DE69534861T2

DE69534861T2 - Netzwerkvideoanbietersystem

Info

Publication number: DE69534861T2
Application number: DE69534861T
Authority: DE
Inventors: John J. Cupertino Youden; Christopher R. Menlo Park Adams; Albert W. Santa Clara Kovalick; James E. San Jose Jensen; David John Cupertino Coggins; Kari Boulder Santos; Manu Fremont Thapar; Paolo L. Los Altos Siccardo
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2015-06-10
Also published as: JP2005110291A; US5815146A; JPH0818947A; DE69529949D1; EP0698999A2; EP1168845A1; JP2005102242A; EP0698999B1; EP1168845B1; EP0698999A3; US5606359A; DE69534861D1; DE69529949T2

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf den Bereich von digitalen Computersystemen und speziell auf den Bereich von Video- und Multimediacomputerservern.
Die nationale Datensuperautobahn, ein wachsendes Netz an Kommunikationskanälen mit einer breiten Bandbreite, die bald die meisten Haushalte und Unternehmen in den vereinigten Staaten miteinander verbinden dürften, verspricht die denjenigen die Bereitstellung vieler Dienste, die mit demselben verbunden sind. Diese Dienste können Bankgeschäfte von zu Hause aus, einen Sofortzugriff auf große Datenbanken, wie z. B. die Kongressbibliothek, und eine Echtzeitinteraktion mit virtuellen Kommunen von Menschen mit ähnlichen Interessen umfassen. Von den Diensten, die die Superautobahn zur Verfügung stellen kann, ist einer, der ein hohes Maß an Aufmerksamkeit seitens der Unternehmen und der Medien erhalten hat, die Bereitstellung von Video auf Abruf („VOD" = video on demand).
VOD verspricht, dass fast jeder Film, der je gemacht wurde, einem Benutzer des Dienstes jederzeit zur Verfügung gestellt wird. Anstatt zu einem Videoverleih zu fahren und einen Film auszuwählen, sind Benutzer in der Lage, einen beliebigen Film auszuwählen, der in der Videobibliothek des Systems gespeichert ist, und sich diesen Film über die Superautobahn liefern zu lassen.
Bevor das Versprechen von VOD realisiert werden kann, müssen viele Probleme gelöst werden. Selbst ein relativ kurzer Film von einer Dauer von zwei Stunden enthält näherungsweise 2,2 × 10¹⁰ Bits von Daten. Standardverfahren zum Komprimieren und Speichern der ungeheuren Menge an Daten, die in einer Filmbibliothek von Tausenden von Titeln enthalten sind, müssen vereinbart werden. Selbst nachdem die Daten erfasst und gespeichert worden sind, besteht keine Einigung bezüglich irgendeines Teil des Systems, der notwendig sein wird, um die gespeicherten Daten an die Benutzer zu liefern.
Die rigorosen Ansprüche der Benutzer muss ein jegliches vorgeschlagenes System erfüllen. Die Benutzer haben den Wunsch, sich irgendeinen Film, den sie ausgewählt haben, schnell liefern zu lassen. Sie wünschen sich auch die Fähigkeit, den Film zu einem beliebigen Punkt zu starten und zu stoppen, sowie die Fähigkeit, den Film auf eigenen Wunsch schnell vorzuspulen („FF" = fast forward) und schnell rückzuspulen („FR" = fast reverse). Die Bereitstellung dieser Fähigkeiten für jeden Benutzer zu jeder Zeit erhebt enorme Ansprüche an die Speicherungseinheiten, internen Busse und die Verarbeitungseinheiten des Systems. Selbst die enorme Bandbreite von Faseroptikkabels kann überschritten werden. Zusätzlich ist eine beliebige Zweiwegekommunikation zwischen dem Benutzer und dem System notwendig, um die Anforderungen des Benutzers zu kommunizieren sowie Informationen und dergleichen in Rechnung zu stellen. Diese Zweiwegekommunikation erlegt dem System zusätzliche Belastungen auf.
Ein grundlegender Aspekt eines VOD-Videoservers ist die Bereitstellung einer großen Menge an Daten von einem Datenspeicherungssystem an viele Benutzer ungefähr zum gleichen Zeitpunkt ohne beträchtliche Verarbeitung der ausgehenden Daten. Welche Verarbeitungsfähigkeit das System erfordert, ist üblicherweise relativ einfach, wie z. B. Abrechnung des Benutzerkontos und Archivieren der gespeicherten Videoquellenprogramme. Es ist hilfreich, sich dabei die Videoserver als asymmetrische Eingabe-/Ausgabemaschinen („I/O" = input/output) vorzustellen.
Die verschiedenen Systemarchitekturen, die für Videoserver vorgeschlagen wurden, zeigen an, dass die asymmetrische Beschaffenheit von Videoservern nicht begriffen worden ist. Viele Vorschläge legen die Verwendung von Großcomputern nahe, um die Videodaten zu leiten und zu überwachen, während sie zum Benutzer fließen. Jede Anfrage nach einem Film und die meisten Systemsteuerungsfunktionen werden in diesen System durch die CPU des Großcomputers verarbeitet. In einer solchen Umgebung kann eine Latenzzeit drastisch ansteigen, während die Anzahl von Benutzern zunimmt. Eine solche Verwendung eines Großcomputers ist eine Verschwendung der Verarbeitungsfähigkeit des Systems. Ein Videoserver, der auf dieser Architektur basiert, wäre kostspielig und schwierig zu erweitern.
Vorschläge, die die Verwendung von Netzen von Personalcomputern („PC") vorschlagen, um VOD zu liefern, mangelt es an Flexibilität, da die Architektur von PCs niemals auf mehrere Datenspeicherungsvorrichtungen zugreifen oder Hochgeschwindigkeits-Ausgabebusse mit breiter Bandbreite steuern sollte.
Die Arbeit „Staggered Striping in Multimedia Information Systems", ACM SIGMOD Bd. 23, Nr. 2, 24. Mai 1991, S. 79–90 (XP2181228) offenbart ein Multimediaspeichersystem, bei dem ein Multimediaobjekt in gestaffelter Weise über mehrere Plattenlaufwerke verteilt ist. Ein Schnellvorspul-Nachbildungsobjekt ist gespeichert, um Schnellvorspulabtastungen zu ermöglichen.
Das Dokument „Scalable Video Data Placement on Parallel Disk Arrays" Proceedings of the SPIE, Bd. 2185, 7. Februar 1994 (XP2011316) offenbart Verfahren zum Platzieren von Videodaten an Parallelplattenarrays.
Das Dokument „The Evaluation of Video Layout Strategies on a High-Bandwidth File Server", Network and Operating System Support for Digital Audio and Video, 4. Int. Workshop, 3. November 1993, S. 228–239 (XP725321) offenbart ein System zum Speichern von Mehrauflösungsvideo, das in Streifen über Platten eines Arrays geschrieben ist.
Die JP-A-6133262 offenbart ein Videosystem, bei dem Schnellvorspul- und Schnellrückspulversionen vorerzeugt sind.
Die EP 0625857 A1 offenbart einen Videoserver zum Übertragen von Video auf Abruf. Es sind Schnellvorspul- und Schnellrückspulversionen gespeichert. Speicherzuweisungstabellen werden verwendet, um aufzuzeichnen, wo spezielle Datenblöcke gespeichert sind, um eine Wiedererlangung zu ermöglichen.
Obwohl die vorgeschlagenen VOD-Systeme bisher nur bezüglich des Lieferns von Videodaten an Benutzer erörtert wurden, erzeugen dieselben Datenströme, die auch Audio-, Text-, Graphik- und andere Datentypen umfassen können. Alle Bezugnahmen auf Videodaten in der Spezifikation und den Ansprüchen sollen Daten umfassen, die entweder nur einen dieser aufgezählten Datentypen oder eine Mischung aus denselben aufweisen. Ferner soll der Inhalt dieser Offenbarung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung auf die Speicherung und Übertragung von speziell aufgezählten Datentypen ausgelegt werden.
Bevor VOD realisiert werden kann, muss eine neue Architektur, die zum Erzeugen und Steuern hunderter, wenn nicht tausender von Videoausgabeströmen bei relativ geringen Kosten fähig ist, erzeugt werden. Diese Architektur muss erweiterbar, fehlertolerant und zu einem effizienten Betrieb mit Videodaten fähig sein, die komprimiert und in einem beliebigen der mehreren konkurrierenden Formate gespeichert sind. Eine derartige Architektur ist derzeit nicht bekannt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System gemäß Anspruch 4 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung ist in einem System realisiert, das bei einem ersten Ausführungsbeispiel einen Videoserver aufweist, dessen Architektur ohne weiteres erweiterbar, redundant und relativ kostengünstig ist. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel betreiben zwei Steuerungssysteme den Videoserver und sind für zwei unterschiedliche Betriebsklassen optimiert. Die zwei Steuerungssysteme sind eine Systemsteuerung und eine Echtzeitsteuerung. Die Systemsteuerung funktioniert als der Pförtner des Servers, der bestimmt, welche Benutzer auf den Server zugreifen dürfen. Sie handhabt auch Abrechnungstransaktionen, andere Datenverarbeitungsaufgaben und behält die Verbindungen zu anderen Computern bei, die Unterstützungsdienste an den Videoserver liefern können. Der Echtzeitcomputer ist mit der Systemsteuerung gekoppelt und führt die zeitkritischen Funktionen aus, die zum Beliefern eines speziellen Benutzers mit einem speziellen Datenstrom notwendig sind. Diese Aufgabentrennung zwischen der Echtzeitsteuerung und der Systemsteuerung hilft dabei, das Systemverhalten zu optimieren und die Latenz einer speziellen Benutzeranforderung zu reduzieren.
