(57)【要約】  非同期転送モード（ＡＴＭ）オンデマンド・ディジタル・ドキュメント伝送システムおよび方法を開示する。このシステムは、顧客がディジタル・ドキュメントをオンデマンドで注文および受信することを可能にするように構成された顧客インタフェース・ユニット（２）を備えている。交換ＡＴＭネットワーク（１）を介して顧客に伝送するためのディジタル・ドキュメントを記憶したサーバ（１６）が提供される。サーバ（１６）には、顧客から注文があったときにサーバ（１６）から送信されるディジタル・ドキュメントを記憶するためのキャッシュ（２０）が、結合される。キャッシュ（２０）は、サーバ（１６）の代わりにオンデマンド注文に応じることにより、ネットワーク・トラフィックを低減する。
2005510158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非同期転送モード（ＡＴＭ）オンデマンド・ディジタル・ドキュメント伝送システムであって、
顧客がディジタル・ドキュメントをオンデマンドで注文および受信することを可能にするように構成された顧客インタフェース・ユニット（２）と、
交換ＡＴＭネットワーク（１００）を介して顧客に伝送するためのディジタル・ドキュメントを記憶したサーバ（１６）と、
顧客から注文があったときに前記サーバ（１６）から送信されるディジタル・ドキュメントを記憶するための、前記サーバ（１６）に結合されたキャッシュ・メモリ（２０）とを備え、前記キャッシュ・メモリが、前記サーバの代わりに前記オンデマンド注文に応じることによりネットワーク・トラフィックを低減する、ドキュメント伝送システム。
【請求項２】
前記顧客インタフェース・ユニット（２）が、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）技術をサポートする顧客構内ユニットを備える、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項３】
前記顧客インタフェース・ユニット（２）が、顧客注文が電話インタフェースにより行われることを許容する、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項４】
前記キャッシュ・メモリ（２０）をチェックして、顧客から要求された前記ディジタル・ドキュメントが前記キャッシュ・メモリに記憶されているかどうかを決定するための、前記サーバ（１６）に結合されたネットワーク制御システム（１１）を更に備える、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項５】
前記サーバ（１６）が、前記ドキュメントを前記キャッシュ・メモリ（２０）と前記顧客とに同時に伝送するように構成された、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項６】
前記キャッシュ・メモリ（２０）中に所定のドキュメントが保持される時間を決定するための、前記サーバ（１６）に結合されたネットワーク制御システム（１１）を更に備える、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項７】
前記キャッシュ・メモリ（２０）中に前記所定のドキュメントが保持される時間が、前記所定のドキュメントに対して出された注文の数に基づく、請求項６に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項８】
ＤＳＬリンク上の信号を経路指定するためのマルチプレクサ（９）を更に備え、前記マルチプレクサ（９）が前記キャッシュ・メモリ（２０）を備える、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項９】
前記キャッシュ・メモリ（２０）が、前記交換ＡＴＭネットワーク（１００）内の端に位置し、それにより、前記キャッシュ・メモリ（２０）に記憶されたコンテンツが、前記交換ＡＴＭネットワーク（１００）内で前記顧客インタフェース・ユニット（２）に最も近い地点から得られる、請求項８に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１０】
前記サーバ（１６）に結合されたネットワーク制御システム（１１）を更に備え、前記ネットワーク制御システム（１１）が、前記キャッシュ・メモリに記憶されたコンテンツを管理する、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１１】
