DE69634110T2

DE69634110T2 - Verfahren, Client und Server für Video-auf-Anfrage

Info

Publication number: DE69634110T2
Application number: DE69634110T
Authority: DE
Inventors: Charu Chandra Cambridge Aggarwal; Joel Leonard Katonah Wolf; Philip Shi-Lung Chappaqua Yu
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Cisco Systems Inc
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: US5751336A; EP0768768B1; KR970025130A; DE69634110D1; EP0768768A3; EP0768768A2; KR100230533B1; JPH09135222A; JP3170461B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Video-auf-Anfrage-System und ein Verfahren zum Rundsenden von Audioprogrammen, Videoprogrammen, audiovisuellen Programmen oder Ähnlichem zur Verwendung in einem Video-auf-Anfrage-System.
Bei herkömmlichen Video-auf-Anfrage-Systemen (Video on demand, VOD) sind die Benutzer sowohl bezüglich der Auswahl des gewünschten Films als auch bezüglich des Zeitpunktes flexibel, an dem sie den Film sehen möchten. Ein solches System beruht auf dem Modell einer Client-Server-Architektur, in welchem der Client aus einer Gruppe von Benutzer besteht, während der Videoserver eine Anzahl von Speicherplatten mit gespeicherten Videos enthält. Sobald ein Client ein Video anfordert, werden die entsprechenden Datenblöcke durch einen zentralen VOD-Server von den Platten abgerufen und gleichzeitig zum Client übertragen.
Sollte das Video jedoch nicht auf den Platten zur Verfügung stehen, wird es üblicherweise von einem dritten Speicher abgerufen. Somit muss für jede Einzelanforderung eines Clients ein E/A-Datenstrom eingeplant werden. Für jeden eingeplanten E/A-Datenstrom muss normalerweise ein großer Teil der Netzbandbreite in Anspruch genommen werden. Mit zunehmender Anzahl von Clients kann deshalb die Bandbreite zu einem ernsten Problem werden. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Bandbreite durch mehrere Benutzer gemeinsam zu nutzen. Diese Lösung wird als benutzerzentrierter Ansatz bezeichnet.
Mit steigender Anzahl von Clients stellt das periodische Rundsenden einen alternativen Ansatz für Video-auf-Anfrage-Systeme dar.
Beim Rundsendeansatz ist die Bandbreite nicht den Benutzern, sondern einzelnen Videoobjekten zugeordnet. Angenommen, es gibt N Filme (beispielsweise die N gefragtesten Filme des jeweiligen Jahres), die periodisch rundgesendet werden. In diesem Fall wird also die Bandbreite auf die N verschiedenen Filme aufgeteilt. Dadurch ist die Bandbreitenauslastung dieses Verfahrens von der Anzahl der Clients unabhängig. Dieser Ansatz ist ein datenzentrierter Ansatz, da die Bandbreite auf die einzelnen Videoobjekte aufgeteilt wird.
Beim herkömmlichen Rundsendeverfahren ist die Zugriffszeit für jeden der N Filme durch die Rundsendefrequenz bestimmt. Die (auch als Latenzzeit oder als Wartezeit der Clients bezeichnete) Zugriffszeit für den Film ist einfach gleich der Zeit, die für den Zugriff auf das erste Segment benötigt wird. Somit nimmt die Zugriffszeit eines Films mit zunehmender Bandbreite linear ab. Einen alternativen Ansatz zur Verringerung der Bandbreitenanforderungen stellt das „Pyramidenschema" dar. Bei diesem Verfahren ist jedes Video in zahlreiche Segmente unterteilt, wobei die Anfangssegmente kleiner sind und öfter gesendet werden. Das Pyramidensystem wird in der Veröffentlichung „Pyramid Broadcasting for Video On Demand Service", von S. Vishwanathan und T. Imelinki, SPIE, Bd. 2417, S. 66 bis 77 (Februar 1995) erörtert. Im Folgenden wird dieses Schema als VI-Schema bezeichnet.