Die Echtzeitsteuerung ist mit einer Mehrzahl von Komponenten gekoppelt, die die Videodaten speichern, wiedergewinnen, dieselben zur Übertragung formatieren und schließlich an die Benutzer übertragen. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel sind diese Komponenten ein Datenspeicherungssystem, eine Mehrzahl von Datenquellen und ein erster und zweiter Multiplex-/Demultiplexschalter (M/D).
Das Datenspeicherungssystem weist ein Archivspeicherungselement einer großen Kapazität mit einer relativ langsamen Datenzugriffs- und Übertragungsrate und eine Mehrzahl von Plattenlaufwerksarrays einer kleineren Kapazität mit höheren Datenzugriffs- und Übertragungsraten als das Archivspeicherungselement auf. Das Datenspeicherungssystem ermöglicht sowohl eine langfristige als auch kurzfristige Speicherung für die Videodaten. Bei einer typischen Verwendung müssen die Videodaten in dem Archivspeicherungselement an die Plattenlaufwerksarrays überschrieben werden, bevor die Videodaten für die Benutzer zugreifbar werden.
Das Datenspeicherungssystem ist wiederum mit einer Mehrzahl von Datenquellen durch einen ersten M/D-Schalter gekoppelt, wobei dieser erste M/D-Schalter wiederum mit der Echtzeitsteuerung gekoppelt ist und durch dieselbe gesteuert wird. Dieser erste M/D-Schalter liefert eine vollständige bidirektionale Konnektivität zwischen dem Datenspeicherungssystem und den Datenquellen. Jede Datenquelle kann mehrere Ströme von Videodaten von dem Datenspeicherungssystem empfangen und diese Ströme zu den entsprechenden Benutzern unter der Anleitung der Echtzeitsteuerung leiten.
Innerhalb jeder Datenquelle verbindet ein Hochgeschwindigkeits-I/O-Bus das Datenspeicherungssystem mit der Netzschnittstelle. Videodaten, die von dem Datenspeicherungssystem gesendet werden, kommen in die Datenquelle und werden in einem Zuerst-Hinein-Zuerst-Hinaus-Speicherpuffer (FIFO = first in, first out) angeordnet. Jede Datenquelle weist eine Mehrzahl von FIFOs und andere Komponenten auf, die mehrere unabhängige Datenströme unterstützen.
Die Datenquellen sind mit dem Netz durch einen zweiten M/D-Schalter gekoppelt. Die Echtzeitsteuerung ist mit dem zweiten M/D-Schalter gekoppelt. Unter dem Befehl der Echtzeitsteuerung liefert der zweite M/D-Schalter eine vollständige bidirektionale Konnektivität zwischen den Datenquellen und den Benutzern.
Die Echtzeitsteuerung bestimmt, welcher Benutzer die Daten anforderte, welches Plattenlaufwerksarray in dem Plattenspeicherungssystem verwendet wird, um die angeforderten Videodaten zu liefern, und welche Datenquelle diese Daten empfängt und verarbeitet. Die Echtzeitsteuerung erzeugt die ordnungsgemäßen Befehle für den ersten und den zweiten M/D-Schalter, die Datenquellen und die Datenspeicherungselemen te, so dass der Benutzer den angeforderten Datenstrom bei einer minimalen Verzögerung empfängt.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Datenquellen direkt mit dem Datenspeicherungssystem gekoppelt.
Bei sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ausführungsbeispiel ist typischerweise eine Ersatzdatenquelle vorgesehen. Die Ersatzdatenquelle und ein Datenspeicherungselement, das mit derselben gekoppelt ist, speichern eine Kopie von jedem Videoprogramm, das momentan gespielt wird. Alternativ kann ein beliebiger Teilsatz der aktiven Videodaten kopiert und gespeichert werden, sowie Videodaten, die nicht nur erst vor kurzem inaktiv geworden sind. Wenn eine Datenquelle ausfällt, oder wenn ein Datenspeicherungselement ausfällt, können die Ersatzdatenquelle und ihr Datenspeicherungselement durch den ersten und den zweiten M/D-Schalter mit den Benutzern gekoppelt werden, die durch die ausgefallene Datenquelle unterstützt wurden, und der Dienst für diese Benutzer wird ohne wahrnehmbare Unterbrechung fortgesetzt. Dieses Spiegeln der Daten und die Bereitstellung von zumindest einer Ersatzdatenquelle ermöglicht die vorliegende Erfindung mit einer adäquaten Fehlertoleranz.
In jedem Ausführungsbeispiel überwacht ein separates Teilsystem das Verhalten von allen Komponenten in dem System auf einer regelmäßigen Basis und liefert Warnungen und Informationen an die Betreiber darüber, wann und wo die Ausfälle aufgetreten sind. Diese Warnung und Informationen ermöglichen der Echtzeitsteuerung, ausfallende Einheiten zu trennen und betriebsfähige dafür einzusetzen.
Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel können durch Hinzufügen von mehr Datenquellen sowie durch Erhöhen der Größe des Datenspeicherungssystems erweitert werden.
Während des Betriebs empfängt der Videoserver eine Benutzeranforderung, die von der Set-Top-Box („STB") des Benut zers durch ein Verteilungsnetz an den Server übertragen wurde. Die Anforderung wird durch den zweiten M/D-Schalter an die Echtzeitsteuerung geroutet, die dieselbe zur Systemsteuerung weiterleitet. Wenn die Systemsteuerung bestimmt, dass dem Benutzer der Zugriff erlaubt ist und dass die angeforderten Videodaten in dem Speicherungssystem sind, fordert die Systemsteuerung die Echtzeitsteuerung an, einen Benutzerzugriff zu ermöglichen und erzählt der Echtzeitsteuerung, wo die Videodaten gespeichert sind.
Wenn die angeforderten Videodaten nicht bereits auf einem der Plattenlaufwerksarray verfügbar sind, beginnt das Archivspeicherungsteilsystem, die Videodaten an die Mehrzahl von Platten zu überschreiben, die ein einzelnes Plattenlaufwerksarray aufweisen. Ein vorbestimmter Bruchteil der Videodaten wird auf jeder Platte in sequentieller Weise gespeichert, wobei jede Platte viele kleine Abschnitte des Films empfängt. Hierin wird diese Technik als „Datenabstreifung" bezeichnet. Obwohl es normalerweise mehrere Minuten dauert, um das gesamte Videodatenprogramm an das ausgewählte Plattenlaufwerksarray zu überschreiben, kann der Videoserver die Übertragung der Videodaten an den Benutzer beginnen, nachdem nur ein paar Minuten des Films überschrieben worden sind.
Das Bereitstellen von FF- und FR-Betrachtungsmodi an die Benutzer wird hierin durch Präparieren spezieller FF- und FR-Versionen von jedem Videodatenprogramm erreicht. Diese speziellen Versionen weisen ausgewählte Rahmen der ursprünglichen Videodaten auf, wobei diese Rahmen dann weiter editiert werden, um visuelle Details, die nicht erfasst werden können, wenn der Film in einem FF- oder FR-Modus betrachtet wird, zu entfernen. Die ausgewählten Videodaten für die FF-Version werden in der gleichen Reihenfolge wie die ursprünglichen Videodaten gespeichert, und die ausgewählten Videodaten für die FR-Version werden in der umgekehrten Reihenfolge zu den ursprünglichen Videodaten gespeichert. Diese Versionen werden zusammen mit der ur sprünglichen Version der Videodaten gespeichert. Wenn das Videodatenprogramm angefordert wird, werden alle drei Versionen des Programms streifenmäßig auf das Plattenarray geschrieben (gestreift), das zum Unterstützen des Benutzers ausgewählt worden ist.
Nachdem der anfängliche vorbestimmte Abschnitt der Videodaten auf das ausgewählte Plattenarray gestreift worden ist, kann das Abspielen beginnen. Ein spezielles anfängliches Holen im voraus von Videodaten liest parallel die beginnenden Segmente der Videodaten, die auf jeder der Platten gespeichert sind, und sendet diese Segmente in serieller Weise an die FIFO-Speicherpuffer, die den Benutzer unterstützen. Dieses anfängliche Holen im voraus versorgt den Benutzer für zumindest einige Sekunden mit genügend Videodaten zum Betrachten.
Jede Platte in dem Plattenarray kann mehrere Benutzer zu einem gegebenen Zeitpunkt unterstützen. In einem gegebenen Zeitintervall kann die Rate, mit der die Daten von den Platten gelesen werden können, mehr als adäquat sein, um die Bedürfnisse von mehreren Benutzern zu unterstützen, wenn ein ordnungsgemäßer Zugriffsterminplan beibehalten wird. Bei der vorliegenden Erfindung sind Benutzerzeitschlitze zugewiesen und werden beibehalten, um eine adäquate Videodatenversorgung von dem Plattenarray zu den Benutzern sicherzustellen.