前記ドキュメントがビデオであり、前記伝送システムがビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）伝送システムである、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１２】
前記顧客インタフェース・ユニット（２）が顧客制御装置（３〜８）に結合され、それにより前記顧客が、ネットワーク制御システム（１１）にリモートで信号送信することにより、前記顧客に伝送されている前記ビデオのデータ・ストリームを制御する、請求項１１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１３】
前記キャッシュ・メモリ（２０）または前記サーバ（１６）に記憶されたコンテンツへの顧客アクセスを制御するために前記顧客インタフェース・ユニット（２）と前記キャッシュ・メモリ（２０）とに結合されたネットワーク制御システム（１１）を更に備える、請求項１に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１４】
前記キャッシュ・メモリ（２０）または前記サーバ（１６）に記憶されたコンテンツへの顧客アクセスを制御するために前記ネットワーク制御システム（１１）により設定された仮想回路を更に備える、請求項１３に記載のドキュメント伝送システム。
【請求項１５】
非同期転送モード（ＡＴＭ）ネットワークを介してディジタル・ドキュメントをオンデマンドで提供する方法であって、
交換ＡＴＭネットワークを介してサーバにより受信された、ディジタル・ドキュメントを求める顧客要求を処理するステップ（２００）と、
前記ディジタル・ドキュメントを、前記ＡＴＭネットワーク内にあるキャッシュ・メモリに記憶するステップ（２０８）と、
前記ディジタル・ドキュメントが、前記ＡＴＭネットワークに結合されたキャッシュ・システム中で得られるかどうかを決定するステップ（２０４）と、
前記ディジタル・ドキュメントが前記キャッシュ・システム上で得られる場合は、前記顧客要求に前記キャッシュ・システムから応じるステップ（２１４）と、
そうでない場合は、前記顧客要求に前記サーバから応じるステップ（２０８）とを含む方法。
【請求項１６】
前記顧客要求に前記サーバから応じるステップ（２０８）が更に、記憶するために前記ディジタル・ドキュメントのコピーを前記キャッシュ・システムに送信するステップ（２０８）を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＡＴＭネットワークを介した所定のディジタル・ドキュメントを求める顧客注文の数を決定するステップ（２１３）と、
前記顧客注文数に従って、前記所定のディジタル・ドキュメントが記憶される時間を生成するステップ（２１３）とを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＡＴＭネットワークを介した所定のディジタル・ドキュメントを求める顧客注文の数を決定するステップ（２１３）と、
前記顧客注文数に従って、記憶される前記所定のディジタル・ドキュメントのコピー数を提供するステップ（２１３）とを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記顧客要求が、ディジタル加入者線を利用する顧客構内装置（２）から発信される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記ディジタル・ドキュメントが、ビデオ・ファイルを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
ユーザーのアクセス権および要求に基づいて、前記キャッシュ・システムおよび前記サーバのコンテンツへのアクセスを管理するステップ（２０１）を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記ディジタル・ドキュメントが、ビデオを含み、前記方法が更に、ビデオのデータ・ストリームのコンテンツ・フローを顧客位置から制御するステップ（３０１）を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記コンテンツ・フローが、前記ビデオの反転、早送り、一時停止のうちの１つにより制御される（３０３）、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＡＴＭネットワークが、ネットワーク制御システム（１１）を備え、前記方法が更に、コンテンツを前記キャッシュ・システムにプッシュし（２０８）、コンテンツを前記キャッシュ・システムから削除する（２１３）ことにより、前記キャッシュ・システム上のコンテンツを管理するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ネットワーク通信に関し、より詳細には、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）ビデオ・オン・デマンド用途で帯域幅を効率的に使用するための非同期転送モード（ＡＴＭ：Ａｓｙｎｃｈｏｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）ビデオ・キャッシュ化システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ：Ｖｉｄｅｏ  ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）は、家庭娯楽サービス・ビジネスで台頭しつつある技術である。ビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）サービスでは、遠く離れた施設にあるサーバに記憶された大量のビデオ・コレクションに対して、顧客がリアルタイム（実時間）でビデオを要求することができる。ビデオの転送は、ネットワーク・システム、例えば電話システムやケーブル・ネットワークなどを介して提供される。しかし、データを記憶システムから顧客の装置に継続的に転送するには、十分な容量の帯域幅が利用可能でなければならない。ビデオ・サーバと顧客の装置との間の帯域幅の容量は、究極的には、サーバが所定の時点でサポートすることのできる同時ビデオ・ストリームの最大数を決定する。
【０００３】
現存の公衆情報ネットワークがより広い帯域幅ニーズに対応するように変わるのを可能にしている重要な通信伝送技術の１つは、非対称ディジタル加入者線（ＡＤＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）というモデム技術である。ＡＤＳＬは、現存のツイストペア（撚線対）電話回線を、マルチメディア通信および高速データ通信用のアクセス経路に変換する。ＡＤＳＬの伝送レート（速度）は、新たにケーブルを敷設することなしに、現在のアクセス能力を例えば５０倍またはそれ以上に拡大する。
【０００４】
非対称ディジタル加入者線（ＡＤＳＬ）技術では、より高い伝送レートを達成することのできるツイストペア銅配線の両端にモデムを取り付ける必要がある。非同期転送モード（ＡＴＭ）は、ＡＤＳＬを介して実行することのできる超高速なセル・ベースのデータ伝送プロトコルである。ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）は、複数のＡＤＳＬ加入者線を取り込み、これらを単一のＡＴＭ回線に集中させる装置である。従来の（アナログ）電話サービス（ＰＯＴＳ：Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）は、基本的なアナログ電話サービスを指す。従来の電話サービス（ＰＯＴＳ）と回線を共有する如何なるサーバも、ＰＯＴＳよりも高い周波数を使用するか、またはＰＯＴＳをディジタルに変換して、他のデータ信号とインターリーブしなければならない。
【０００５】
現在、消費者との間でリアルタイム・ビデオをサポートするのに十分な帯域幅伝送を保証するための効果的な解決法はない。今日存在する解決法は、専用線または統合ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）に基づくものか、インターネットを利用するものである。専用線リンクは、固定的な性質があるので、２つのエンドポイント（端点）間で保証される帯域幅の量は、固定である。また、専用線は、物理的に固定されているので、別の構内へのフレキシブルな接続ができない。これは回線が、物理的に固定されているからである。ＩＳＤＮによる方法には、コストがより高く、帯域幅をより広くするために複数の接続が必要であり、帯域幅を動的に割り振るためのフレキシビリティ（柔軟性）がないという欠点がある。第３の方法、即ちインターネットなどのパケット・ベースのネットワークには、不都合な点がある。というのは、インターネットは、サービスの品質保証のないベストエフォート（ｂｅｓｔ−ｅｆｆｏｒｔ）型サービス・モデルとして設計されているからである。インターネットでは、何れか特定のサービスまたは用途のために、特定容量の帯域幅を保証すること、または終端間の遅延変動に限度を設けることは、ほぼ不可能である。例えば、ビデオも電子メールも両方とも、同じ重要度で扱われる。ビデオは、時間およびジッタ（ｊｉｔｔｅｒ：変動）の影響を受けやすいにもかかわらず、インターネットは、この異なる２つのタイプのトラフィックを区別しない。ビデオなど、時間およびジッタの影響を受けやすい情報は、電子メールよりもずっと厳しい伝送要件を有する。ベストエフォート型ネットワークとしてのインターネットから、複数のトラフィック・タイプを区別できるインターネットに変えようとする幾つかの構想は、失敗しており、将来すぐに実現する可能性は低い。現在、消費者との間でリアルタイム・ビデオを伝送するために帯域幅を保証することは、ほぼ不可能である。または、インターネットは、単に二地点間ストリーミング・タイプのサービスの広範囲の展開のための容量が足りないという点でも問題である。