Beim VI-Verfahren zeigt sich, dass die Zugriffszeit für einen Film mit der Bandbreite exponentiell kürzer wird. Das VI-Verfahren setzt jedoch auf der Seite des Clients beträchtliche Pufferkapazitäten voraus, die sich mit der Bandbreite nicht wesentlich ändern. Das VI-Verfahren erfordert normalerweise bei jedem Client ein Speichervolumen, das deutlich mehr als 50% der Länge des Films beträgt. In diesem Bereich der Speichervolumina kann es erforderlich werden, Plattenspeicher zum Puffern zu verwenden. Da die Übertragungsraten ziemlich hoch sein können, muss der Client außerdem möglicherweise über eine Platte mit großer Bandbreite verfügen, um sie so schnell zu beschreiben, wie der Film empfangen wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Rundsenden von Multimediaprogrammen zur Verwendung in einem System bereitgestellt, in welchem die Programme zu Empfangsstationen rundgesendet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: wiederholtes Rundsenden eines bestimmten Teils eines bestimmten Programms an die Empfangsstationen; und wiederholtes, aber seltener als bei diesem bestimmten Teil wiederholtes Rundsenden, eines nachfolgenden Teils des bestimmten Programms; wobei Datenblöcke mindestens dieses bestimmten Teils oder des nachfolgenden Teils in einer von einer zur nächsten Wiederholung wechselnden Reihenfolge rundgesendet werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Client-Station zum Empfangen rundgesendeter Multimediaprogramme zur Verwendung in einem System bereitgestellt, in welchem die Multimediaprogramme in Form einer Vielzahl wiederholt rundgesendeter Segmente übertragen werden und jedes der Segmente eine Anzahl von Blöcken in einer von einer Rundsendung zur nächsten Rundsendung wechselnden Reihenfolge enthält, wobei die Station Folgendes umfasst: einen Empfänger mit einer Kanalwahleinheit und einer Blockwahleinheit; wobei die Kanalwahleinheit ein Mittel zum Auffinden von Kanälen, über welche ein bestimmtes Programm rundgesendet wird, und ein Mittel zum Empfangen von Blöcken über die Kanäle enthält; und wobei die mit der Kanalwahleinheit verbundene Blockwahleinheit ein Mittel zum Festlegen einer natürlichen Betrachtungsfolge der Blöcke innerhalb jedes rundgesendeten Segments enthält; einen mit der Blockwahleinheit verbundenen Pufferspeicher zum Speichern eines nächsten Datenblocks der natürlichen Reihenfolge aus jedem rundgesendeten Segment; und einen angeschlossenen Decoder zum Empfangen der im Pufferspeicher gespeicherten Datenblöcke.
Ausgehend von einer Information, welche die durch den Server gewählte Reihenfolge anzeigt, wählt der Empfänger die (in einer Rundsendung vom Pyramidentyp) zu überspringenden Blöcke aus. Der Empfänger ermittelt die Anzahl der zu überspringenden Blöcke, bevor der nächste Block des betrachteten Videos gespeichert wird.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Multimediaserver bereitgestellt, welcher Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Speicherplatten mit darauf gespeicherten Datenblöcken einer Multimediapräsentation; eine Blockwahleinheit zum Formatieren der Multimediapräsentation in eine Vielzahl von Segmenten, wobei jedes der Segmente einen zeitlich verschiedenen Teil der Multimediapräsentation enthält; und Rundsendemittel zum wiederholten Rundsenden einer Vielzahl von Teilen eines Multimediaprogramms an die Empfangsstationen, wobei jeder Teil seltener rundgesendet wird als diejenigen Teile des Multimediaprogramms, welche in der Betrachtungsreihenfolge zeitlich weiter vorn liegen, und wobei jeder der Teile eine Vielzahl von Datenblöcken umfasst, deren Reihenfolge von einer zur nächsten Rundsendung des Teils variiert, und jeder Teil eine längere Betrachtungsdauer aufweist als diejenigen Teile des Multimediaprogramms, die in der Betrachtungsreihenfolge zeitlich früher liegen.
Der Multimedia-(Video-)Server teilt die Kanalbandbreite auf die rundzusendenden Videos auf. Jedes Video ist in nichtüberlappende Segmente und jedes Segment wiederum in Blöcke aufgeteilt, wobei ein Block eine Grundübertragungseinheit darstellt. Ebenso wie beim VI-Schema variieren die Größen und Übertragungshäufigkeit der verschiedenen Segmente eines Videos. Anstatt jedoch die Blöcke in jedem Segment in der normalen Reihenfolge zu senden, werden diese Blöcke in veränderlicher Reihenfolge gesendet.
