동시에 수신될 수 있는 채널의 수(결과적으로 버퍼 크기)도 비교적 작게(즉 r=2) 유지될 필요가 있다. 파고다 방송 프로토콜에 따르면, 이는 비교적 큰 블록 사이즈를 야기한다. 이는 시스템의 응답 시간(즉, 타이틀을 시청할 사용자의 명령으로부터 타이틀의 재생이 실제로 시작하기까지의 시간)에 부정적인 영향을 준다.
도 1은 본 발명이 이용될 수 있는 예시적이고 계층적인 방송 네트워크를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방송 시스템의 블록도.
도 3a 및 도 3b는 파고다 NVoD 프로토콜을 나타내는 도면.
도 4는 채널을 파고다 프로토콜에 추가하는 것을 나타내는 도면.
도 5는 원래의 파고다 프로토콜에서 사용되지 않은 수신 용량을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 수신 스케줄을 나타내는 도면.
더욱 양호한 응답 시간을 제공하는 파고다 같은 방송 프로토콜을 사용하여 근접-주문형 비디오 방송 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 목적을 충족시키기 위해, 타이틀을 복수의 방송 수신기에 방송하기 위한 방송 시스템은 근접-주문형 비디오 방송 프로토콜을 사용하는데, 여기서 각 방송 채널이 각각의 순차적인 채널 번호와 연관되는 경우, 타이틀의 데이터 블록이 방송 시스템의 병렬의 동일한 용량의 c개의 채널을 통해 방송되며; 복수의 방송 채널은 복수의 시간-순차적으로 인터리빙된 서브-채널을 포함하고; 채널 내의 서브 채널 수는 채널 번호와 함께 단조 감소하지 않으며(monotonous non-decreasing); 채널 내의 서브 채널은 각각의 순차적인 서브 채널 번호와 연관되고; 타이틀이 복수의 연속적인 데이터 블록 시퀀스 내에서 분할되며; 각각의 블록 시퀀스는 채널 번호 및 서브-채널 번호에 따른 하나의 각각의 서브-채널에 할당되고; 각각의 서브-채널이 할당된 블록 시퀀스를 반복적으로 방송하며; 방송 수신기가 복수의 r개(1<r≤c)의 채널의 모든 서브-채널을 동시에 수신할 용량을 갖고; 방송 수신기가 순차적으로 최저 r개의 채널의 모든 서브-채널의 수신을 시작함으로써 타이틀을 수신하도록 동작하고, 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답할 때마다 채널(i)의 서브-채널의 수신을 종료하고, 모든 블록 시퀀스가 수신될 때까지 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널의 수신을 시작하도록 동작한다.
본 발명자는 종래의 파고다 스케줄에서 방송 수신기의 수신 용량이 낭비되고 있다는 것을 깨달았다. 채널은 채널의 모든 서브-채널의 모든 블록이 한번 수신될 때까지 선정된다. 특히, 서브 채널의 길이가 증가하는 경향이 있기 때문에, 채널의 최고 서브-채널의 최종 블록이 수신되기 전에 채널의 최저 서브-채널의 모든 블록은 보편적으로 잘 수신된다. 모든 서브-채널이 반복적으로 송신 및 인터리빙되기 때문에, 이는 최저 서브-채널이 수신된 후에 일부 타임-슬롯은 더 이상 어떠한 새로운 데이터 블록도 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 공지된 시스템에서, 최종 블록이 한번 수신될 때까지 채널(i)의 시간-멀티플렉스된 데이터 스트림이 모두 수신된다. 본 발명에 따른 시스템에서, 채널(i)의 서브-채널의 모든 블록이 수신되자마자 수신기는 채널(i+r)의 적어도 하나의 서브-채널을 선정하는 것을 시작한다. 채널(i)의 서브-채널이 모두 수신되지 않는 한, 수신기는 또한 여전히 채널(i)을 선정한다는 것이 주목되어야 한다. 채널(i)의 기수신된 서브-채널의 블록을 송신하는데 사용되는 타임-슬롯 동안, 수신기는 이제 채널(i+r)의 서브-채널의 블록을 수신한다. 따라서, 수신기는 r개의 채널보다 많은 채널의 블록을 수신하여 저장한다는 점에서 r개의 채널보다 많은 채널을 선정한다. 그러나, 언제라도 수신기는 단지 r개의 채널의 블록을 수신한다. 이로써 수신 용량이 더욱 양호하게 사용된다. r개의 채널의 모든 서브 채널을 선정함으로써 재생 버퍼의 어떠한 언더플로우(underflow)도 발생하지 않는 방식으로 블록 크기 및 방송 스케줄이 선택되기 때문에, 효과적으로 증가된 수신 용량이 블록 크기를 감소시키는 것을 가능하게 하며, 이로써 더욱 짧은 응답 시간을 가능하게 한다. r=2, c=11인 특정 시스템에서, 응답 시간은 거의 반으로 될 수 있다.