Wenn der Benutzer von Abspielen auf entweder FF oder FR oder umgekehrt schaltet, liest der Videoserver das FF- oder FR-Videosegment auf der Platte, auf die zugegriffen wird, wobei der Server das Segment auswählt, das sich in der Zeitsequenz am nächsten zu den Videodaten befindet, die derzeit abgespielt werden.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die aufgelisteten und nachstehend beschriebenen Figuren beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Betriebsumgebung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm der Datenquellen, die in 2 und 3 gezeigt sind;
5 stellt dar, wie der programmierbare Ratengenerator die ordnungsgemäße Zeitmultiplexierung des Datenquellenausgabekanals sicherstellt;
6 ist ein Blockdiagramm des Datenspeicherungsteilsystems;
7a bis 7d sind Flussdiagramme, die den Betrieb der vorliegenden Erfindung darstellen;
8 ist eine graphische Darstellung des UTS-Prozesses (UTS = User Time Slot = Benutzerzeitschlitz);
9 ist ein Flussdiagramm des Prozesses zum Zuweisen eines UTS;
10 stellt den Status eines FIFO eines einzelnen Benutzers im Laufe der Zeit dar;
11 ist ein Diagramm, wie die vorliegende Erfindung in den Vorwärts- und Rückwärtsmodi operiert; und
12a bis 12d sind Flussdiagramme, die zeigen, wie die vorliegende Erfindung die Betriebsmodi wechselt.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Betriebsumgebung der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Erfindung, der Videoserver 10, ist mit einem Verteilungsnetz 20 und anderen Anwendungsservern 40 gekoppelt. Das Verteilungsnetz 20 kann ein Faseroptiknetz, Koaxialkabel, gedrillte Paare oder ein anderer Typ von digitalem Datennetz mit einer großen Anzahl von individuellen Kommunikationskanälen sein. Ein drahtloses Verteilungsnetz unter Verwendung von Infrarot- (IR-), elektromagnetischen Hochfrequenz- (RF-) oder Mikrowellen-Wellen kann alternativ verwendet werden. Das Netz weist typischerweise eine große Bandbreite auf, jedoch sind der Typ und die Fähigkeiten des Verteilungsnetzes für die Beschreibung und das Verständnis der vorliegenden Erfindung nur von peripherer Relevanz. Der Clientknoten 30 ist mit dem Videoserver 10 durch das Verteilungsnetz 20 gekoppelt. Die Kommunikationen zwischen dem Clientknoten, dem Verteilungsnetz und dem Videoserver sind typischerweise bidirektional. Der Clientknoten 30 kann ein TV-STB eines individuellen Benutzers, einen beliebigen Allzweckcomputer oder eine beliebige andere Entität aufweisen, die zum Anfordern und Empfangen von Videodaten fähig ist. Tatsächlich könnte der Clientknoten 30 einen anderen Videoserver 10 aufweisen. Die hierin erfolgenden Bezugnahmen auf „Benutzer" sind als ein Synonym für Clientknoten zu verstehen.
Die Anwendungsserver 40 sind mit dem Videoserver 10 mittels eines bidirektionalen Kommunikationskanals gekoppelt. Die Anwendungsserver 40 können solche Dienste wie Abrechnung, statistische Analyse von Videoprogrammnutzung etc. liefern.
Systemarchitektur
2 ist ein Blockdiagramm des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines System, in dem die vorliegende Erfindung realisiert ist. Die M/D-Schalter 70 bzw. 80 koppeln die Datenquellen 100 mit dem Datenspeicherungssystem 90 und die Datenquellen 100 mit dem Verteilungsnetz 20 (siehe 1). Die M/D-Schalter 70 und 80 können eine beliebige ihrer Eingangsquellen mit einer beliebigen ihrer Ausgangsquellen koppeln und als Multiplexer-/Demultiplexer funktionieren. Die M/D-Schalter müssen nicht einheitlich sein. Es können mehrere kleinere M/D-Schalter, entweder blockierende oder nichtblockierende, verwendet werden. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel dient ein FiberChannel-M/D-Schalter (fibre channel = Faserkanal) als M/D-Schalter 70 und ein ATM-M/D-Schalter (ATM = Asynchronous Transfer Mode = asynchroner Übertragungsmodus) dient als M/D-Schalter 80. Diese Typen von M/D-Schaltern sind im Handel erhältlich und erfordern keine weitere Beschreibung. Andere M/D-Schalter, wie z. B. ein SCSI-Schalter oder ein Zeitteilungs-Kreuzschienenersatzschalter, könnten verwendet werden, ohne dieses erste Ausführungsbeispiel erheblich zu verändern.
Jede Datenquelle 100 ist mit den M/D-Schaltern 70 und 80 sowie mit der Echtzeitsteuerung 60 gekoppelt. Jede Datenquelle 100 liefert Videodaten an viele unabhängige, interaktive Benutzer gleichzeitig. Die Datenquellen ermöglichen eine kurzfristige Speicherung von Videodaten einschließlich MPEG-codierter Daten (MPEG = Motion Picture Entertainment Group), Skripten und Interpretierern und Metadaten über diese Videodaten. Die Datenquellen spielen auch die individuellen Datenströme für jeden Benutzer mit einer Rate ab, die einen kontinuierlichen Dienst sicherstellt. Zu diesem Zweck formatieren und puffern sie Daten, die von dem Datenspeicherungssystem 90 durch den M/D-Schalter 70 empfangen wurden, und übertragen dieselben mit der entsprechenden Rate durch den M/D-Schalter 80 an das Verteilungsnetz. Die Konstruktion und der Betrieb der Datenquellen 100 wird nachstehend ausführlicher erörtert.
Die Echtzeitsteuerung 60 ist mit den M/D-Schaltern 70 und 80, den Datenquellen 100 und dem Steuerungssystem 50 gekoppelt. Die Echtzeitsteuerung 60 leitet die Verbindung eines speziellen Plattenlaufwerksarrays 92 an eine spezielle Datenquelle 100 und die Verbindung einer speziellen Datenquelle 100 an einen der Kommunikationskanäle in dem Vertei lungsnetz. Die Echtzeitsteuerung steuert auch eine vorangehende Interaktion mit einem gegebenen Benutzer, wie z. B. FF- und FR-Befehle. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Echtzeitsteuerung 60 aus einer Arbeitsstation der HP-Reihe 700, die ein Allzweckdigitalcomputer ist und ein Echtzeitbetriebssystem betreibt. Da dieser Typ von Computer bekannt ist, ist keine weitere Beschreibung desselben notwendig. Andere Typen von digitalen Allzweckcomputern könnten anstelle der HP-Arbeitsstation verwendet werden.
Das Steuerungssystem 50 ist mit einer Echtzeitsteuerung 60, einem M/D-Schalter 80 und einem Anwendungsvideoserver 40 (siehe 1) gekoppelt. Das Steuerungssystem 50 liefert diese Dienste, die eine Datenverarbeitung erfordern, an einen gegebenen Benutzer. Diese Dienstleistungen umfassen ein Einloggen und Ausloggen, das ferner ein Überprüfen von PINs (PIN = personal identification number = persönliche Identifizierungsnummer) und Verifizieren eines Kredits, Abrechnen von Benutzern, möglicherweise durch die Anwendungsserver 40, eine Betriebsunterstützung, wie ein Hinzufügen von neuen Benutzern zu den Teilnehmerlisten und Hinzufügen neuer Filme zu der Bibliothek von Filmen, und eine interaktive Programmunterstützung umfasst. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein digitaler Allzweckcomputer der HP-9000-Reihe 800, der das HP-UX-Betriebssystem betreibt, als Steuerungssystem 50 verwendet. Ein beliebiges Allzweckcomputersystem mit dem gleichen Verhaltenspegel wie der Computer der Reihe 800 könnte verwendet werden.
Eine Medienherzschlagüberwachungseinrichtung 85 ist mit der Ausgabe des M/D-Schalters 80 gekoppelt. Ein Medienherzschlagprogramm, das aus Videodaten eines geringen Informationsgehalts in einem MPEG-Format besteht, ist in einem gestreiften Format auf jeder der Platten in allen Plattenarrays gespeichert, die einen Teil des Datenspeicherungssystems 90 aufweisen. Das Programm wird kontinuierlich von allen Platten im System 90 durch jeden der M/D-Schalter und die Datenquellen übertragen und schließlich zu der Medienherzschlageinrichtung 85 geschaltet. Die Überwachungseinrichtung 85 berichtet der Echtzeitsteuerung 60 über beliebige Unregelmäßigkeiten, die in einer beliebigen der Komponenten erfasst wurden, wie z. B. ein Nichtempfangen des Programms von einer speziellen Platte oder Datenquelle. Ein beliebiger Datenwegausfall aufgrund von Hardware- oder Softwarefehlfunktionen wird erfasst und durch die Überwachungseinrichtung 85 durch einen Rückkanal an die Echtzeitsteuerung 60 gemeldet. Die Echtzeitsteuerung 60 kann dann die ordnungsgemäße Korrekturmaßnahme befehlen, wie z. B. ein Schalten einer anderen Datenquelle in den Dienst, Auswählen eines anderen Datenspeicherungsteilsystems 92 oder erneutes Ausgeben einer verlorengegangenen Nachricht.
Das erste Ausführungsbeispiel kann auf mehrere Arten und Weisen erweitert werden, um Dienste an mehr Benutzer zu liefern. Jede Datenquelle kann auf eine größere Speicherungsgröße durch Erhöhen der Speicherungsgröße von jeder Platte in ihrem zugeordneten Plattenarray skaliert werden. Mehr Datenquellen können dem System hinzugefügt werden, bis die gesamte Bandbreite zwischen den Komponenten voll gesättigt ist. Dieses erste Ausführungsbeispiel kann in seiner Grundkonfiguration 300 Video- und andere Datenströme mit drei 3 Megabit pro Sekunde pro Strom anbieten. Andere Bitraten pro Strom sind möglich, und das System kann auf über 300 Videodatenströme erweitert werden. Mehrere Videoserver können auch über ein Breitbandnetz miteinander verbunden sein, um die Gesamtkapazität zu erhöhen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Systems, in dem die vorliegende Erfindung realisiert ist, ist in 3 gezeigt. Die zwei Ausführungsbeispiele sind identisch, außer dass der M/D-Schalter bei diesem Ausführungsbeispiel entfernt worden ist und dass das Datenspeicherungssystem 90 direkt mit den Datenquellen 100 gekoppelt ist. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist eine geringfügig einfachere Architektur, die etwas weniger kostet als das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel, ohne die Fähigkeiten des ersten Ausführungsbeispiels wesentlich zu mindern.
Datenquelle
4 ist ein ausführliches Blockdiagramm einer einzelnen Datenquelle 100. Die Datenquelle 100 akzeptiert als Eingabe Videodaten vom Speicherungssystem 90 (siehe 2 und 3) sowie andere Typen von Daten von anderen Quellen. Aus diesen verschiedenen Quellen von Daten bilden die Datenquellen 100 einen einzelnen ausgehenden Bitstrom, wobei der Bitstrom aus nachfolgenden Paketen von Daten gebildet ist, wobei dieser Bitstrom eine Mehrzahl von Benutzern mit Videodiensten versorgt.