【０００６】
ディジタル加入者線（ＤＳＬ）または非対称ディジタル加入者線（ＡＤＳＬ）は、従来のツイストペア回線の帯域幅を増加させるが、利用可能な帯域幅は、依然として限られている。この制限は、ビデオ・オン・デマンド・サービスにおいて所定の時点でビデオをオンデマンドで要求するために許容されるデータ量または顧客数に課せられている。
【０００７】
従って、高データ・レート転送のためにより多くの多用途性および効率性を提供するように現存のネットワーク・ハードウェアの機能を増強するシステムおよび方法が必要とされている。更に、ビデオ・オン・デマンド機能の改善をもたらすために、現存のネットワーク・ハードウェア上の帯域幅を増加させることも必要とされている。
【発明の開示】
【０００８】
（発明の概要）
本発明により、非同期転送モード（ＡＴＭ）オンデマンド・ディジタル・ドキュメント伝送システムおよび方法を開示する。このシステムは、顧客がディジタル・ドキュメント（文書、書類、データなど）をオンデマンドで注文および受信することを可能にするように構成された顧客インタフェース・ユニットを備えている。交換ＡＴＭネットワークを介して顧客に伝送するためのディジタル・ドキュメントを記憶したサーバが提供される。サーバには、顧客から注文があったときにサーバから送信されるディジタル・ドキュメントを記憶するためのキャッシュ・メモリが結合される。キャッシュ・メモリは、サーバの代わりにオンデマンド注文に応じることにより、ネットワーク・トラフィックを低減する。
【０００９】
本発明による、ディジタル・ドキュメントをオンデマンドで提供する方法は、交換ネットワークを介してサーバにより受信された、ディジタル・ドキュメントを求める顧客要求を処理することを含んでいる。次いで、交換ネットワークに結合されたキャッシュ・システム中で、このディジタル・ドキュメントが得られるかどうかを決定する。ディジタル・ドキュメントがキャッシュ・システム上で得られる場合は、顧客要求は、キャッシュ・システムにより達せられる。そうでない場合は、顧客要求は、サーバにより達せられる。
【００１０】
本発明の利点、性質、および様々な追加の特徴は、添付の図面に関してこれから詳述する例示的な実施例を考察すれば、より完全に明らかになるであろう。
【００１１】
図面は本発明の概念を例示するためのものであり、本発明を例示するための唯一の可能な構成というわけではないことを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明はキャッシュ・システムおよび方法を含み、このシステムおよび方法を利用して、より多くの顧客が帯域幅の限られたネットワークに接続しながらビデオ・オン・デマンド（または類似のサービス）を要求できるようにする。本発明は有利にも、顧客からもっとも頻繁に要求されるビデオをビデオ・キャッシュ・メモリに記憶する。本質的にビデオ・キャッシュ・メモリは、ビデオ・サーバと顧客との間のネットワーク上のトラフィックを低減する。ディジタル加入者線（ＤＳＬ）アーキテクチャでは、本発明のキャッシュ・システムを利用することにより、例えばサーバまたは記憶機構装置と顧客構内装置との間のネットワークを介したトラフィックが大幅に低減される。ネットワーク上のトラフィックが低減されることにより、ネットワーク中で必要とされる帯域幅の量が低減される。このため、ネットワーク・リンクのコストを削減することで、サービス・プロバイダ（例えば、競合する地域通信事業者ＣＬＥＣなどのヘッドエンド・ネットワーク・プロバイダ）に掛かる費用を節約することができ、また、実際に、ビデオ・オン・デマンド・サービスを顧客にとってより手頃な価格にすることができる。
【００１３】