종속항 2의 범위에 의해 설명되는 바와 같이, 병렬 채널에 할당되는 데이터 블록은 동일한-지속 시간 슬롯을 사용하여 동기적으로 방송된다; 채널(i)의 각 서브-채널은 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널과 연관되는데, 이 서브-채널의 블록은 단지 채널(i)의 연관된 서브-채널을 방송하는데 사용되는 타임-슬롯 동안 방송된다; 방송 수신기는 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답해서, 채널(r+i) (i≥1)의 연관된 서브-채널의 수신을 시작하도록 작동한다; 채널(i)의 서브-채널(바람직하게는 각각)에 대해 동일한 타임-슬롯을 사용하는 채널(i+r)의 서브-채널이 존재한다는 것을 보증함으로써 그리고 이들 채널을 연관시킴으로써, 채널(i)의 서브-채널의 모든 블록이 수신되자마자 채널(i+r)의 연관된 서브-채널의 수신을 시작할 수 있다.
종속항 3의 범위에 의해 설명되는 바와 같이, 채널(i+r)은 채널(i)의 서브-채널의 수의 배수(Mi)의 서브 채널을 갖는다; 채널(i)의 각 서브-채널은 채널(r+i)의 Mi개의 서브-채널과 연관되는데 이 서브 채널의 블록은 단지 채널(i)의 연관된 서브-채널을 방송하는데 사용되는 타임-슬롯 동안 방송된다; 방송 수신기는 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답해서, 채널(r+i) (i≥1)의 연관된 서브-채널(Mi)의 수신을 시작하도록 작동한다. 채널(i+r)을 채널(i)의 서브-채널의 수의 배수(Mi)인 다수의 서브-채널로 분할함으로써, 채널(i)의 하나의 서브-채널이 모두 수신될 때마다 채널(i+r)의 Mi개의 서브-채널의 수신을 시작할 수 있다. 이 방식으로, 수신 용량이 모두 이용된다.
본 발명의 이들 및 다른 측면은 이후에 설명되는 실시예로부터 명백하며 이 실시예를 참조해서 명료해질 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 근접 주문형 비디오(NVoD) 프로토콜이 사용될 수 있는 방송 시스템의 블록도를 나타낸다. 예시적인 방송 시스템(100)은 계층적인 데이터 분배기 네트워크를 포함한다. 네트워크의 최상부는 중앙 분배기(110)에 의해 형성된다. 시스템은 중간 분배기 중 적어도 하나의 계층을 포함한다. 도면을 간단히 하기 위해, 하방 방송을 위한 단 하나의 중간 계층이 3개의 중간 분배기(120, 130 및 140)와 함께 나타나는데, 각각의 중간 분배기는 각각의(disjoint) 지리 영역을 담당한다. 도 1은 4개의 중간 다운스트림 계층(대도시 중계소, 허브, 파이버 노드, 동축 중계소)을 갖는, 20만의 연결된 홈 타운(a town of 200,000 connected homes)을 위한 일반적이고 계층적인 네트워크를 나타낸다. 도 2는 또한 중앙 분배기(110)에서 시작해 중간 분배기(120, 130 및 140)를 통과하며 시스템의 복수의 방송 수신기에서 종료하는 다운스트림 경로(160)을 나타낸다. 통상적으로 분배기는 방송 신호를 계층적으로 하나 낮은 계층의 수신기/분배기에 분배한다. 간략함을 위해 하나의 방송 수신기(150)만이 도시된다. 일반적으로, 경로는 각각이 서브-채널로 세분되는 복수의 채널로 분할된다. 최저 레벨에서, 보편적으로 동축 세그먼트가 사용되어 방송 수신기에 대해 공유 매체를 형성한다. 동축에서, 채널은 보편적으로 주파수 멀티플렉스된다. 이러한 채널 내의 서브-채널은 시간-멀티플렉스될 수 있다. 보다 높은 레벨에서, 일반적으로 광 파이버가 사용된다. 이러한 매체에서, 채널이 또한 시간-멀티플렉스될 수 있다. 다양한 유형의 매체 및 멀티플렉싱 기술과 같은 임의의 적당한 송신 기술이 사용될 수 있다. 방송 시스템은 디지털 데이터스트림을 네트워크를 통해 복수의 방송 수신기에 방송하는데 설명된다. 데이터 스트림은 MPEG2 비디오 인코딩과 같은 임의의 적당한 기술을 사용하여 인코딩될 수 있다. 방송 데이터는 특정 수신기에 주소지정되는 것이 아니며 원칙적으로 계층적인 네트워크의 모든 세그먼트에 있는 모든 수신기에 의해 수신될 수 있다. 데이터로의 액세스는 지불을 조건으로 할 수 있다. 본 발명에 따른 방송 시스템에서, 액세스는 또한 적당한 조건부 액세스 메커니즘을 사용하여 제어될 수 있다. 시스템의 각 디바이스에 대해, 도 2는 방송 데이터를 전송하고/수신하는데 필요하며 모든 필요한 처리를 수행하는 각각의 하드웨어/소프트웨어 기능부(112, 122, 132, 142 및 152)를 개략적으로 나타낸다. 본래 이러한 HW/SW는 공지되어 있으며 본 발명에 따른 시스템을 위해 사용될 수 있다. HW/SW는 신호 처리기와 같은 적당한 처리기를 사용하여 제어되는 (광 파이버 송수신기 및/또는 케이블 모뎀과 같은) 적당한 송수신기에 의해 형성될 수 있다. 또한 MPEG 인코더/디코더, 버퍼 등과 같은 전용 하드웨어가 사용될 수 있다.