Ein Verfahren/System, welches die Erfindung realisiert, weist den Vorteil auf, dass es in Systemen vom Pyramidentyp die Speicheranforderungen beim Client verringert. Ferner weist ein Verfahren/System, welches die Erfindung realisiert, den Vorteil auf, dass es die Datenrate verringert, mit der Daten in den Clientspeicher zur Pufferung in Systemen vom Pyramidentyp geschrieben werden müssen.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 die Segmentaufteilung darstellt:
2 die Blocksendefolge gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Blockschaltbild eines Video-(Multimedia-)Serversystems gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Flussdiagramm der Blockwahleinheit im Server von 3 ist; und
5 ein Flussdiagramm der Kanal-/Blockwahleinheit in den Clientstationen von 3 ist;
6 ein Blockschaltbild einer Clientstation gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist.
3 ist ein Blockschaltbild eines Videoserversystems gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung. Das System enthält einen Videoserver 100, in welchem Videos (zum Beispiel Filme) auf Speicherplatten 102 in Form einer Vielzahl von Blöcken 104 gespeichert sind, die über die Platten verteilt sein können. Der Videoserver 100 enthält einen Prozessor (CPU) 106, der durch einen im Hauptspeicher 108 gespeicherten Programmcode (Programme) gesteuert wird. Der Videoserver 100 enthält auch einen Speicherpuffer 110 zum Zwischenspeichern abgerufener Videoblöcke 104 und eine Netzwerkschnittstelle 112 zum Verbinden des Videoservers 100 mit einem Datenübertragungsnetzwerk 114. Die Netzwerkschnittstelle 112 teilt das Datenübertragungsnetzwerk 114 in eine Anzahl (R) von EDM-Kanälen auf, über welche die Videodaten rundgesendet werden.
Gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist eines der Programme zur Steuerung der Funktion des Videoservers 100 ein Fibonacci-Segmentplaner 116. Der Fibonacci-Segmentplaner 116 enthält eine Blockwahleinheit 118, zu dessen Funktionen die Auswahl der von den Speicherplatten 102 abzurufenden Videoblöcke und die Auswahl eines Netzwerkkanals zum Senden gehören. Die Blockwahleinheit 118 arbeitet mit diversen herkömmlichen Steuerprozessen 120 zusammen, um die ausgewählten Blöcke von den Speicherplatten abzurufen und das Rundsenden der ausgewählten Blöcke an die Clientstationen 122 über das Datenübertragungsnetzwerk 114 zu bewirken. Später wird genauer beschrieben, dass die Videoblöcke periodisch in Form von Segmenten unterschiedlicher Größe mit jeweils anderer Blockreihenfolge 124 über das Netzwerk 114 (rund-)gesendet werden. Der Videoserver 100 sendet auch Filmkennungen 126, welche (den Clientstationen) anzeigen, welche Filme auf welchen Kanälen rundgesendet werden.
Jede der Clientstationen 122 enthält eine Kanal-/Blockwahleinheit 128 (der durch einen Programmcode realisiert werden kann, der durch einen Mikroprozessor ausgeführt wird), welcher entsprechende Kanäle und darüber zu sendende Videoblöcke auswählt, die durch den Client decodiert und angeschaut werden sollen. Die ausgewählten Videoblöcke werden einem Puffer 130 zugeleitet, wo sie zwischengespeichert und dann in der richtigen zeitlichen Abspielreihenfolge zu einem Decoder 132 geleitet werden.
Der Videoserver 100 kann durch einen Prozessor realisiert werden, dessen Leistung für die zu unterstützende Anzahl von Videodatenströmen ausreicht. Zum Beispiel kann ein Videoserver mit niedriger Kapazität durch ein RISC-System/6000-TM-System und ein Videoserver mit großer Kapazität durch ein ES/9000-TM-System realisiert werden (beide erhältlich von International Business Machines Corporation, Armonk, New York). Bei den Speicherplatten 102 kann es sich beispielsweise um ein herkömmliches RAID-5-Plattenarray handeln. Das Datenübertragungsnetzwerk 114 kann zum Beispiel ein Lichtwellenleiternetz oder ein herkömmliches bidirektionales Kabelnetz sein. Die Clientstationen 122 können als Set-Top-Box mit dem Pufferspeicher 130 realisiert werden. Der Decoder 132 sollte so beschaffen sein, dass er das Format der Videoblöcke verarbeiten (vom Pufferspeicher 130 lesen) kann. Üblicherweise ist dies ein Decoder, der den Komprimierungsstandards MPED-1 oder MPEG-2 entspricht.