Daten, üblicherweise MPEG-Video-/Audiodaten vom Datenspeicherungssystem 90 (siehe 2 und 3), treten in die Datenquelle 100 durch den Platten-I/O-Port 104 ein. Dieser Port ist bidirektional. Ein SONET- oder ein anderer Netzport 106 ist ebenfalls bidirektional und trägt üblicherweise Text oder andere Daten von der Echtzeitsteuerung 60 und dem Steuerungssystem 50 in die Datenquelle 100. Der Port 106 kann verwendet werden, um Daten an den Port 104 zum Schreiben an das Datenspeicherungssystem 90 zu senden.
Jedem Benutzer, den die Datenquelle 100 unterstützt, ist ein Paar von FIFO-Speicherpuffern 101 und 103 zugeteilt. Für N Benutzer wären N Paare von FIFO-Speicherpuffern 101 und 103 notwendig. Obwohl die FIFO-Speicherpuffer in 4 als einzelne FIFO-Speicherpuffer dargestellt sind, können sie auf viele unterschiedliche Weisen implementiert sein. Zum Beispiel könnte auf einen einzelnen RAM (RAM = random access memory = Direktzugriffsspeicher) als eine Mehrzahl von FIFO-Speicherpuffern zugegriffen werden. Die FIFO-Speicherpuffer 101 empfangen Bytes von Daten vom Platten-I/O-Port 104, und die FIFO-Speicherpuffer 103 empfangen Bytes von Daten vom Netzport 106.
Die Verwendung von zwei FIFO-Speicherpuffern für jeden Benutzer ist keineswegs erforderlich. Ein einzelner Puffer könnte verwendet werden, der den Bedarf an einem Multiplexer/Demultiplexer zum Kombinieren der Inhalte des Paars von FIFO-Speicherpuffern aufhebt. Der Nachteil dieser Anordnung könnte die Unfähigkeit sein, Datenströme in Echtzeit zu kombinieren. Alternativ könnten mehr als zwei FIFO-Speicherpuffer verwendet werden, wodurch die Option des Kombinierens mehrerer Datentypen gleichzeitig in Echtzeit gegeben ist, wobei der Nachteil dabei die zusätzlichen Kosten und die Komplexität der zusätzlichen FIFO-Speicherpuffer ist.
Ein Auswählschalter 102, eine Ratensteuerung 105 und eine Datenquellensteuerung 107 kooperieren, um sicherzustellen, dass die Daten an jeden Benutzer mit der Rate gesendet werden, die der Benutzer benötigt. Wie in 5 gezeigt ist, besteht die Ausgabe des MUX 109 (4) aus Datenzellen, die in feststehenden Zeitschlitzen der Länge T_C angeordnet sind. Jede Zelle enthält einen Abschnitt des kombinierten MPEG-Datenstroms für einen individuellen Benutzer. Die Zellen für die Benutzer, die dem Netzport 106 zugeordnet sind, sind in einer solchen Weise verschachtelt, um jedem Benutzer die Bandbreite bereitzustellen, die der Benutzer benötigt. In dem in 5 gezeigten Beispiel benötigt der Benutzer C1 Daten mit der doppelten Rate, die entweder der Benutzer C2 oder C3 benötigt, und sowohl C2 und C3 benötigen Daten mit der gleichen Rate. Während der dargestellten Zeitdauer empfängt C1 vier Zellen von Daten, während sowohl C2 und C3 jeweils zwei Zellen von Daten empfangen. Die Zellen für jeden Benutzer werden mit einer feststehenden Rate ausgegeben, indem eine festgelegte Zeitdauer zwischen jeder Zelle erlaubt wird.
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel sind die festgelegten Zeitdauern zwischen den Zellen für jeden Benutzer ein ganzzahliges Vielfaches der festgelegten Zeitdauern zwischen den Zellen für andere Benutzer und auch ganzzahlige Vielfache der Zeitdauer T_C von jedem Zeitschlitz. Dies muss nicht immer der Fall sein. Infolge von Fehlanpassungen zwischen den gewünschten Zeitdauern zwischen den Zellen und den verfügbaren Grenzen der Zeitschlitze der Länge T_C muss ein Ausgeben von einer Zelle eventuell bis zur nächsten verfügbaren Zeitschlitzgrenze verzögert werden. Es ist auch für Zellen von mehr als einem Benutzer möglich, um den gleichen Zeitschlitz zu wetteifern, was zu einer Verzögerung der Ausgabe von einer oder mehreren Zellen führt. Die Ratensteuerung 105 muss verschiedene Taktgebungsraten von einer feststehenden Taktfrequenz in einer Weise erzeugen, die diese Verzögerungen innerhalb akzeptabler Limits hält und immer noch die durchschnittliche Benutzerrate liefert, die korrekt ist. Jeder Benutzer benötigt eine unabhängige Rate zum Sicherstellen einer ordnungsgemäßen Datenlieferung. Eine andere Implementierung der Ratensteuerung 105 verwendet eine im Handel erhältliche „ATMizer"-Integrierte-Schaltung, die von der Firma LSI Logic, Milpitas, Kalifornien, erhältlich ist.
Der Auswählschalter 102 (4), der die Rate verwendet, die durch die Steuerung 107 bestimmt wird und durch die Ratensteuerung 105 erzeugt wird, schaltet die Daten von den FIFO-Speicherpuffern 101 und 103 für jeden Benutzer auf den MUX 109.
Der MUX 109 empfängt die Video- und anderen Daten vom Schalter 102 und führt die zwei eingehenden Datenströme zu einem einzelnen ausgehenden legalen MPED-Datenstrom zusammen. Wenn andere Komprimierungsverfahren und Protokolle verwendet werden, kann der MUX 109 programmiert werden, um die Daten, die vom Schalter 102 empfangen wurden, zu einem Datenstrom zu formatieren, der diesem neuen Protokoll entspricht. Nachdem der MUX 102 den Datenstrom formatiert hat, sendet er den Datenstrom an den Port 106.
Die Datenquellensteuerung 107 ist mit der Echtzeitsteuerung 60 durch den Port 108 gekoppelt und stellt sicher, dass die Datenströme aus dem Netz über den Port 106 herausfließen. Die Steuerung 107 lenkt Informationen, die vom M/D-Schalter 80 ankommen, einschließlich Text und Graphiken, entweder an das Datenspeicherungssystem 90 oder die FIFO-Speicherpuffer 103, wo sie mit Videodaten von dem Datenspeicherungssystem gemischt und dann erneut an das Netz übertragen werden können. Die Fähigkeiten der Datenquellensteuerung 107 werden durch die Erzeugung des einzelnen ausgehenden Datenstroms nicht erschöpft. Es ist möglich, zusätzliche Datenströme zu erzeugen, indem eine zusätzliche Anordnung von FIFO-Speicherpuffern, Auswahlschaltern, MUXs und Ratensteuerungen bereitgestellt wird, die die bereits beschriebene Anordnung spiegelt. Dieses Paar von Anordnungen stünde unter dem Befehl einer einzelnen Datenquellensteuerung 107.
Die Busse 111, 113, 115 und 116, die die Komponenten der Datenquelle, wie in 4 gezeigt ist, miteinander verbinden, sind Hochgeschwindigkeits-I/O-Busse. Die Bandbreite dieser internen Busse ist breiter als die Bandbreite der Netzkanäle, die mit der Datenquelle gekoppelt sind. Die Steuerungsbusse 112 koppeln die Datenquellensteuerung 107 mit der Ratensteuerung 105 und dem Platten-I/O-Port 104.
Zumindest eine Datenquelle 100 dient als ein Systemersatz. Das Ersatzplattenarray des Datenspeicherungssystems 90, das mit der Ersatzdatenquelle gekoppelt ist, enthält eine Kopie von jedem Videodatenprogramm, das ein Benutzer des Systems betrachtet oder verwendet. Es kann auch alternativ einen Teilsatz der aktiven Filme sowie der vor kurzem inaktivierten Filme speichern. Wenn die Datenquelle oder das Plattenarray, das einen Benutzer unterstützt, ausfällt, kann die Ersatzdatenquelle mit den Benutzern der ausgefallenen Datenquelle oder des Plattenarrays gekoppelt werden, und die Videodatenprogramme, die auf demselben gespeichert sind, stehen dem Benutzer bei einer höchstens minimalen Unterbrechung zur Verfügung.
Datenspeicherungssystem
6 ist ein ausführliches Blockdiagramm, das eine erste und eine zweite Gruppe von Plattenlaufwerksarrays 92 darstellt, die mit einer ersten und einer zweiten Datenquelle 100 gekoppelt sind. Jede Gruppe von Plattenlaufwerksarrays 92 besteht aus einer Reihe von Plattenlaufwerken 97, die durch eine Plattenlaufwerksschnittstelle 96 mit der Datenquelle 100 gekoppelt sind. Bei der zweiten Gruppe von Plattenlaufwerksarrays 92 ist eine vordefinierte Anzahl von Plattenlaufwerken 97 mit einer Arraysteuerung 99 gekoppelt. Die Arraysteuerung 99 kann eine Paritätsprüfung unter den Plattenlaufwerken, die mit derselben gekoppelt sind, erzeugen und überwachen. Dies trägt zu einem weiteren Redundanzpegel der vorliegenden Erfindung bei, da die Arraysteuerung 99 ein ausgefallenes Plattenlaufwerk von dem Array entfernen kann. Eine Archivspeicherung (nicht dargestellt) kann durch eine Band-„Jukebox" bereitgestellt werden, die zwei digitale Bandlaufwerke und 8-mm-Kassetten aufweist, auf die robotermäßig zugegriffen wird. Über 2.000 Stunden von Videodaten können in dem 1,5-Terabyte-Bandsystem beibehalten werden. Dieses System kann in 15 Minuten einen 90-Minuten-Film an einen primären Plattenspeicher übertragen. Obwohl nicht dargestellt, kann die Archivspeicherung direkt mit den Plattenlaufwerksschnittstellen 96 oder der Systemsteuerung 50 (siehe 2) gekoppelt sein. Optische CDs, digitale Audiobänder, Direktzugriffsspeicher oder ein redundantes Array von kostengünstigen Platten (RAID; RAID = redundant array of inexpensive disks = redundantes Array von kostengünstigen Platten) könnte einen Teil der oder alle Plattenlaufwerke 97 als akzeptable Speicherungselemente ersetzen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, sind die Plattenlaufwerke, die zu eindimensionalen Arrays und zumindest einer Bandjukebox gebildet worden sind, die bevorzugten Speicherungselemente. Sie sind als eindimensionale Arrays logisch angeordnet, die mit den individuellen Datenquellen 100 gekoppelt sind.