일반적으로, 모든 데이터 스트림이 중앙 분배기(110)에 의해 공급되며(insert) 각각의 중간 계층에 의해 네트워크의 최저 부분까지 변경되지 않고 복사된다. 이를 위해, 중앙 분배기는 영화와 같은 복수의 타이틀을 저장하기 위한 저장 수단(115)을 구비할 수 있다. 중앙 분배기는 또한 예컨대 위성 연결을 통해 라이브 방송을 수신하기 위한 연결부(160)를 구비할 수 있다. 저장 수단은 예컨대 레이드(RAID) 시스템을 기초로 하는 적당한 서버 플랫폼 상에서 구현될 수 있다. 수신기는 또한 저장 수단(155)에 액세스할 수 있다. 이 저장 수단은 또한, 플래시 메모리인 RAM과 같은 고체 상태의 메모리, 또는 하드 디스크에 의해 형성될 수 있다. 저장 수단은 전체 타이틀, 또는 타이틀이 렌더링되기 전에 하방 채널을 통해 수신되는 타이틀의 일부를 (일시적으로 또는 영구적으로) 저장하기 위해 사용된다. 도 2는 또한 중앙 분배기로 향하는 네트워크의 상방 채널(170)을 나타낸다. 원칙적으로, 상방 채널은 위로 향하는 중간 레벨에서 시작할 수 있다. 바람직하게는, 상방 채널이 최저 레벨에 이미 존재하며, 또한 (예컨대 외부의 중앙 분배기 또는 외부로 향하는 중간 분배기를 통해 인터넷으로 향하는) 방송 시스템의 외부와의 통신을 가능하게 한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 멀티-티어의 계층적인 네트워크를 사용하는 대신에 데이터가 중앙의 분배기로부터 수신기로 직접 방송되는 네트워크가 또한 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 유선 연결을 사용하는 대신에 예컨대 위성 방송, 디지털 지상 방송 또는 높은 대역의 전기 통신망을 사용하여 무선 연결이 또한 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.
본 발명에 따른 NVoD 프로토콜은 파고다 방송 프로토콜을 참조해서 설명될 것이다. 이를 위해, 우선 파고다 방송 프로토콜이 더욱 상세히 설명될 것이다.
고정-지연 파고다 방송(Fixed-delay pagoda broadcasting)
바람직하게, 고정 지연 파고다 방송 프로토콜은 타이틀의 데이터 블록을 방송하기 위한 근접 주문형 비디오 프로토콜로서 사용된다. 이 프로토콜은 점근적으로(asymptotically) 최적이며, 제한된 클라이언트 I/O 대역폭을 제한하는데 용이하게 적응될 수 있다. 이에 대한 간단한(small) 예가 도 3A에 제공된다. 도 3B는 임의의 순간에 요청에 대해 검색이 어떻게 이루어지는지 보여준다. 도 3의 예에서, 기껏해야 두 개의 채널이 동시에 선정(tapped)되며, 모든 블록이 적시에 도착한다. 채널(i-2)의 선정이 종료된 후 채널(i)이 선정되기 시작하여, 선정될 채널의 수를 두 개로 제한한다는 것이 NVoD 구조의 핵심이다. 이는 예컨대 수신기가 채널을 선정하는 것을 시작할 수 있기 전에 채널(4)을 위해 2 시간 단위(two time units)를 기다려야 한다는 것을 의미한다. 블록(7)이 요청 후에 7 시간 단위 내에 수신되어야 하기 때문에, 이는 5 시간 단위만이 블록을 수신하기 위해 남겨지며, 따라서 블록은 7 보다는 기껏해야 5의 주기로 송신되어야 한다는 것을 의미한다. 실제로 4의 주기로 송신된다. 위의 방송 구조의 일반적인 구조가 수신될 수 있는 소정의 클라이언트 채널의 수(r) 및 소정의 서버 채널의 수(c)에 대해 설명될 것이다. 더구나, 오프셋(o)은 사용자가 플레이 아웃(play out) 전에 언제나 추가적인 시간 단위( o)를 기다릴 것이라는 설명된 의미로서 고려된다. 채널(i) 내의 (선정) 세그먼트의 시작은 si로 나타나고, 종료는 ei로 나타난다. 이 경우, 사용자가 수신할 수 있는 최대 채널 수(r)를 초과하지 않도록 하기 위해, 채널(i=r+1,...,c) 내의 선정은 채널(i-r) 내의 선정이 종료된 후에 시작된다. 따라서
다음으로, 채널(i)에서 블록 li,...,hi이 송신된다. 채널(i)에서 송신되는 여러 블록의 수는 따라서 ni = hi - li + 1로 제공되고,
적시에 각각의 블록을 수신하기 위해, 블록(k)은 시간 단위(o+k)에 또는 그 전에 송신되어야 한다. 블록(k)이 채널(i)에서 송신되는 경우, 블록은 시간 유닛(si)에 수신되기 시작하며, 이는 블록(k)이 많아도 (o+k-(si-1))의 주기로 방송되어야 한다는 것을 의미한다. 이상적으로, 이 주기는 각각의 블록(k)에 대해 정확히 충족되나, 필요한 만큼 가까워지는데(to get close enough) 충분하다.