Jeder Film ist in Segmente S₁, S₂, ..., S_R mit geometrisch zunehmender Größe eingeteilt, sodass S_i = αS_i–1 ist. Der geometrische Parameter α ist größer als 1. Alternativ kann diese Aufteilung mittels einer allgemeinen Fibonacci-Folge erfolgen, bei der sich die Segmentgrößen wie folgt verhalten:
Das Netzwerk 120 ist in R Kanäle aufgeteilt. Jedes der Segmente der Größe S_i wird nur über den Kanal i übertragen.
1 stellt die Segmentaufteilung im herkömmlichen VI-Schema dar. Diese Figur stellt den Fall für 2 Filme dar. (Das lässt sich für eine beliebige Anzahl von Filmen verallgemeinern.) Jeder der Filme ist in der Weise in 4 Segmente aufgeteilt, dass das (i + 1)-te Segment doppelt so groß wie das i-te Segment ist. Gemäß der Figur ist also der Film 1 in die 4 Segmente A1, B1, C1 und D1 und der Film 2 in die 4 Segmente A2, B2, C2 und D2 aufgeteilt.
Über den ersten Kanal werden nur die Segmente mit der kleinsten Größe übertragen. Somit werden über den ersten Kanal nur die Segmente A1 und A2 übertragen. Über den zweiten Kanal werden die nächstgrößeren Segmente B1 und B2, die nächstgrößeren Segmente C1 und C2 über den dritten Kanal und die größten Segmente C1 und D2 über den vierten Kanal übertragen.
Um mit dem Empfang des (beispielsweise) des übertragenen Films 1 zu beginnen, klinkt sich der Client in das erste Segment (A1) des Films ein. Die Übertragungsrate auf jedem Kanal ist größer als die Nutzungsrate. Folglich sammeln sich die Videodaten während der Übertragung eines bestimmten Segments auf der Clientseite an (werden gepuffert). Nach Beendigung der Übertragung des Segments A1 werden diese gepufferten Daten dazu verwendet, die ununterbrochene Übertragung zum Benutzer fortzusetzen, während der Client sich in das nächste Segment B1 einzuklinken versucht. Dieser Prozess wird bei jedem Segment so lange fortgesetzt, bis der ganze Film empfangen wurde. Die Übertragungs- und Empfangsparameter werden so gewählt, dass die Übertragung gleichmäßig ohne Unterbrechung erfolgen kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsart ist jedes Segment in mehrere Blöcke aufgeteilt. Im Gegensatz zum VI-Schema werden die Blöcke jedoch nicht in ihrer natürlichen Reihenfolge übertragen. Vielmehr wird die Reihenfolge der Blöcke so variiert, dass die Anforderungen an das Speichervolumen stark verringert sind.
2 zeigt ein Beispiel der allgemeinen Reihenfolge bei der Übertragung von Blöcken nach dem VI-Schema im Vergleich zum vorliegenden Schema. 2 zeigt den ersten Kanal von 1, über den die Segmente A1 und A2 übertragen werden. Das Segment A1 ist in 6 Blöcke aufgeteilt: a, b, c, d, e, f. Das Segment A2 ist in die 6 Blöcke p, q, r, s, t, u aufgeteilt. Die obere Hälfte von 2 zeigt die Reihenfolge, in welcher die Blöcke nach dem VI-Schema übertragen werden. Die untere Hälfte von 2 zeigt die Reihenfolge, in welcher die Blöcke nach dem vorliegenden Schema übertragen werden, das auf dem Verändern der Reihenfolge beruht.
Beim vorliegenden Schema staffelt und verschachtelt der Videoserver mehrere Kopien eines Segments. Jede Kopie wird als eine Übertragungsgruppe bezeichnet. Bei dem in 2 beispielhaft vorgestellten Schema gehört jeder sechste Block zu einer Folge und bildet eine Gruppe. Allgemein gehört jeder G-te Block zu einer Gruppe, wobei der Parameter G auf eine später beschriebene Art und Weise ermittelt wird.
In 2 sind drei Übertragungsgruppen gezeigt. Die Blöcke der ersten Gruppe a, b, c, d, e, f sind durch Kreise gekennzeichnet. Die Blöcke der zweiten Gruppe e, f, a, b, c, d sind mit der ersten Gruppe verschachtelt und um eine Position nach rechts versetzt. Die Blöcke der dritten Gruppe c, d, e, f, a, b sind ebenfalls mit der ersten Gruppe verschachtelt um gegenüber dieser um zwei Positionen nach rechts versetzt. Zyklisch zurückgerechnet beträgt der Staffelungsabstand der zweiten Gruppe zur ersten Gruppe 2, bei der dritten Gruppe hingegen 4. Die Verfahren zur Ermittlung der zu staffelnden Gruppen und des Staffelungsabstandes werden später angegeben.