Um eine Such- und Auffind-Zeit zu reduzieren, wird ein Mittlungsalgorithmus verwendet, wenn Daten an die Plattenspeicher geschrieben werden. Es ist bekannt, dass Teile des Plattenspeichers mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren. Lesevorgänge vom äußeren Abschnitt der Platte erfordern mehr Daten pro Einheit Zeit als Lesevorgänge vom inneren Abschnitt. Der Unterschied kann sogar zweimal pro Zeiteinheit betragen. Bei der vorliegenden Erfindung werden Daten alternativ an die inneren und äußeren Abschnitte der Plattenspeicher geschrieben, während Videodaten über dem Plattenarray gestreift werden. Dies erhöht die Durchschnittsmenge von Videodaten, die pro Einheit Zeit gelesen werden können.
Betrieb
Datenkomprimierung und -speicherung
Die Videodaten auf dem Videoserver werden auf den Plattenlaufwerken organisiert, die die Datenspeicherungsteilsysteme aufweisen, indem ein gegebener Film in mehrere Stücke geteilt wird, die dann auf den Platten, die das Teilsystem aufweisen, verteilt werden. Diese Technik wird hierin als „Datenabstreifung" bezeichnet. Jeder Film wird in dieser Weise auf eine Mehrzahl von Platten gestreift, wenn der Film verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Videodaten an dieselbe in komprimierter Form geliefert werden. Die MPEG- und JPEG-Formate sind beide bekannt und können bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ein Großteil der, wenn nicht die gesamte Dekomprimierung tritt am Anschluss des Benutzers auf. Das spezielle Komprimierungs/Dekomprimierungsverfahren, das verwendet wird, ist kein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Tatsächlich müssen bestimmte Benutzer, wie z. B. Filmeditoren, mit Videodaten arbeiten, die nicht komprimiert worden sind. Die vorliegende Erfindung kann genauso einfach solche Daten speichern wie sie komprimierte Videodaten speichern kann, und die Verwendung solcher Daten würde nur die Menge von Daten beeinträchtigen, die gespeichert werden kann, und nicht den Betrieb der vorliegenden Erfindung.
Sobald die komprimierten Videodaten empfangen worden sind, werden sie an die Plattenlaufwerke, die einen Teil des Datenspeicherungssystems aufweisen, in Blöcke der Größe N geschrieben. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Blockgröße 128 KByte von Daten. Das erste Plattenlaufwerk in dem logischen Array von Plattenlaufwerken empfängt die ersten 128 KByte, das zweite empfängt die nächsten 128 KByte usw. Nachdem das letzte Plattenlaufwerk in den logischen Arrays seine Blöcke von Daten empfangen hat, wird das Schreiben bei der ersten Platte wieder aufgenommen, bis der gesamte Film an die Platten geschrieben worden ist.
Die Forderungen nach benutzerangeforderten FF und FR erfordern besondere Beachtung. Da alle Videodaten bereits in dem Datenspeicherungssystem gespeichert sind, scheint zumindest FF eine einfache Aufgabe zu sein. Leider können die Videodaten nicht einfach mit einer schnelleren Rate gelesen und dann durch das Verteilungsnetz an den Benutzer gesendet werden. Dies würde einen Datenstrom mit illegalen Zeitgebungsstempeln erzeugen, die durch die STB des Benutzers nicht decodiert werden können. Ein schnelleres Lesen der Daten und nur Senden eines Abschnitts derselben an die Benutzer erzeugt ebenfalls einen illegalen Datenstrom. Für FR scheitern diese Verfahren ebenfalls, da ein Film, der im MPEG-Format komprimiert ist, nicht rückwärts gespielt werden kann. Wenn beliebige Bilder unter Verwendung dieser Verfahren wiedergewonnen werden könnten, wären diese Bilder von geringer Qualität und würden eine Echtzeitverarbeitung der Videodaten sowie die Zusammenarbeit des STB des Benutzers erfordern.
Bei der vorliegenden Erfindung wird von jedem Film eine separate FF- und FR-Version erzeugt. Ein vorbestimmter Prozentsatz der Rahmen in der unkomprimierten Spielversion der Videodaten wird gelöscht. Details, die ein Benutzer während des Betrachtens von Videodaten in FF und FR nicht beobachten kann, werden dann aus den verbleibenden Rahmen gelöscht. Die ausgewählten und editierten Rahmen werden dann erneut komprimiert und in einem legalen komprimierten Format gespeichert. Die FR-Version erfordert, dass die editieren Rahmen im Vergleich zur FF-Version in einer umgekehrten Reihenfolge gespeichert werden. Ein erneutes Umordnen der Rahmen, um die FR-Version zu erzeugen, kann vor oder nach einer Komprimierung auftreten. Eine ordnungsgemäße Rahmenauswahl und ordnungsgemäße Eliminierung von nicht notwendigen Einzelheiten kann die ursprüngliche Spielversion der Videodaten um bis zu 98 % reduzieren. Wie bei dem Originalfilm werden die FF- und FR-Version auf den Plattenspeicherungseinheiten gestreift. Wenn der Benutzer die FF- und FR-Funktionen anfordert, werden diese FF- und FR-Versionen des Films verwendet und bei der normalen Systemabspielrate abgespielt. Bei diesem Ausführungsbeispiel spielen die FF- und FR-Version etwa 5 % der Zeit herein, die zum Spielen des Originalfilms erforderlich ist.
Dieses Verfahren des Erzeugens und Speicherns von FF- und FR-Versionen der Filme spart sowohl Bandbreite als auch Speicherplatz und erzeugt doch einen hochqualitativen Satz an FF- und FR-Bildern.
Ein gegebenes Plattenlaufwerk kann nur eine feststehende Höchstanzahl von Benutzern und ihre zugeordneten Ströme von Videodaten unterstützen. Durch Strifen aller Videodaten auf allen Platten kann eine Benutzerlastausgleichung effizient vorgenommen werden. Wenn alle Benutzer den gleichen Film anfordern, können beispielsweise alle Platten in dem Teilsystem am Liefern der Videodaten teilnehmen, da jede Platte einen Teil des Films enthält. Wenn jeder Benutzer einen anderen Film anfordert, nimmt wiederum jede Platte teil, da jede Platte zumindest einen Teil von jedem Film enthält.
Wenn jeder Film nur auf einer Platte gespeichert werden würde, würde der zweite Fall, wo jeder Benutzer einen anderen Film anfordert, immer noch eine adäquate Leistung erbringen, da jede Platte ein einzelnes Individuum unterstützen würde. Wenn alle Benutzer den gleichen Film anforderten, könnten jedoch nur jene Benutzer, die von einer einzelnen Platte unterstützt werden könnten, bedient werden.
Benutzerzugriff
7a bis 7d sind Flussdiagramme, die typische Systemoperationen darstellen, die einen Benutzerzugriff und eine Videodatenanzeige involvieren. Bei Schritt 201 macht ein Benutzer, durch seine oder ihre STB, eine Anforderung, die über einen der Kommunikationskanäle im Verteilungsnetz 20 (siehe 1) an die Echtzeitsteuerung 60 (2) übertragen wird, um ein Videodatenprogramm zu starten. Bei Schritt 203 leitet die Echtzeitsteuerung diese Anforderung an das Steuerungssystem 50 weiter (2), um zu bestimmen, ob dem Benutzer ein Zugriff auf das System gewährt wird. Das Steuerungssystem 50 kann dann dem Benutzer einen Systemzugriff gewähren und den Film finden, den der Benutzer bei Schritt 205 anforderte. Bei Schritt 207 befiehlt das Steuerungssystem 50 der Echtzeitsteuerung 60, mit dem Abspielen des Filmes zu beginnen.
Zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt wird das angeforderte Videodatenprogramm nicht auf ein Plattenarray gestreift, es sei denn, der Film ist sehr populär. Ein Überschreiben des Videodatenprogramms vom Archivspeicherungssystem an ein Plattenarray kann mehrere Minuten dauern, speziell, wenn der Videoserver stark ausgelastet ist. In solchen Fällen kann die Latenz ein akzeptables Limit überschreiten.
Um dieses Problem zu minimieren, können die ersten fünf Minuten der zweihundert populärsten Filme auf ein oder mehrere Plattenarrays „im voraus- gestreift" werden. Eine Anforderung nach einem dieser Filme würde mit den im voraus gestreiften Videodaten schnell bedient werden, während der Rest des Videodatenprogramms von der Archivspeicherung abgerufen und an das Plattenarray überschrieben wird. Da die Videodaten schneller überschrieben als sie verwendet werden, führt dieses Verfahren dazu, dass der Benutzer beim Empfangen der angeforderten Videodaten einige Verzögerungen erlebt. Die Liste von im voraus gestreiften Programmen könnte periodisch verändert werden.