파고다 구조 내의 채널(i)의 구조는 다음과 같다. 첫째, 채널(i)가 다수(di)의 서브 채널로 분할되는데,
(1)
로 즉, 이 서브 채널의 수는 가장 가까운 정수로 반올림되는, 블록(li)의 최적 주기의 제곱근으로 제공된다. 이들 서브-채널의 각각은 라운드 로빈 방식으로, 블록을 송신할 시간 단위의 단편(fraction)(1/di)을 얻는다. 다시 말하면, 시간 유닛(t)에서 서브 채널(t mod di)은 블록을 송신할 수 있는데, 이 경우 서브 채널 0,1,...,di-1로 넘버링된다.
이제, 블록(k)에 채널(i)의 서브-채널 내에서 주기(pk)가 제공되는 경우, 블록은 채널(i)에서 pkdi의 주기로 방송된다. 따라서, pkdi≤o+k-(si-1)를 얻는데, 이는
를 의미한다.
각각의 서브 채널 내에서 모든 블록에 대해 동일한 주기를 취함으로써, 충돌이 일상적으로(trivially) 방지될 수 있다. 그래서, lij가 채널(i)의 서브-채널(j)내의 최저 블록 번호인 경우, 이는 채널(i)의 서브-채널 내에서 모든 블록에 대해 다음과 같은 주기,
가 선택되는 것을 의미하며, 따라서 이 서브-채널로 nij = pij 블록(블록 lij,...,lij + nij-1)을 송신할 수 있다. 블록 번호(lij)는
로 제공된다. 그 다음에 채널(i)로 송신되는 전체 블록 수(ni)가
로 제공되어 hi = li + ni - 1을 계산할 수 있다.
최종적으로, 채널 내에서 세그먼트의 시작 및 종료 순간이 재검토된다. 채널(i)의 모든 서브-채널은 시간(si)에 송신을 시작한다. 채널(i)의 서브-채널(j)은 블록(nij) 후 준비되는데, 이는 채널(i) 내에서 시간 단위(dinij)가 걸린다. 따라서, 서브-채널(j) 내의 세그먼트의 종료는 eij = si - 1 + dinij로 제공되며, 채널(i)은 자신의 최종 서브-채널이
에서 종료할 때 종료한다.
전술한 바를 예시하기 위해, 도 4는 제5 채널을 도 3의 예에 추가하는 것을 나타낸다. 제5 채널을 위해, 다음이 유지된다: l5 = 12, s5 = e3 + 1 = 6, 및 오프셋(o)=0.
서브-채널의 수는 d5 = [√( 0 + 12 - 5)] = 3이다. 서브-채널(j=0)을 위해 이는 l5,0=12을 제공하고, 따라서 이 서브-채널로 블록(12 및 13)인 n5,0 = [( 0 + 12 - 5) / 3] = 2블록을 송신할 수 있다. 서브-채널(j=1)을 위해 이는 l5,1 = 14을 제공하고, 따라서 이 서브-채널로 블록(14, 15 및 16)인 n5,1 = [(0 + 14 - 5) / 3] = 3블록을 송신할 수 있다. 서브-채널(j=2)을 위해 이는 l5,2 = 17을 제공하고, 따라서 이 서브-채널로 블록(17, 18, 19 및 20)인 n5,2 = [(0 + 17 - 5) / 3] = 4블록을 송신할 수 있다. 서브-채널 내의 세그먼트의 종료는 e5,0 = 5 + 3 * 2 = 11, e5,1 = 5 + 3 * 3 = 14, 및 e5,2 = 5 + 3 * 4 = 17로 제공되며 따라서 e5 = 17로 제공된다.
hi의 값, 즉 영화가 분배될 수 있는 블록의 수의 값이, 제로인 오프셋 및 상이한 r 값에 대해 표 1에 제공된다. 급수는, r=2, 3, 4, 및 ∞각각에 대해 약 1.75, 2.42, 2.62, 및 e≒2.72의 기수(base)를 갖는 멱급수로 수렴한다.