本発明をビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ：Ｖｉｄｅｏ  ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）システムの点から述べるが、本発明はよりずっと広範であり、交換ネットワークを介して伝送できる任意のディジタル・マルチメディア・ドキュメントを含むことができることに留意されたい。更に、本発明は、電話機、セットトップ・ボックス（ＳＴＢ）、コンピュータ、衛星リンクなどが注文を受けることを含めて、任意のシステム注文方法に適用可能である。また、本発明をＤＳＬネットワークの点から述べるが、本発明の概念は、ＡＴＭ技術を使用するケーブル、無線、またはその他のネットワーク・タイプに拡大することができる。
【００１４】
各図に示す要素は、様々な形式のハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組合せにおいて実現できることを理解されたい。好ましくは、これらの要素は、適切にプログラムされた１つまたは複数の汎用デバイス上のハードウェア中で実現され、汎用デバイスはプロセッサ、メモリ、および入出力インタフェースを備えるものとすることができる。
【００１５】
ここで図面を特に詳細に参照すると、複数の図を介して、同じ参照番号は同様または同一の要素を識別する。最初に図１を参照すると、音声とデータとビデオのサービスを統合するためのディジタル加入者線（ＤＳＬ）システム・アーキテクチャ１が、本発明を利用するための例示的なＤＳＬ環境において示されている。システム・ブロック図１は、幾つかの機能ブロックで構成されている。システム領域（ドメイン）は、中央オフィス（ＣＯ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｏｆｆｉｃｅ）装置１００および顧客構内装置（ＣＰＥ：Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｐｒｅｍｉｓｅ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）２で構成されている。システム領域内の構成要素ブロックおよびそれぞれのインタフェースは、顧客構内装置（ＣＰＥ）２と、ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）９と、ＡＴＭスイッチ１０と、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ルータ１３およびＡＴＭターミネータ（終端装置）１２である。図では、ＡＴＭスイッチ１０が、衛星１７、無線放送１８、またはケーブル１９の各ネットワークに向けて、プログラム・ガイド・サーバ／ビデオ・サーバ１６に結合されている。また、ＡＴＭスイッチ１０は、インターネット１４からインターネット・プロトコルＩＰパケット・データを受信するために、ＤＳＬターミネータ１２とＩＰルータ１３の対を介して結合されている。
【００１６】
現在の顧客構内装置（ＣＰＥ）２は、ＤＳＬモデム・ユニット２７を備えている。このＤＳＬモデム・ユニット２７は、従来の電話回線（ＰＯＴＳ：Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を介して別々のアナログ電話機３〜５とインタフェースし、１０Ｂａｓｅ−Ｔ  イーサネット（登録商標）を介してＰＣデスクトップ・システム７にインタフェースし、イーサネット（登録商標）またはＲＳ−４２２接続を介して、テレビジョンまたはビデオ表示装置８′への接続用のデコーダ８を備えるセットトップ・ボックス（ＳＴＢ）にインタフェースする。顧客のアナログ終端から、ＣＰＥ装置２は、各電話機３〜５からのアナログ入力を受け入れ、アナログ入力をディジタル・データに変換し、データをＡＴＭパケットにパッケージし（ＡＴＭを介したＰＯＴＳ）、各接続は、固有の仮想チャネル識別子／仮想パス識別子（ＶＣＩ／ＶＰＩ）を有する。当業者には知られているように、ＡＴＭは、接続（コネクション）指向プロトコルである。従って、あらゆるセル・ヘッダ中に接続識別子があり、接続識別子は、セルを物理リンク上の所定の仮想チャネルに明示的に関連付ける。接続識別子は、２つのサブフィールド、仮想チャネル識別子（ＶＣＩ：Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、および仮想パス識別子（ＶＰＩ：Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐａｔｈ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含んでいる。これらの識別子は共に、ネットワークを介したセルの多重化、多重化解除、および交換で使用される。ＶＣＩおよびＶＰＩはアドレスではないが、接続が確立されたときに、接続のＡＴＭノード間の各セグメント・リンクにおいて明示的に割り当てられ、その接続の持続時間に亘って存続する。仮想チャネル識別子／仮想パス識別子（ＶＣＩ／ＶＰＩ）が使用されているとき、ＡＴＭレイヤ（層）は、複数の接続からのセルを非同期でインターリーブ（多重化）することができる。