Man beachte, dass in 2 alle zu einer bestimmten Gruppe gehörenden Blöcke durch Kreise gekennzeichnet sind. Alle diese Blöcke werden gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung auf der Clientseite empfangen. Aus der Sicht des Clients muss also jeder G-te Block empfangen werden, der zu einer bestimmten Gruppe gehört. Wie bereits bei 2 erörtert, wird eine Gruppe durch jeden sechsten Block des Diagramms gebildet. Somit gibt es insgesamt 6 Gruppen, d. h. 3 Gruppen für jedes Video. Außerdem ist jedes Paar aufeinander folgender Gruppen eines Segments (zyklisch) durch zwei Blöcke voneinander getrennt. Allgemein wiederholt sich jeder G-te Block, und der Client klinkt sich in das Zeitintervall ein, von dem aus er auf diese Blöcke zugreifen kann.
2 zeigt, dass die Latenzzeit beim VI-Schema dieselbe ist wie beim vorliegenden Schema, wenn S_i = αS_i–1 ist. Das vorliegenden Schema berücksichtigt jedoch eine allgemeine Fibonacci-Folge, bei der sich die Segmentgrößen wie folgt verhalten:
Dadurch verkürzt sich die Latenzzeit, und die Anforderungen an den Pufferspeicher gehen weiter zurück.
Das oben beschriebene Schema staffelt die verschiedenen Segmente in einer Weise, dass die Übertragungsrate stark verringert wird. Aufgrund dieser verringerten Übertragungsrate können die Anforderungen an den Pufferspeicher beim Client stark zurückgehen. Je größer die Anzahl der gestaffelten und verschachtelten Gruppen bei der Übertragung jedes Segments ist, desto stärker gehen die Anforderungen an den Pufferspeicher beim Client zurück. Gleichzeitig ist dies jedoch dadurch begrenzt, dass man bei einer übermäßigen Staffelung den gleichmäßigen Datenempfang auf der Clientseite nicht garantieren kann. Daher sollten die verschiedenen Segmente so stark wie möglich gestaffelt werden, ohne dass das fortlaufende Betrachten beim Client beeinträchtigt wird.
Der Abstand zwischen aufeinander folgenden Blöcken in einer Gruppe sollte innerhalb eines Segments kürzer als die Abspieldauer eines Blocks sein. Außerdem besteht für die aufeinander folgenden Segmente eines Films noch eine weitere Bedingung. Wenn der Empfang des i-ten Segments noch nicht begonnen hat, bevor das (i – 1)-te Segment verbraucht wurde, gerät die Filmdarbietung ins Stocken. Einerseits sollen zwar durch die Staffelung die Anforderungen an die Speicherkapazität verringert werden, andererseits ist jedoch auch darauf zu achten, dass es nicht zu Stockungen kommt. Hierzu ist zu erwähnen, dass das letzte Segment nur unter Berücksichtigung der Verbrauchsrate beim Client gestaffelt werden kann, weil es dann nicht zu Stockungen kommen kann.
Angenommen, die Bandbreite des Netzwerks ist B, die Verbrauchsrate ist c, und die Anzahl der zu zeigenden Filme beträgt N. Die Länge des Films soll L sein. p soll die Anzahl der bei der Übertragung jedes Segments zu staffelnden und zu verschachtelnden Gruppen und p_last die entsprechende Anzahl der Gruppen für das letzte Segment sein.