표 1.
마지막 열은 클라이언트 채널의 수에 대해 무제한인 것에 대응한다. 채널(c)을 사용하는 경우, 위의 hc 값을 사용하여, 최대 대기 시간이 영화 길이의 단편(1/hc)으로 제공된다. 양의 오프셋(o)이 사용되는 경우, 최대 대기 시간에 대한 일반적인 공식은 영화 길이의 단편((o+1)/hc)이다.
이전 부분에서, 채널(i)의 서브-채널의 수(di)는 방정식(1)으로 제공되어 고정된다. 또한 영화가 분배될 수 있는 블록의 수의 관점에서 더욱 양호한 해결책을 얻기 위해 여러 가지 값이 사용될 수 있다는 것을 주목한다. 이를 위해, 채널(i)마다 방정식(1)에 제공되는 타깃 값 주위의 다수의 상이한 값을 탐색하고, 채널(i)에 적합할 수 있는 최종적인 블록의 수를 계산하며, 채널(i)이 최고 블록 수를 포함할 수 있는 서브-채널 번호를 취함으로써 제1 차 최적화가 적용될 수 있다. 이는 개별적인 채널마다 행해지는데, 즉 간단한 구현을 위한 지수적인 실행 시간(exponential run time)을 방지하기 위해 이전 채널로의 어떠한 백-트래킹(back-tracking)도 발생하지 않는다는 것을 주목하라. 이는 서브-최적 해결책을 초래할 수 있는데, 채널(i) 내의 다수의 보다 높은 블록 수를 얻기 위해 채널(i) 내의 다수의 상이한 서브 채널을 선택하는 것이 종료 시간(ei)을 증가시키는 것을 야기함으로써 채널(i+r)의 시작 시간(si+r)을 증가시키고, 다음에는 이 채널에 적합할 수 있는 블록의 수를 감소시킬 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 이 제1 차 최적화는 표 2에 나타나는 바와 같이 양호한 결과를 제공한다. 새로운 hi 값이 제로인 오프셋에 대해 그리고 상이한 r 값에 대해 제공된다. 숫자가 이전 표에 있는 숫자 보다 더욱 높으나, 멱급수의 기수는 표 1의 기수와 동일하다.
표 2.
아래 부분에서, 종래의 파고다 프로토콜에 대해서는 표 1의 값이 사용될 것이다.
지금까지 설명에서, 타이틀이 일정한 비트 전송 속도(CBR)를 갖는 것으로 전제되어 왔다. 그러나 송신 구조는 가변적인 비트 전송 속도(VBR) 스트림에 대처하도록 용이하게 적응될 수 있다. CBR 스트림에 대해 o+k로 제공되는 블록(k)이 도착해야 하는 시간은 이 경우에 함수(o+t(k))로 제공된다. 여기서, t(k)는 증가 함수로서, 스트림이 적시에 플레이 아웃되는 방식을 설명한다. 송신 구조의 영향은 다음과 같다. 블록(k)이 시간(si)에 시작하는 채널(i)로 송신되는 경우, 블록은 많아야 o+t(k)-(si-1)의 주기로 방송된다. 따라서, 서브-채널에 대한 타깃 값은 방정식(1)에 주어진 바와 같이, 이제
로 된다.
채널(i)의 서브-채널(j) 내의 블록의 수, 즉, 이 서브-채널 내에서 사용된 기간이 이 경우에 로 제공된다.
그 밖의 계산은 동일하다.
본 발명에 따른 서브-채널 선정
공지된 파고다 방송 구조에서, 채널(i)( i > r)은 채널(i-r)이 종료할 때 즉, 채널(i-r) 내의 모든 서브-채널이 종료할 때 시작된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수신 용량이 항상 모두 사용되는 것은 아니라는 것이 이것의 단점이다. 도면에서, 채널(3)의 서브-채널(0)은 단지 2 시간 단위(time units)를 취하나, 채널(5)은 채널(3)의 시작 후에 단지 4 시간 단위를 시작한다. 결국, (블록(4)이 이미 수신되었기 때문에) 채널(3)의 서브-채널(0)의 종료 직후의 타임 슬롯에는 하나의 블록만이 수신되어, 수신 용량이 모두 사용되지는 않는다. 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 개선된 스케줄은 채널(3)의 서브-채널(0)이 종료하는 경우 채널(5)의 서브-채널의 일부를 이미 시작함으로써 획득되며, 채널(3)의 서브-채널(1)이 종료하는 경우 남아있는 서브-채널에 의해 획득된다. 이 간단한 예에서는 전체 블록 수(그리고 대기 시간)에 대해 어떠한 영향도 없으나, 보다 큰 구조에 대한 영향은 표 3으로부터 분명해지는 것과 같이, 상당하다.