【００１７】
また、イーサネット（登録商標）データも、固有のＶＰＩ／ＶＣＩ付きでＡＴＭセルにカプセル化される。ＡＴＭセル・ストリームは、ＣＰＥユニット２のＤＳＬモデムに送られ、変調されてＤＳＬＡＭユニット９に伝送される。反対方向行きの場合は、ＤＳＬ信号が、顧客構内装置２中のＤＳＬモデム２７により受信されて復調され、ＶＰＩ／ＶＣＩ検出処理に伝送される。次いで、エンド・ユーザーの電話機のＶＰＩ／ＶＣＩと一致するＶＰＩ／ＶＣＩを有するＡＴＭセル・データが抽出され、アナログＰＯＴＳに変換されて、電話機に伝送される。また、エンド・ユーザーのイーサネット（登録商標）のＶＰＩ／ＶＣＩと一致するＶＰＩ／ＶＣＩを有するＡＴＭセル・データが抽出され、イーサネット（登録商標）トランシーバに伝送されて、ポートに伝送される。
【００１８】
ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）９は、複数のＤＳＬモデムからのデータを復調し、ネットワークの他の部分に接続するためにデータをＡＴＭ基幹ネットワーク上に集中させる。ＤＳＬＡＭ９は、ＤＳＬ回線をＡＴＭスイッチ１０へのＡＴＭ出力上に集中させることにより、パッケージベース、セル・ベース、および／または回路ベースの適用例のための迂回中継（ｂａｃｋ−ｈａｕｌ）サービスを提供する。
【００１９】
ＡＴＭスイッチ１０は、ＡＴＭネットワークの基幹（ｂａｃｋｂｏｎｅ：バックボーン）である。ＡＴＭスイッチ１０は、セル搬送、多重化および集中、トラフィック制御、ＡＴＭレイヤ管理を含めて、ネットワーク中の様々な機能を実施する。システム領域１で特に重要なのは、ＡＴＭスイッチが、ＤＳＬＡＭ９とインターネット・ゲートウェイ（インターネット・プロトコルＩＰルータ１３、およびＤＳＬまたはＡＴＭターミネータ１２）と共に、セルのルーティング（経路指定）およびバッファリング（一時記憶）を可能にし、また、複数電話リンク・スイッチ１５と共に、Ｔ１回路エミュレーション・サポートを可能にすることである。ＡＴＭスイッチ１０は、衛星、無線放送、またはケーブルの各ネットワークと接続しインタフェースするために、プログラム・ガイド・サーバ／ビデオ・サーバ１６に結合させることができる。また、ＡＴＭスイッチ１０は、インターネット１４からインターネット・プロトコルＩＰパケット・データを受信するために、ＡＴＭターミネータ１２とＩＰルータ１３の対を介して結合される。
【００２０】
ビデオまたはファイル・キャッシュ・システム２０は、例えばディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）９とインタフェースするか、またはその内部に実現されているものとすることができる。ビデオ・キャッシュ・システム２０は、システムのニーズに応じたサイズとすることのできるメモリを備えている。ビデオ・キャッシュ・システム２０は、非同期転送モード（ＡＴＭ）モデム技術に適合することが好ましい。ビデオ・キャッシュ・メモリ２０は、前に要求されたビデオ・ドキュメントなどのドキュメントのコピーを、所定時間、例えば数時間からおそらく数週間に亘って保存する。
【００２１】
ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）９は、より頻繁に使用されるマルチメディア／ビデオ・コンテンツを記憶するために、またＤＳＬリンクを介してマルチメディア／ビデオ・コンテンツを末端の顧客に供給するために、記憶機構またはキャッシュ・メモリ２０を備えることが好ましい。
【００２２】
ネットワーク制御システム（ＮＣＳ：Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）１１は、ＤＳＬＡＭ９中の記憶機構２０にあるコンテンツを管理する。ＤＳＬＡＭ９、および記憶機構２０中のメモリ記憶域は、ネットワーク１００の端に位置することが好ましい（例えば、顧客とネットワークとの境界またはその付近）。ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１は、コンテンツをメモリ記憶域２０にプッシュすることおよびコンテンツを記憶域２０から削除することを扱う管理構成要素２３を有する。また、ＮＣＳ１１は、ユーザーのアクセス権および要求に基づいて仮想回路（ｖｉｒｔｕａｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を設定および削除することにより記憶域２０上のコンテンツへのアクセスを制御する信号伝送のための終端ポイントも提供する。更にＮＣＳ１１は、顧客がコンテンツ・フロー（流れ）を制御できるようにする機能も提供する。例えばユーザーは、従来のビデオ・カセット・レコーダ（ＶＣＲ）機能とほぼ同じ方式で、コンテンツの一時停止（ｐａｕｓｅ：ポーズ）、停止（ｓｔｏｐ：ストップ）、再生（ｐｌａｙ：プレイ）、前進（ａｄｖａｎｃｅ：アドバンス）、反転（ｒｅｖｅｒｓｅ：リバース）などの機能を制御することができる。また、ＮＣＳ１１は、課金のために顧客アクティビティに関する情報も提供する。