Dann gilt bei der bevorzugten Ausführungsart:

1. Für den Wert α ist eine kleine ganze Zahl zu wählen. α = 2 erweist sich in der Praxis als ein guter Wert.
2. Für den Wert R ist die größte ganze Zahl kleiner als oder gleich 8 zu wählen, welche der folgenden Beziehung genügt:
Der Wert 8 ist beliebig gewählt, da die Latenzzeit des Benutzers für α = 2 und R = 8 so kurz ist, dass sich eine weitere Verbesserung erübrigt. Deshalb wird R wie folgt gewählt:
3. Den Film in generalisierte Fibonacci-Segmente S₁, S₂, ..., S_R aufteilen, welche den beiden folgenden Bedingungen genügen:
und
4. Für den Wert p ist die größte ganze Zahl zu wählen, welche der folgenden Bedingung genügt:
Folglich wird p wie folgt gewählt:
5. Für die Anzahl der Gruppen des letzten Segments ist zu wählen:
6. Aufteilen jedes Segments S_i in pL_i Blöcke für jedes i ∈ 1, ..., (R – 1). Dadurch wird jedes Segment S_i in eine Vielzahl von p Blöcken aufgeteilt. Der Wert L_i wird für jedes Segment S_i so groß wie möglich gewählt. Außerdem ist der letzte Block S_R in p_last·L_R Blöcke aufgeteilt.

Man beachte, dass L_i (beziehungsweise L_R) den Staffelungsabstand zwischen den p (beziehungsweise p_last) Übertragungsgruppen jedes Segments (beziehungsweise des letzten Segments) darstellt. Außerdem ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Blöcken eines Segments (G) für jeden Film gleich p, lediglich für das letzte Segment beträgt der Abstand p_last Wenn die Kanäle also von N Filmen gemeinsam genutzt werden, beträgt der Abstand somit Np für jedes Segment und Np_last für das letzte Segment.
Die Übertragung der Blöcke für die verschiedenen Kanäle und Filme erfolgt dann in der grundlegenden Reihenfolge:
für q = 1 bis N (Nummer des Films) und
für i = 1 bis R (Nummer des Kanals)
übertrage den nächsten Block in der Folge für den Kanal i und den Film q für das nächste I und das nächste q.
Es wird davon ausgegangen, dass die Übertragung auf R Kanäle aufgeteilt ist und die Übertragung eines bestimmten Films q über den i-ten Kanal betrachtet wird.
4 stellt ein Flussdiagramm der Blockauswahleinheit 118 des Servers von 3 gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Flussdiagramm zeigt für einen bestimmten Kanals i und einen bestimmten Film q die Reihenfolge, in welcher Blöcke zum Client gesendet werden. Es ist jedoch klar, dass die Sendefolge in Wirklichkeit durch Zeitmultiplexen eingefügt wird. Der Kanal R verwendet einen von anderen Kanälen etwas verschiedenen Übertragungsalgorithmus.
In Schritt 201 werden die Indexierungsvariablen zum Übertragen der Blöcke initialisiert, wobei j gleich 1 und n gleich 0 gesetzt wird.
In Schritt 205 wird der Wert der Kanalnummer (i) geprüft. Wenn i kleiner als R (der letzte Kanal) ist, wird in Schritt 210 zur nächsten Übertragung der Block nL_i + j ausgewählt. Dann wird in Schritt 215 n um 1 erhöht.
In Schritt 220 wird geprüft, ob n kleiner als p (die Anzahl der Gruppen je Segment außer dem letzten Segment) ist. Wenn n kleiner als p ist, wird der Schritt 210 für die nächste Übertragung noch einmal ausgeführt. Ansonsten wird die Kanalnummer j in Schritt 225 gleich (j + 1) mod p gesetzt.
Wenn in Schritt 205 festgestellt wird, dass i gleich der Nummer des letzten Kanals R gesetzt ist, wird in Schritt 240 für die nächste Übertragung der Block nL_R + j ausgewählt. Dann wird in Schritt 245 n um 1 erhöht. Wenn in Schritt 250 n kleiner als plant (die Anzahl von Gruppen im letzten Segment) ist, wird der Schritt 240 für die nächste Übertragung noch einmal durchgeführt. Ansonsten wird j in Schritt 255 gleich (j + 1) mod p_last gesetzt.
5 zeigt ein Flussdiagramm der Kanal-/Blockauswahleinheit 128 der Clientstation gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung. Es wird davon ausgegangen, dass der Client das Video q empfangen will. In Schritt 300 wird die Indexierungsvariable i des nächsten zu empfangenden Segments gleich 1 gesetzt.
In Schritt 305 klinkt sich der Empfänger in einen zuerst auf Kanal i ankommenden Block des i-ten Segments des Videos q ein. Dann prüft die Kanal-/Blockauswahleinheit in Schritt 310, ob der Puffer 130 voll ist. Wenn dies der Fall ist, werden die nächsten pL_i Blöcke des gerade übertragenen Videos q übersprungen. Ansonsten empfängt die Kanal-/Blockauswahleinheit 128 in Schritt 320 den nächsten auf Kanal i ankommenden Kanalblock des Segments S_i des Videos q und speichert ihn im Puffer 130.