Sobald die Echtzeitsteuerung 60 einen Befehl empfängt, ein Abspielen eines Filmes zu beginnen, beginnt sie einen Vorabruf, um die entsprechenden Puffer in der Datenquelle 100 (2) zu füllen. Dies geschieht bei Schritt 209 in 7b.
Nachdem dem Benutzer ein Zugriff auf das System gewährt worden ist, werden weitere VCR-Befehle, wie z. B. Pause und FF/FR, exklusiv durch die Echtzeitsteuerung 60 gehandhabt, die mit dem Datenspeicherungssystem, den Datenquellen und den Schaltern interagiert. Die Systemsteuerung ist in diese Anforderungen nicht involviert.
Schneller Vorabruf beim Starten
Wie zuvor angegeben, sind die Videodatenprogramme in einem „gestreiften" Muster auf Plattenlaufwerksarrays 92 gespeichert, die den kurzfristige Speicherungsabschnitt des Datenspeicherungssystems 90 aufweisen (siehe 2).
Die FIFO-Speicherpuffer in der zugeordneten Datenquelle sind entweder leer oder sie enthalten nichtrelevantes Material von einer früheren Zuordnung. Die Systemressourcen erlauben, dass die Datenquelle der Plattenlaufwerksschnittstelle (siehe 6) befiehlt, Daten von mehreren der Platten 97, über die der Film gestreift worden ist, gleichzeitig zu holen. Diese geholten Videodaten werden in se rieller Weise an die Datenquelle 100 übertragen, wobei die FIFO-Speicherpuffer möglichst schnell gefüllt werden. Dieses Verfahren, das hierin als „schneller Vorabruf beim Starten" bezeichnet wird, stellt sicher, dass jeder Benutzer unmittelbar genügend Daten in seinen zugeordneten FIFO-Speicherpuffern hat, um eine ununterbrochene Übertragung für einen Zeitraum von einigen Sekunden sicherzustellen.
Bei Schritt 211 weist eine Echtzeitsteuerung 60 dem Benutzer einen Benutzerzeitschlitz (UTS = user time slot) zu.
Benutzerzeitschlitz
Wenn nur einem einzelnen Benutzer der Zugriff auf ein einzelnes Array von Plattenlaufwerken erlaubt würde, bestünde kein Bedarf, die Videodaten auf dem Plattenlaufwerksarray zu streifen. Alle drei Versionen eines Videodatenprogramms könnten auf einer Platte angeordnet sein, wobei eine zweite Platte möglicherweise als Sicherung dient. Der Videoserver würde dann sequentiell von der Platte lesen, wobei er irgendeine Version der Videodaten, die der Benutzer anforderte, verwendet. Obwohl dieses Verfahren zur Verwendung konzeptionell einfach wäre, kann nicht ein beliebiger Videoserver, der ein separates Plattenlaufwerk jedem Benutzer widmet, für eine große Anzahl von Benutzern wirtschaftlich nicht praktikabel sein.
Da der hierin beschriebene Videoserver in all seinen Ausführungsbeispielen ein Bedienen vieler Benutzer gleichzeitig berücksichtigt, ist ein effizienteres Verfahren zum Maximieren der Plattenausnutzung notwendig.
Jede Platte in einem beliebigen der Plattenarrays, das verwendet wird, kann Videodaten an die Videoquelle, mit der sie gekoppelt ist, mit einer viel schnelleren Rate als irgendein Benutzer, der mit der Datenquelle gekoppelt ist, die Daten nutzen kann, lesen und übertragen. Angesichts der maximal beibehaltenen Videodatenleserate der Platte wird eine vorbestimmte Zeitdauer, die hierin als das Masterzeitintervall bezeichnet wird, ausgewählt. Die exakte Länge dieses Intervalls ist von der Konfiguration des Systems und den Typen von verwendeten Platten abhängig. Daher kann sie von einem Videoserver zum nächsten variieren, ohne die Lehre der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu verändern. Die Menge von Videodaten, die im Masterzeitintervall gelesen werden, wird durch die Durchschnittsmenge von Daten, die ein Individuum benötigt, geteilt. Das Ergebnis ist die Anzahl von Benutzern, die die Platte während eines jeden Masterzeitintervalls unterstützen kann, und stellt die Anzahl von Benutzerzeitschlitzen dar, die in jedem Masterzeitintervall verfügbar sind. Indem jedem Benutzer, der mit dem gleichen Array von Plattenlaufwerken gekoppelt ist, ein spezieller Benutzerzeitschlitz in einem gegebenen Masterzeitintervall zugewiesen wird, können Konflikte über einen Plattenzugriff eliminiert und die Anzahl von Benutzern, die durch ein gegebenes Plattenlaufwerksarray zuverlässig unterstützt werden können, kann maximiert werden.
8 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das zeigt, wie die Masterzeitintervalle, Benutzerzeitschlitze und die Datenabstreifung der vorliegenden Erfindung einen Benutzerressourcenkonflikt bezüglich Plattenzugriff und Daten verhindern. Das in 8 dargestellte Array besteht aus drei Plattenlaufwerken, den Platten 1, 2 und 3. Die Masterzeitintervalle TM1, TM2, TM3 und TM4 erstrecken sich über X oder die Zeitachse der Figur. Innerhalb eines jeden Masterzeitintervalls ist im voraus bestimmt worden, dass acht Benutzer pro Platte mit Videodaten versorgt werden können, ohne einen unzureichenden Dienst für einen speziellen Benutzers zu riskieren. Daher ist jedes Masterzeitintervall in acht Benutzerzeitschlitze aufgeteilt worden, die gezeigt sind, wie sie jedes Masterzeitintervall unterteilen. Auch muss wiederholt werden, dass die Videodaten auf dem Plattenarray gestreift worden sind. Die Streifenanzahl zeigt die Streifenindizes des Videodatenprogramms an, das auf den drei Platten gestreift worden ist, die dieses Plattenarray aufweisen. „S" zeigt die Gesamtanzahl von Streifen in dem Videodatenprogramm an.
Innerhalb eines beliebigen Zeitschlitzes kann nur ein Benutzer auf eine beliebige Platte zugreifen. 8 zeigt den Zugriff auf die Platte in einem Zeitschlitz durch einen Benutzer mit einem dunklen „*" an.
Im Zeitschlitz 1 des Masterzeitintervalls TM1 liest der Benutzer V1 einen Streifen 1 von der Platte 1. Der Benutzer V2 liest einen Streifen 1 im Zeitschlitz 2. Die Benutzer V1 und V2 bewegen sich dann parallel durch das Plattenarray, lesen den Streifen 2 von der Platte 2 in jeweilige Zeitschlitze 1 und 2 des Masterzeitintervalls TM2 ein und lesen den Streifen 3 von der Platte 3 in jeweilige Zeitschlitze 1 und 2 des Masterzeitintervalls TM3 ein. Da sich der Streifen 4 auf der Platte 1 befindet, kehren die Benutzer V1 und V2 zur Platte 1 im Masterzeitintervall TM4 zurück, lesen den Streifen 4 in den Zeitschlitzen 1 bzw. 2. Die Benutzer V3 und V4 greifen auf die gleichen Videodaten wie die Benutzer V1 und V2 zu, jedoch von denselben zeitlich versetzt. Den Benutzern V3 und V4 sind die Zeitschlitze 3 und 4 zugewiesen worden, und sie fahren parallel in ähnlicher Weise wie V1 und V2 fort. Im Masterzeitintervall TM3 lesen die Benutzer V3 und V4 den zweiten Streifen der Videodaten von der zweiten Platte in den Zeitschlitzen 3 bzw. 6. Im Masterzeitintervall TM4 lesen die Benutzer V3 und V4 den Streifen 3 von der Platte 3 in den gleichen jeweiligen Zeitschlitzen.
Der Benutzer V5 beginnt ein Lesen von Videodaten im Masterzeitintervall TM3, und ihm wird der Zeitschlitz 3 zugewiesen. Obwohl dem Benutzer V3 der Zeitschlitz 3 zugewiesen worden ist, greifen die Benutzer V5 und V3 stets auf andere Platten in ihrem Zeitschlitz zu. Ihr Zugriff auf die gleiche Platte ist stets um zumindest ein Masterzeitintervall versetzt. Dies ermöglicht eine maximale Ausnutzung der Plattenlaufwerke ohne irgendwelche Konflikte.
Das Array, das in 8 dargestellt ist, kann eine adäquate Speicherunterstützung für acht Benutzer pro Platte pro Masterzeitintervall ermöglichen, wobei 24 Benutzer pro Masterzeitintervall die maximale Last des dargestellten Arrays sind. Wenn ein 25. Benutzer einen Zugriff auf das Plattenarray anfordert, würde der Zugriff verweigert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur ein Benutzer zu einem beliebigen Zeitpunkt auf eine gegebene Platte zugreift.
9 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens des Zuweisens eines UTS. Das UTS-Modell wird bei Schritt 250 initialisiert und wartet darauf, dass ein Benutzer eine Anforderung bei Schritt 252 startet. Wenn die Anforderung empfangen worden ist, können einige Platten die Benutzer bedienen. Dieser Zeitpunkt, wenn die Anforderung empfangen wird, wird als der „aktuelle Zeitschlitz" bezeichnet. Die verbleibenden Schritte im Flussdiagramm, das in 9 gezeigt ist, werden innerhalb der Zeitdauer, die durch den aktuellen Zeitschlitz definiert ist, ausgeführt.