【００２３】
オンデマンド・コンテンツ提供サービスの利用をネットワーク・リソース（資源）の点でより効率的にするために、本発明では、記憶域（キャッシュ・メモリ）２０をネットワークの端に配置することが好ましい（ＤＳＬＡＭ９の内部、またはＤＳＬＡＭ９と同位置）。有利にも、これによりコンテンツ配信は分散型の機能になり、ネットワーク中で最も近い位置からコンテンツのコピーを得ることができる。
【００２４】
ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１（および／またはビデオ・サーバ１６）は、ＡＴＭスイッチ１０を介してキャッシュ・メモリ２０に結合され、キャッシュ・メモリ２０中に所定のビデオが存続する時間に関する指示または制御を提供する。一実施例では、所定のファイルまたはビデオが加入者から要求されるたびに、タイマに追加の時間を加えることができ、要求されたファイルをその追加時間だけキャッシュに記憶する。別の実施例では、同じビデオまたはファイルの複数のコピーをキャッシュ・メモリ２０中に保持する。このようにすれば、人気のあるビデオまたはファイルを複数の加入者に同時に配信して、アクセス時間を改善する。
【００２５】
ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１は、アドレス変換、需要割当て、および呼（コール）管理の各機能を提供する。ＮＣＳ１１は、電話呼出しの発信および終了を含めて、ＤＳＬ／ＡＴＭネットワークを管理する機能を提供する。ＮＣＳ１１は本質的に、クラス５のＰＳＴＮスイッチ１５（例えば、ＧＲ−３０３プロトコルを使用するもの）とＣＰＥ２との間で制御情報を通信し変換する制御構成要素である。ネットワーク制御システム１１は、ＣＰＥにコードをダウンロードする機能や、帯域幅および呼管理（例えばビジー）機能などのその他の機能、並びにその他のサービス提供タスクおよび設定・タスクのためにも利用可能である。
【００２６】
ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１は、オフピーク時の間にビデオをビデオ・サーバ１６からディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）記憶域２０に送るように設定することができる。利用可能になるビデオは、ＡＴＭネットワークを介して転送可能になるように、ネットワーク管理者により手動で、またはスクリプトにより構成する。コンテンツ、例えば映画は、映画に対する需要が、一定の下方閾値に達したときに、ＤＳＬＡＭ記憶域２０から削除される。この閾値は自動的に設定されるものでもよく、システム・パラメータとして構成してもよい。
【００２７】
一実施例では、ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１を利用して、低ネットワーク・トラフィックのウィンドウ中（例えば、オフピーク時間）にファイルを転送する。ＮＣＳ１１において、サーバ１６から記憶域２０への転送が所望の時間に実施されるようにスケジュールを設定する。オフピーク時または所望の時間に達したとき、ネットワーク制御システム１１はビデオ・サーバ１６に、ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）記憶装置２０へのコンテンツ送信を開始するよう要求する。接続は、ＡＴＭネットワーク（例えば、仮想回路）中で設定される。ＮＣＳ１１は、好ましくはソフトウェア中で実現される管理構成要素２３を備えており、管理構成要素２３は、適宜、コンテンツをメモリ記憶域２０にプッシュし、コンテンツを記憶域２０から削除する。ＮＣＳ１１は、ユーザーのアクセス権および要求に基づいて仮想回路を設定および削除することにより、記憶域２０中のコンテンツへのアクセスを制御する信号伝送のための終端ポイントを提供する。ＮＣＳ１１は、顧客がキャッシュ・メモリ２０およびビデオ・サーバ１６のコンテンツ・フローを制御（例えば、早送り、反転、一時停止など）できるようにするための制御機能を提供する。ＤＳＬＡＭ９は、信号伝送により入来コンテンツの通知を受け、コンテンツはビデオ・サーバ１６からＤＳＬＡＭ記憶キャッシュ・メモリ２０に送信される。