바람직한 실시예에서, 채널(i)(i > r)의 서브-채널의 수는 채널(i-r)의 서브-채널의 수의 정수 배수(Mi-r)이다. 이를 위해, 서브-채널의 수는 원래의 파고다 시스템에 대해 변경될 필요가 있을 수 있다. 도 6의 예에서, 4개의 서브-채널이 채널(3) 대신 채널(5)에 대해 사용된다. 배수(Mi)를 사용함으로써 채널(i)의 서브-채널의 종료에 도달하는 것에 응답해서 채널(i+r)의 Mi개의 서브-채널을 시작하는 것이 가능해진다, 즉, 채널(i+r)의 Mi개의 서브-채널이 채널(i)의 하나의 서브-채널과 동일한 용량을 갖는다(채널은 동일한 용량을 갖는다). 이 방식으로, 모든 수신 용량이 모두 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 프로토콜은, 채널(i-r)의 서브-채널을 종료한 후에 채널(i-r)의 다른 서브-채널에서 송신되는 블록과 충돌하지 않도록, 채널(i)의 새롭게 시작된 서브-채널이 동일한 시간 단위(시간 슬롯)로 떨어질(fall) 정도이다. 도 6의 예에서, 이는 채널(5)의 서브-채널(0 및 1)이 채널(3)의 서브-채널(0)에 할당되는 것과 동일한 시간 단위를 사용해야 한다는 것을 의미한다. 채널(3)의 서브-채널(0)의 시간 단위는 짝수 시간 단위 즉, x / 2 = 0 인 시간 단위(x)로서, x / 4 = 0인 시간 단위(x)가 채널(5)의 서브-채널(0)에 할당되며, x / 4 = 2인 시간 단위(x)가 채널(5)의 서브-채널(1)에 할당된다. 이 방식으로, 동시에 선정될 채널의 수는 결코 r을 초과하지 않는다. 더욱 형식적으로, 페이징(phasing)(φij) ∈ {0,...,di - 1}이 채널(i)의 각 서브-채널(j = 0,...,di - 1)에 대해 도입된다. 채널(i = 1, ... , r)에 대해, 어떠한 추가적인 제한없이, 채널의 수(di)가 방정식(1)의 타깃 값 주위에서 선택될 수 있다. 채널(i)의 서브-채널의 페이징은 단지
φij = j
로 할당된다.
채널(i = 1, ... , r)의 서브-채널(j)의 시작 시간은 원래의 파고다 NVoD 스케줄에 있는 것과 동일하며 즉,
sij = si = 1
이며, 또한 서브-채널 당 블록의 수는 원래 방식으로 계산된다.
채널(i > r)에 대해, 채널의 수(di)가 방정식(1)의 타깃 값 주위에서 다시 선택될 수 있으나, 이제는 바람직하게는 di-r의 배수인 추가적인 제한이 있다. 다음에, 시간 유닛(ei-r,j')에 발생하는 채널(i-r)의 서브-채널(j')이 종료할 때마다, j = j'Mi-r,...,(j'+1)Mi-r-1인 채널(i)의 새로운 서브-채널(Mi-r = di/di-r)을 시작하는데, 모든 서브 채널은 시작 시간
sij = ei-r,j' + 1
을 얻는다.
이들 새로운 서브-채널의 페이징은, j = j'Mi-r+k에 대하여(여기서, k=0,...,Mi-r-1),
φij = φi-r,j' + kdi-r
로 제공된다. 이것은 실제로 다음과 같이, 새로운 서브 채널이 종료된 서브 채널과 동일한 시간 단위 내에 fall하는 것을 제공한다.
다음에, 서브-채널(j = j'Mi-r,...,(j'+1)Mi-r-1)의 블록의 수는 원래의 스케줄과 기본적으로 동일한 방식으로 계산된다 즉,
로 설정된다.