In Schritt 325 prüft die Kanal-/Blockauswahleinheit, ob alle Blöcke des Segments S_i empfangen worden sind. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 330 ermittelt, ob i gleich R ist. Wenn noch nicht alle Blöcke empfangen worden sind, springt die Kanal-/Blockauswahleinheit zurück zu Schritt 305.
Wenn in Schritt 330 festgestellt wird, dass i ungleich R ist, wird i in Schritt 335 um 1 erhöht, und anschließend springt die Kanal-/Blockauswahleinheit zurück zu Schritt 305. Wenn jedoch festgestellt wird, dass i gleich R ist, ist das gesamte Video empfangen worden, und die Kanal-/Blockauswahleinheit beendet den Prozess in Schritt 340.
Man beachte, dass beim Empfangsalgorithmus des Servers die Anzahl der vor dem Empfang des nächstfolgenden Blocks durch den Client zu überspringenden Blöcke fast, aber nicht ganz, konstant ist. Ab und zu ist der nächste zu empfangende Block um einen Block vor dem Abstand zwischen den beiden vorangehenden Blöcken in derselben Gruppe verschoben. Das erfolgt entweder durch Einbeziehen von Kopfdaten am Blockanfang, welche beschreiben, zu welchem Film ein Block gehört, oder einfach durch Überspringen eines Blocks, nachdem alle L_i Blöcke des Segments S_i empfangen wurden.
Die vorliegende Erfindung ist auch beim Frequenzmultiplexverfahren einsetzbar. Auch hier wird im Rundsendeserver jedes Video in mehrere Segmente und jedes Segment wiederum in Blöcke aufgeteilt. Jeder Kanal ist in p Teilkanäle aufgeteilt, und die versetzten Gruppen jedes Segments werden nun den Teilkanälen zugeordnet. Die Blöcke jedes Segments werden gleichzeitig mit unterschiedlich verschobener Phase über die mehreren Teilkanäle übertragen, welche dem Versetzungsabstand entspricht. Die Verfahren zum Ermitteln von p und des Versetzungsabstands sind dieselben wie oben. Auf der Clientseite wird entsprechend der Phasendifferenz der richtige Teilkanal zum Empfangen des nächsten Blocks ausgewählt, um den Speicherbedarf so niedrig wie möglich zu halten.
6 ist ein Blockschaltbild einer Clientstation 130 gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung. Die Clientstation beinhaltet eine Netzwerkschnittstelle 602, über welche die elektrische und die Datenverbindung zum Netzwerk 114 hergestellt werden. Die Daten vom Netzwerk werden durch die Netzwerkschnittstelle 602 zu den richtigen Komponenten der Clientstation weitergeleitet.
Die Permutationsdaten 124, die Film-ID 126 sowie weitere herkömmliche Zeitdaten werden direkt über einen ersten Pfad geleitet. Die Permutationsdaten 124 und die Film-ID werden in einem Speicher 604 gespeichert, während die Zeitdaten zu einem Steuerprozessor 606 gelangen. Der Steuerprozessor 606 arbeitet programmgesteuert gemäß dem Flussdiagramm von 5.
Die Videoblöcke gelangen über einen zweiten Pfad zu einem TDM-Demultiplexer 608. Der TDM-Demultiplexer benutzt als speziellen Eingabewert den Kanaldatenteil der Film-ID (diejenigen Daten, welche anzeigen, über welche Kanäle ein Film und seine einzelnen Segmente laufen). Der Steuerprozessor lädt die entsprechenden Kanaldaten zum Empfangen eines gewünschten Segments in ein Register 610 (welches den speziellen Wert des TDM-Demultiplexers liefert).
Das ausgewählte Segment wird vom Ausgang des TDM-Demultiplexers zum Eingang eines Block-Demultiplexers 612 gesendet. Der spezielle Eingabewert des Block-Demultiplexers wird durch ein zweites Register 614 bereitgestellt, in welches der Steuerprozessor die entsprechenden gemäß Flussdiagramm von 5 ermittelten Blockauswahldaten lädt.