Sobald die Anforderung empfangen worden ist, bestimmt das System, welche Platte den ersten Datenblock enthält, der durch den Benutzer angefordert wird. Sobald das System bestimmt hat, welche Platte den ersten Datenblock enthält, untersucht das System diese Platte, um zu bestimmen, ob es die Anforderung des Benutzers realisieren kann. Jede Platte weist eine Tabelle auf, die anzeigt, welche UTSs durch die Benutzer besetzt sind. Das System untersucht die Tabelle unter Verwendung eines Index, der als „S_Index" bezeichnet wird. S_Index wird auf den Wert „aktueller Zeitschlitz" initialisiert, und auf die entsprechende Plattentabelle wird zugegriffen (Schritt 253). Das System untersucht dann die UTS-Tabelle der Platte, wobei der Tabellenindex mit S_Index gleichgesetzt ist.
Die Tabelle zeigt an, ob der UTS, auf den durch S_Index gezeigt wird, bereits durch einen anderen Benutzer besetzt ist (Schritt 254). Wenn der UTS verfügbar ist, wird er dem Benutzer zugewiesen und der Benutzer holt sofort die Daten von der Platte (Schritt 258). Wenn der UTS nicht verfügbar ist, wird S_Index inkrementiert (Schritt 260). Die Differenz zwischen S_Index und dem aktuellen Zeitschlitz wird dann untersucht (Schritt 262). Wenn diese Differenz eine Schwelle für eine akzeptable Benutzerlatenz überschreitet, wird der Prozess beendet und verweist den aktuellen Benutzer vom aktuellen UTS (Schritt 264).
Ein Verweisen eines Benutzers führt nicht zur Unterbrechung dieses Videodatenprogramms des Benutzers. Bei einem Verfahren, das nachstehend beschrieben ist, sind die FIFO-Speicherpuffer, die jedem Benutzer zugewiesen sind, tendenziell nahezu vollständig voll. Verliert man seinen Zeitschlitz in einem speziellen Masterzeitintervall, führt dies lediglich dazu, dass die Videodaten in den FIFO-Speicherpuffern verwendet werden. Bevor alle Videodaten verwendet worden sind, wird dem verwiesenen Benutzer erneut ein Zeitschlitz zugewiesen.
Wenn die bei Schritt 262 bewertete Latenz nicht überschritten worden ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 254 zurück. Diese Berechnungen geschehen in der Datenschnittstelle, die das Plattenarray steuert.
Schneller Plattenabruf
Bei typischen Operationen werden viele Benutzer auf Filme zugreifen, die auf den Plattenlaufwerksarrays gespeichert sind, die mit einer einzelnen Datenquelle gekoppelt sind. Die Rate, mit der ein Benutzer die Daten nutzen kann, ist festgelegt. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel benötigen die meisten Benutzer etwa 3 Megabit von Videodaten pro Sekunde. Die Benutzer einer gemeinsamen Datenquelle können eventuell die gleiche Datenverbrauchsrate aufweisen, oder sie können unabhängige Raten aufweisen. Dies beeinträchtigt den Betrieb der vorliegenden Erfindung nicht. Für einen optimalen Betrieb und um ein Zugreifen auf die richtigen Videodaten von der Ersatzdatenquelle in dem Fall zu ermöglichen, dass die zugeordnete Datenquelle oder ihr zugeordnetes Datenspeicherungsteilsystem ausfällt, sollten die einzelnen FIFO-Speicherpuffer in den Datenquellen so voll wie möglich gehalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die Daten von den Plattenarrays mit einer Rate abgerufen, die etwas größer als die durchschnittliche Rate ist, mit der die Daten verwendet werden. Dies hält die FIFO-Speicherpuffer durchschnittlich näher an einem vollen Zustand als an einem leeren Zustand. Da die Systemausnutzung erwartungsgemäß hoch sein soll, gelingt es dem stochastischen Prozess des Befüllens der Puffer mit einer schnelleren Rate als die Daten verwendet werden nicht immer, den Puffer vollständig voll zu halten, jedoch stellt er tendenziell sicher, dass sie sich ihrer maximalen Kapazität nähern. Diese aggressive Zeitplanung ist mit Videodaten möglich, da sie mit einer konstanten Rate über einen sehr langen Zeitraum beibehalten wird.
10 ist ein Diagramm, das die Menge von Videodaten in einem typischen FIFO-Speicherpuffer in der vorliegenden Erfindung über einen Zeitraum zeigt. T_D stellt die Menge der Zeit dar, die eine volle Operation von dem Plattenarray benötigt, und T_C stellt die Menge der Zeit dar, die eine Entleerungsoperation von den FIFO-Speicherpuffern erfordert. Die FIFO-Speicherpuffer 101 und 103 (4) werden vom Speicherungssystem 90 (siehe 2 und 3) während der Zeiten T_D befüllt und während der Zeiten T_C geleert. Obwohl 10 zeigt, wie Befüllungs- und Entleerungsoperationen in sequentieller Weise eintreten, treten diese Operationen tatsächlich gleichzeitig auf, da die Speicherpuffer als FIFO-Puffer funktionieren.
Wie 10 zeigt, ist die durchschnittliche Befüllungsrate etwas höher als die durchschnittliche Entleerungsrate, was sicherstellt, dass die Puffer tendenziell voller werden, während die Operation fortgesetzt wird. Wenn die Puffer sich einer vollständigen Befüllung nähern, wird eine Befüllungsoperation übersprungen. Dies ist durch T_Skip in 10 angezeigt. Der schnelle Vorabruf beim Start ist ebenfalls in 10 als Zeit T_P dargestellt. T_P sollte vorzugsweise < 3 T_D sein.
Gelegentlich muss einem neuen Benutzer ein UTS unmittelbar erteilt werden und ein aktueller Benutzer muss verwiesen werden. Für den verwiesenen Benutzer werden ein oder mehr Befüllungszyklen ausgelassen. T_Skip könnte in dieser Bedingung begründet sein. Da die Puffer nahezu voll gehalten worden sind, führt ein Überspringen des Befüllungszyklus nicht zu einem Verlust des Dienstes gegenüber dem verwiesenen Benutzer.
Videodatenanzeigemodi
Sobald der UTS zugewiesen worden ist, beginnt bei Schritt 213 (7b) das Playback und das System tritt in einen neuen Betriebsmodus ein. In diesem Modus überprüft das System bei Schritt 215 zuerst, ob ein VCR-Befehl vom Benutzer übertragen worden ist. Wenn kein Befehl empfangen worden ist, überprüft das System bei Schritt 233 das Ende des Films, der angefordert wurde. Wenn der Film noch nicht beendet worden ist, kehrt das System zu Schritt 215 zurück.
Wenn ein VCR-Befehl bei Schritt 215 empfangen wurde, überprüft das System zuerst bei Schritt 217, ob der Befehl ein Pause-Befehl ist (7d). Wenn der Befehl Pause ist, wird das Steuerungssystem 50 bei Schritt 219 benachrichtigt, der Film in den Pausezustand versetzt, der UTS freigegeben, jedoch werden die zugewiesenen Puffer in der Datenquelle 101 nicht freigegeben. Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung würde die Echtzeitsteuerung angewiesen, anzunehmen, dass entweder ein FF- oder ein FR-Befehl kurz nach einem Pause-Befehl folgt, und die Echtzeitsteuerung würde der Datenquelle befehlen, den Vorabruf von entweder der FF- oder der FR- oder von beiden Versionen des Films, der betrachtet wird, zu beginnen. In jedem Ausführungsbeispiel kehrt das System bei Schritt 221 zum Warten auf den Befehlsbetriebsmodus zurück.
Wenn der bei Schritt 215 empfangene Befehl ein Pause-Befehl ist, dann muss er ein FF-, FR- oder Spiele-Befehl sein. In diesem Fall wird das Steuerungssystem bei Schritt 223 benachrichtigt, ein Vorabruf der relevanten Version des angeforderten Films wird bei Schritt 225 geordert, ein neuer UTS wird bei Schritt 227 zugewiesen, wenn der ursprüngliche UTS freigegeben wurde, der neue Film wird bei Schritt 229 abgespielt und das Warten auf einen Befehlsbetriebsmodus beginnt erneut bei Schritt 231.
FF-/FR-Betrieb
Die FF- und FR-Versionen von Filmen werden als separate Filme gespeichert und auf den Plattenspeichern gestreift. Das Layout der FF- und FR-Versionen der Filme ist so, dass, wenn ein Benutzer zwischen Spielen, FF und FR in einer beliebigen Reihenfolge schaltet, sie sich immer noch in demselben UTS und auf der gleichen Platte befinden. Dies macht eine Platten- und Benutzer-I/O-Zeitplanung auf unterer Ebene unabhängig vom Betriebsmodus, den der Benutzer anfordert.
Das Diagramm von 11 und die Flussdiagramme von 12a bis d stellen dar, wie FF und FR bei der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Die Nummern in 11 sind Programmstreifenindizes und werden hierin als die Position des Films bezeichnet. Wenn das System ein Video spielt und ein Vorspulen anfordert, findet das System die nächste frühere Position der FF-Filmversion, die auf der Platte gestreift ist, auf die der Benutzer derzeit zugreift (12a, Schritt 301). Sobald diese Position gefunden worden ist, beginnt das System, die FF-Version des Films an diesem Punkt zu spielen (Schritt 303). Dies ist in 11 in der ersten Spalte gezeigt. Hier wird der Befehl an der Position 21 in der normalen Filmversion empfangen. Der nächste frühere FF-Abschnitt des Films ist Segment 1. Die FF-Version wird an dieser Position gestartet.
Das Schalten von FF auf Spielen involviert ein Finden des nächsten früheren Segments des Films auf der normalen Version des Videodatenprogramms (Schritt 305, 12b). Sobald diese Position gefunden ist, beginnt das Spielen an diesem Punkt (Schritt 307). Wie in 11, dritte Spalte, gezeigt ist, wird der Spielbefehl empfangen, wenn das FF-Segment 20 gespielt wird. Auf der Platte 3 ist das nächste frühere Segment der Spielversion 19, was dort ist, von wo aus die Spielversion abgespult wird.