위에서의 변형의 효과는 표 3에 나타나는 바와 같이, 수신될 수 있는 채널(r)의 수가 작은 경우, 즉, r = 2인 경우에 특히 의미 있다. 영화를 분배할 블록의 수는 본 예에서 4개 더 높은 인수 위(over a factor four higher)에 있을 수 있다. 더욱이, 시퀀스가 수렴하는 멱급수의 기수는 상당히 증가한다. r = 2에 대해, 이 기수는 1.75로부터 2.20으로 증가한다. r = 3에 대해, 이 기수는 2.42로부터 2.55로 증가하고, r = 4에 대해, 2.62로부터 2.66으로 증가한다. 나타나는 바와 같이, 영향은 r의 작은 값에 대해 가장 높은데, 이는 수신 용량을 낭비하는 것이 r의 작은 값에 대해 (비교적) 더욱 심하다는 사실에 의해 야기된다.
표 3.
i > r에 대해, di가 di-r의 정수 배수인 것이 바람직하나, 실제로, 스케줄은 약간 많이 정교해질 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 예컨대, 도 6의 예에서, 채널(3)의 서브-채널(0)이 종료하는 경우에 채널(5)의 두 개의 새로운 서브-채널을 시작하고, 채널(3)의 서브-채널(1)이 종료하는 경우에 채널(5)의 세 개의 새로운 서브-채널을 시작하는 것이 또한 가능하다. 그리하여, 채널(5)이 또한 5개의 서브-채널을 가질 수 있는데, 처음의 두 개는 4의 주기 및 페이징(0 및 2) 각각을 갖고, 마지막 세 개는 6의 주기 및 페이징(1, 3, 및 5) 각각을 갖는다. 이 방식으로, 새롭게 시작된 서브-채널은 방금 종료한 서브-채널의 것과 동일한 시간 단위를 여전히 점유하나, 서브-채널의 수에 대한 제한은 완화된다. 이 방식으로 실현된 스케줄의 개선은 약간에 불과하다(실험은 블록의 수에서 단지 1%의 증가를 제공하거나 전혀 어떠한 증가도 제공하지 않는다).
위에서 설명된 실시예는 본 발명을 제한하기 보다는 설명하는 것이며, 당업자는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것이라는 것이 주목되어야 한다. 청구항에서, 괄호 사이에 배치된 임의의 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않는다. "포함하는(comprising 및 including)"이라는 말은 청구항에 나열된 요소나 단계 이외의 요소나 단계의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 가지의 별개의 요소를 포함하는 하드웨어에 의해, 그리고 적당하게 프로그램된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 몇 가지 수단을 나열하는 시스템 청구항에서, 이들 수단 중 일부는 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 광학 저장부와 같은 적당한 매체에 저장/분배될 수 있으나, 또한 방송 시스템, 인터넷 또는 무선 통신 시스템을 통해 분배되는 것과 같이 다양한 형태로 분배될 수 있다.
본 발명은 통신 시스템을 통해 데이터 스트림을 복수의 방송 수신기에 방송하기 위한 방송 시스템에 이용 가능하다. 본 발명은 나아가 이러한 시스템에서 사용하기 위한 방송 수신기에 이용 가능하다. 본 발명은 또한 방송 타이틀을 수신하는 방법에 이용 가능하다.

Claims (7)

  1. 근접-주문형 비디오 방송 프로토콜을 사용하여 타이틀을 복수의 방송 수신기에 방송하기 위한 복수의 상기 방송 수신기 및 방송 디바이스를 포함하는 방송 시스템으로서;
    상기 방송 디바이스는 타이틀의 데이터 블록이 상기 방송 시스템의 병렬의 동일한 용량의 c개의 채널을 통해 방송하도록 작동하며, 각 방송 채널이 각각의 순차적인 채널 번호와 연관되고; 복수의 상기 방송 채널은 복수의 시간-순차적으로 인터리빙된 서브-채널을 포함하고; 채널 내의 상기 서브 채널 수는 채널 번호와 함께 단조 감소하지 않으며(monotonous non-decreasing); 채널 내의 서브 채널은 각각의 순차적인 서브 채널 번호와 연관되고; 타이틀이 복수의 연속적인 데이터 블록 시퀀스 내에서 분할되며; 각각의 블록 시퀀스는 채널 번호 및 서브-채널 번호에 따른 하나의 각각의 서브-채널에 할당되고; 상기 방송 디바이스는 할당된 서브-채널의 각 블록 시퀀스를 반복적으로 방송하도록 작동하며;
    상기 방송 수신기는 복수의 r개(1<r≤c)의 채널의 모든 서브-채널을 동시에 수신할 용량을 갖고; 방송 수신기가 순차적으로 최저 r개의 채널의 모든 서브-채널의 수신을 시작함으로써 타이틀을 수신하도록 동작하고, 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답할 때마다 채널(i)의 서브-채널의 수신을 종료하고, 모든 블록 시퀀스가 수신될 때까지 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널의 수신을 시작하는, 방송 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방송 디바이스는 상기 병렬 채널에 할당되는 상기 데이터 블록을 동일한-지속 시간 슬롯을 사용하여 동기적으로 방송하도록 작동하며; 채널(i)의 각 서브-채널은 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널과 연관되는데, 이 서브-채널의 블록은 단지 채널(i)의 연관된 서브-채널을 방송하는데 사용되는 타임-슬롯 동안 방송되고; 상기 방송 수신기는 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답해서, 채널(r+i) (i≥1)의 연관된 서브-채널의 수신을 시작하도록 작동하는, 방송 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    채널(i+r)은 채널(i)의 서브-채널의 수의 배수의(multiple) Mi개의 서브-채널을 가지며; 채널(i)의 각 서브-채널은 채널(r+i)의 Mi개의 서브-채널과 연관되는데 이 서브 채널의 블록은 단지 채널(i)의 연관된 서브-채널을 방송하는데 사용되는 타임-슬롯 동안 방송되고; 상기 방송 수신기는 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답해서, 채널(r+i) (i≥1)의 연관된 Mi개의 서브-채널의 수신을 시작하도록 작동하는, 방송 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 근접 주문형 비디오 프로토콜은 고정 지연 파고다 방송 프로토콜인, 방송 시스템.