Der ausgewählte Block wird in einem Pufferspeicher 130 zwischengespeichert und dann zu einem Decoder 132 gesendet. Der Decoder 132 decodiert die gepufferten Blöcke in zeitlicher Reihenfolge und sendet daraufhin ein Videoausgangssignal zu einer Anzeigevorrichtung des Benutzers.
Dem Fachmann ist klar, dass jeder der Komponenten der Clientstation verschiedene, hier nicht ausführlich beschriebene Zeitsignale zugesendet werden, damit sie ordnungsgemäß arbeitet.

Claims

Verfahren zum Rundsenden von Multimediaprogrammen zur Verwendung in einem System, in welchem die Programme an Empfangsstationen (122) rundgesendet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: wiederholtes Rundsenden eines bestimmten Teils (A1) eines entsprechenden Programms an die Empfangsstationen (122); und wiederholtes Rundsenden eines nachfolgenden Teils (B1) des entsprechenden Programms an die Empfangsstationen (122), aber nicht so oft, wie des bestimmten Teils (A1); dadurch gekennzeichnet, dass Datenblöcke (a bis f) mindestens eines bestimmten Teils (A1) und des nachfolgenden Teils (B1) in wechselnder Reihenfolge rundgesendet werden, wobei sich die Reihenfolge von einer Wiederholung zur nächsten Wiederholung unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bestimmte Teil (A1) des entsprechenden Programms auf einem ersten Kommunikationskanal und der nachfolgende Teil (B1) des entsprechenden Programms auf einem zweiten Kommunikationskanal rundgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der bestimmte Teil (A1) des Programms nicht so lange dauert wie der nachfolgende Teil (B1) des Programms.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in dem bestimmten Teil der Beginn des Programms enthalten ist.
Client-Station (122) zum Empfangen rundgesendeter Multimediaprogramme zur Verwendung in einem System, in welchem die Multimediaprogramme als Vielzahl wiederholt rundgesendeter Segmente (A1 bis D1, A2 bis D2) übertragen werden und jedes der Segmente eine Anzahl von Blöcken (a bis f, p bis u) mit einer von Rundsendung zu Rundsendung unterschiedlichen Reihenfolge enthält, wobei die Station Folgendes umfasst: einen Empfänger mit einer Kanalauswahleinheit (128, 608) und einer Blockauswahleinheit (128, 612); wobei die Kanalauswahleinheit (128, 608) ein Mittel zum Erkennen der Kanäle enthält, über welche ein bestimmtes Programm rundgesendet wird, und ein Mittel zum Empfangen von Blöcken von den Kanälen; und wobei die mit der Kanalauswahleinheit (128, 608) gekoppelte Blockauswahleinheit (128, 612) ein Mittel zum Ermitteln einer natürlichen Betrachtungsreihenfolge der Blöcke in jedem rundgesendeten Segment enthält; einen mit der Blockauswahleinheit (128, 612) gekoppelten Pufferspeicher (130) zum Speichern eines nächsten Datenblocks aus jedem rundgesendeten Segment in der natürlichen Reihenfolge; und einen Decoder (132), der so geschaltet ist, dass er die im Pufferspeicher (130) gespeicherten Datenblöcke empfängt.
Multimediaserver (100), welcher Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Platten (102) mit darauf gespeicherten Datenblöcken (104) einer Multimediapräsentation; eine Blockauswahleinheit (118) zum Formatieren der Multimediapräsentation in eine Vielzahl von Segmenten (A1 bis D1), wobei jedes Segment (A1 bis D1) einen anderen Zeitabschnitt (A1 bis D1) der Multimediapräsentation enthält; und ein Rundsendemittel zum wiederholten Rundsenden einer Vielzahl von Teilen (A1 bis D1) eines Multimediaprogramms an die Empfangsstationen (122), wobei jeder Teil (B1 bis D1) des Multimediaprogramms nicht so oft rundgesendet wird wie diejenigen Teile (A1 bis C1), die in der Betrachtungsreihenfolge jedes der Teile (A1 bis D1) zeitlich früher liegen, wobei die Teile (A1 bis D1) eine Vielzahl von Datenblöcken (a bis f) umfassen, deren Reihenfolge sich von einer Rundsendung des Teils (A1) zu einer nachfolgenden Rundsendung des Teils (A1) ändert, und wobei die Betrachtungsdauer jedes Teils (B1 bis D1) länger ist als die Betrachtungsdauer derjenigen Teile (A1 bis C1) des Multimediaprogramms, welche in der Betrachtungsreihenfolge zeitlich früher liegen.