Das Schalten vom Spielmodus in FR erfordert, dass das System das nächste spätere Zeitsegment auf der FR-Version des Videodatenprogramms findet, das auf der Platte gespeichert ist, auf die zugegriffen wird (Schritt 309, 12c). Die FR-Version wird dann ab diesem späteren Punkt gespielt. In 11, zweite Spalte, ist die Spielversion des Videodatenprogramms bei Segment 26. Das nächste spätere Segment der FR-Version des Videodatenprogramms, das auf der gleichen Platte gespeichert ist, ist Segment 60. Von hier aus wird die FR-Version gespielt.
Schließlich erfordert das Schalten von FR in ein normales Spielen, dass der nächste frühere Punkt der Spielversion des Videodatenprogramms, das auf der gleichen Platte gespeichert ist, die die FR-Version derzeit verwendet, gefunden wird (Schritt 311, 12d). Die Spieloperationen werden ab diesem Punkt (Schritt 313) fortgesetzt. In 11, Spalte vier, wird das FR-Versionssegment 40 gezeigt, wenn der Befehl empfangen wird, um zum Spielmodus zurückzukehren. Dieses nächste frühere Segment der Spielversion auf der gleichen Platte ist das Segment 40, von wo aus die Spieloperationen fortgesetzt werden.
Wenn das System bei Schritt 233 (7b) bestimmte, dass das Videodatenprogramm, das betrachtet wird, beendet ist, dann gibt das System bei Schritt 235 (7c) den UTS, die FIFO-Puffer in der Datenquelle 100 sowie beliebige andere Systemressourcen frei, die dem Benutzer zugewiesen worden waren. Am Ende des Videodatenprogramms kann es eine Pause geben, um dem Benutzer zu ermöglichen, rückzuspulen und einen Abschnitt des Films erneut zu betrachten, bevor die Systemfreigaben auftreten. Zahlreiche solche Betrachtungsoptionen können angeboten werden, ohne die vorliegende Erfindung in irgendeiner Weise zu verändern. Ein Menü von verfügbaren Diensten taucht dann auf (Schritt 237), und das System kehrt zum Warten auf den Befehlsmodus bei Schritt 239 zurück. Wenn der Benutzer bereit ist, die Verwendung des Systems (Schritt 241) zu beenden, wird das Steuerungssystem bei Schritt 245 benachrichtigt, und alle Ressourcen werden freigegeben. Wenn der Benutzer nicht bereit ist, Schluss zu machen, kehrt die Operation zu Schritt 201 (7a) zurück.

Claims

Ein Verfahren zum Versehen eines Benutzers, der mit einem Kommunikationskanal gekoppelt ist, mit Videodaten, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Speichern einer Mehrzahl von Videodatenprogrammen, wobei der Schritt des Speicherns einer Mehrzahl von Videodatenprogrammen ferner folgende Schritte aufweist: Aufbauen einer Mehrzahl von Arrays von Datenspeicherungseinheiten (97); Speichern jedes der Mehrzahl von Videodatenprogrammen auf zumindest einem der Arrays von Datenspeicherungseinheiten (97); Teilen des Videodatenprogramms in eine Mehrzahl von Datenblöcken, wobei jeder Datenblock eine vordefinierte Größe aufweist; Speichern eines ersten Datenblocks auf einer ersten Datenspeicherungseinheit (97) des Arrays von Datenspeicherungseinheiten (97); Speichern aufeinanderfolgender Datenblöcke auf aufeinanderfolgenden Datenspeicherungseinheiten (97); und Wiederholen der Schritte des Speicherns eines ersten Datenblocks und des Speicherns aufeinanderfolgender Datenblöcke; Abrufen eines Videodatenprogramms, wenn eine Anforderung nach dem Videodatenprogramm von dem Benutzer durch den Kommunikationskanal empfangen wird; Formatieren des abgerufenen Videodatenprogramms für eine Übertragung zu dem Benutzer; und Übertragen des formatierten Videodatenprogramms zu dem Benutzer; dadurch gekennzeichnet, dass jedes Videodatenprogramm aus einer Abspielversion, einer Schnellvorlaufversion und einer Schnellrücklaufversion gebildet ist, wobei die Abspiel-, die Schnellvorlauf- und die Schnellrücklaufversion jeweils in Datenblöcke geteilt sind, wobei der erste Datenblock jeder der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion auf der ersten Datenspeicherungseinheit (97) gespeichert ist und aufeinanderfolgende Datenblöcke der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion auf aufeinanderfolgenden Datenspeicherungseinheiten (97) gespeichert sind, wobei der Prozess zum Speichern auf der ersten und auf aufeinanderfolgenden Datenspeicherungseinheiten weitergeht, bis der letzte Datenblock jeder Version auf einer Datenspeicherungseinheit (97) gespeichert wurde, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Annehmen einer Anforderung von einem Benutzer nach irgendeiner der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion während einer Lieferung eines Videodatenprogramms zu dem Benutzer; und wobei, wenn der Benutzer von einer ersten Version zu einer zweiten Version eines Videodatenprogramms umschaltet, das Verfahren ferner ein Auswählen eines nächsten Datenblocks der zweiten Version, die auf der gleichen Datenspeicherungseinheit (97) wie der Datenblock der ersten Version gespeichert ist, auf die aktuell zugegriffen wird, in Abhängigkeit von dem Datenblock der ersten Version, von der umgeschaltet wird, und ein Durchführen der Abruf-, Formatier- und Übertragungsschritte hinsichtlich des Datenblocks der zweiten Version aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem eine vordefinierte Anzahl der Mehrzahl von Videodatenprogrammen in einer Bandspeicherungseinheit gespeichert sind und das ferner folgende Schritte aufweist: Bestimmen, ob der Benutzer ein Videodatenprogramm angefordert hat, das in der Bandspeicherungseinheit gespeichert ist; und Umschreiben des angeforderten Videodatenprogramms, das in der Bandspeicherungseinheit gespeichert ist, zu einem Array von Datenspeicherungseinheiten (97) unter Verwendung der Schritte des Teilens, Speicherns eines ersten Datenblocks, Speicherns aufeinanderfolgender Datenblöcke und Wiederholens der Speicherschritte, falls die Anzahl von Datenblöcken die Anzahl von Datenspeicherungseinheiten (97) in dem Array von Datenspeicherungseinheiten (97) überschreitet.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schnellvorlauf- und die Schnellrücklaufversion einen vordefinierten Bruchteil der Abspielversion aufweisen, wobei die Videodaten der Schnellvorlaufversion in der gleichen Reihenfolge wie die Videodaten der Abspielversion aufgezeichnet sind und die Videodaten der Schnellrücklaufversion in umgekehrter Reihenfolge wie die Videodaten der Abspielversion aufgezeichnet sind.
Ein System zum Liefern von zumindest Videodaten zu einer Mehrzahl von Benutzern, wobei das System folgende Merkmale aufweist: ein Datenspeicherungssystem (90) zum Speichern einer Mehrzahl von Videodatenprogrammen; eine Mehrzahl von Datenquellen (100), die mit dem Datenspeicherungssystem (90) gekoppelt sind, zum Formatieren der Videodaten, die aus dem Datenspeicherungssystem abgerufen werden, für eine Übertragung; einen ersten Schalter (80), der mit jeder der Datenquellen (100) und mit einer Mehrzahl von Kommunikationskanälen gekoppelt ist, wobei der Schalter (80) die gepackten Videodaten von einer Datenquelle (100) zu einem Kommunikationskanal richtet; eine erste Steuerung (60), die mit dem ersten Schalter, den Datenquellen (100) und dem Datenspeicherungssystem (90) gekoppelt ist, wobei die erste Steuerung (60) die Verbindung des Datenspeicherungssystems (90) mit den Datenquellen (100), der Datenquellen (100) mit dem Schalter (80) und des Schalters (80) mit dem Kommunikationskanal steuert, wobei die erste Steuerung (60) die Verbindungen ansprechend auf Ereignisse, einschließlich Benutzeranforderungen, die von Benutzern über die Kommunikationskanäle empfangen werden, herstellt; und eine zweite Steuerung (50), die mit der ersten Steuerung (60) gekoppelt ist, wobei die zweite Steuerung (60) einen Systemzugriff durch Benutzer steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenspeicherungssystem (90) eine Mehrzahl von Arrays von Datenspeicherungseinheiten (97) umfasst, wobei jedes der Mehrzahl von Videodatenprogrammen auf zumindest einem der Ar rays von Datenspeicherungseinheiten (97) gespeichert ist und eine Abspielversion, eine Schnellvorlaufversion und eine Schnellrücklaufversion aufweist, wobei die Abspiel-, die Schnellvorlauf- und die Schnellrücklaufversion in Datenblöcke einer vordefinierten Größe geteilt sind, wobei der erste Datenblock jeder der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion auf einer ersten Datenspeicherungseinheit (97) des Arrays gespeichert ist und aufeinanderfolgende Datenblöcke der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion auf aufeinanderfolgenden Datenspeicherungseinheiten (97) des Arrays gespeichert sind, wobei das System angeordnet ist, um eine Anforderung von einem Benutzer nach einer Lieferung einer der Abspiel-, der Schnellvorlauf- und der Schnellrücklaufversion während einer Lieferung einer Version des Videodatenprogramms zu dem Benutzer anzunehmen, und wobei, wenn eine Übertragung zu einem Benutzer von einer ersten Version zu einer zweiten Version eines Videodatenprogramms umgeschaltet wird, das System angeordnet ist, um einen nächsten Datenblock der zweiten Version, die auf der gleichen Datenspeicherungseinheit (97) wie der Datenblock der ersten Version, auf die gegenwärtig zugegriffen wird, gespeichert ist, in Abhängigkeit von dem Datenblock der ersten Version, von der umgeschaltet wird, auszuwählen und die zweite Version beginnend von dem ausgewählten nächsten Datenblock zu dem Benutzer zu liefern.