  5. 제1 항에 청구된 방송 시스템에 사용하기 위한 방송 수신기이되,
    방송 디바이스가 상기 방송 시스템의 병렬의 동일한 용량의 c개의 채널을 통해 타이틀의 데이터 블록을 방송하기 위해 근접 주문형 비디오 방송 프로토콜을 사용하고, 각 방송 채널이 각각의 순차적인 채널 번호와 연관되며; 복수의 상기 방송 채널은 복수의 시간-순차적으로 인터리빙된 서브-채널을 포함하고; 채널 내의 상기 서브 채널 수는 채널 번호와 함께 단조 감소하지 않으며(monotonous non-decreasing); 채널 내의 서브 채널은 각각의 순차적인 서브 채널 번호와 연관되고; 타이틀이 복수의 연속적인 데이터 블록 시퀀스로 분할되며; 각각의 블록 시퀀스는 채널 번호 및 서브-채널 번호에 따른 하나의 각각의 서브-채널에 할당되고; 상기 방송 디바이스는 할당된 서브-채널의 각 블록 시퀀스를 반복적으로 방송하도록 작동하는, 방송 수신기로서;
    상기 방송 수신기는 복수의 r(1<r≤c)개의 채널의 모든 서브-채널을 동시에 수신할 용량을 갖고; 방송 수신기가 순차적으로 최저 r개의 채널의 모든 서브-채널의 수신을 시작함으로써 타이틀을 수신하도록 동작하고, 채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답할 때마다 채널(i)의 서브-채널의 수신을 종료하고, 모든 블록 시퀀스가 수신될 때까지 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널의 수신을 시작하는, 방송 수신기.
  6. 제1 항에 청구된 방송 시스템에 사용하기 위한 방송 수신기에서 방송 데이터를 수신하는 방법이되,
    각 방송 채널이 각각의 순차적인 채널 번호와 연관되는 경우, 방송 디바이스가 상기 방송 시스템의 병렬의 동일한 용량의 c개의 채널을 통해 타이틀의 데이터 블록을 방송하기 위해 근접 주문형 비디오 방송 프로토콜을 사용하고; 복수의 상기 방송 채널은 복수의 시간-순차적으로 인터리빙된 서브-채널을 포함하고; 채널 내의 상기 서브 채널 수는 채널 번호와 함께 단조 감소하지 않으며(monotonous non-decreasing); 채널 내의 서브 채널은 각각의 순차적인 서브-채널 번호와 연관되고; 타이틀이 복수의 연속적인 데이터 블록 시퀀스로 분할되며; 각각의 블록 시퀀스는 채널 번호 및 서브-채널 번호에 따른 하나의 각각의 서브-채널에 할당되고; 상기 방송 디바이스는 할당된 서브-채널의 각 블록 시퀀스를 반복적으로 방송하도록 작동하며;
    상기 방송 수신기는 복수의 r(1<r≤c)개의 채널의 모든 서브-채널을 동시에 수신할 용량을 갖는, 방송 데이터를 수신하는 방법으로서;
    순차적으로 최저 r개의 채널의 모든 서브-채널의 수신을 시작하는 단계; 및
    채널(i)의 서브-채널의 블록 시퀀스의 모든 블록을 수신하는 것에 응답할 때마다 채널(i)의 서브-채널의 수신을 종료하고, 모든 블록 시퀀스가 수신될 때까지 채널(r+i)의 적어도 하나의 서브-채널의 수신을 시작하는 단계에 의해 타이틀을 수신하는 단계를 포함하는, 방송 데이터를 수신하는 방법.
  7. 프로세서로 하여금 청구항 6의 단계를 수행하게 하도록 작동하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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