【００２８】
ビデオまたはファイルがキャッシュ・メモリ２０に記憶されるが、異なる顧客から同じビデオを求める別の要求（リクエスト）があった場合は、これを再びビデオ・サーバ１６に直接要求するのではなく、ビデオまたはファイルの記憶済みキャッシュ・コピーを使用する。キャッシュ・メモリ２０がもたらす利点の１つには、ネットワーク上のトラフィック、およびサーバ１６への必要アクセス数が低減されることが含まれる。ネットワーク上のトラフィックが低減されることにより、ネットワーク中で必要とされる帯域幅の量も低減される。このため、ネットワーク・リンクのコストを削減することで、サービス・プロバイダは費用を節約することができ、収益を増加させることができる。また、これにより実際、提供されるサービス、例えばビデオ・オン・デマンド・サービスを、顧客にとってより手頃な価格にすることができる。
【００２９】
ビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）システムが、非常に低コストの伝送方法を達成することは有利である。ビデオを低コストで伝送する方法の１つは、マルチキャスティング（同報通信）を使用することだが、ＶｏＤシステムでマルチキャスティングを適用することは不可能である。複数のユーザーが同じ映画を見ている場合であっても、ユーザーは、異なる２つの時間に映画を見ていることになるので、マルチキャスティングは機能しない。例えば、ある顧客は午後１０時に映画を要求し、別の顧客は同じ映画を午後１０時５分に要求することがある。ＶｏＤのケースの１つでは、映画の独立した２つのコピーが、ビデオ・サーバから顧客に送信される。これには２倍量の帯域幅が必要である。本発明によるビデオ・キャッシュを利用する場合、第１の顧客がビデオを要求したときにコピーを１つだけ送信すればよく、このコピーは、ユーザーが同時にその映画を見ている間にキャッシュに記憶される。第２および第３の顧客が同じ映画を要求したときは、ビデオ・サーバはキャッシュ・メモリをチェックして、その映画があるかどうか調べる。キャッシュ・メモリ２０のキャッシュ管理ソフトウェアが、メッセージを返信して、ビデオがキャッシュに含まれていることを中央管理システムまたはビデオ・サーバ１６に通知する。次いで、ビデオは、ビデオ・サーバ１６からではなくビデオ・キャッシュ・メモリ２０から送信される。
【００３０】
図１を引き続き参照しながら図２を参照すると、本発明によるビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）システムの説明に役立つ例における、オンデマンド・ドキュメント要求を処理するための流れ図が示されている。ブロック２００で、ビデオ・ファイルなどのディジタル・ドキュメントを求める要求が顧客から出される。ビデオ要求は、顧客がセットトップ・ボックス８を使用して生成することが好ましいが、その他の装置（例えば、電話機）を利用してもよい。ビデオ要求は、顧客構内装置（ＣＰＥ）ユニット２から送信され、ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）９によりＡＴＭスイッチ（またはネットワーク）１０を介してルーティングされ、ビデオ・サーバ１６により受信される。ブロック２０１で、ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１は、ネットワーク管理機能（例えば、ユーザーのアクセス権および要求に基づいて仮想回路を設定および削除する）を実施して、コンテンツへのアクセスを制御する。ブロック２０２で、ＮＣＳ１１またはビデオ・サーバ１６は、要求されたビデオがキャッシュ・メモリ２０にあるかどうかを決定するために、ビデオ・キャッシュ・メモリ２０をチェックする。ブロック２０４で、ビデオがビデオ・キャッシュ・メモリ２０にあるか否かを決定する。
【００３１】
ビデオがキャッシュ・メモリ２０にない場合は、ブロック２０６で、ビデオがサーバ１６から送信されることをキャッシュ・メモリ２０に通知する。次いで、ブロック２０８で、ビデオがキャッシュ・メモリ２０および／または顧客に（例えば、ＣＰＥ２に）送信されて記憶される。時間を節約するために、ビデオをサーバ１６からキャッシュ・メモリ２０と顧客とに同時に送信することが好ましい。ビデオがすでにキャッシュ・メモリ２０にある場合は、ブロック２１２で、ビデオを顧客に送信するようサーバ１６からキャッシュ・メモリ２０に通知する。次いで、ブロック２１４で、ビデオを顧客に（例えば、ＣＰＥ２に）送信する。
【００３２】
ブロック２１３で、ビデオ・キャッシュ・メモリ２０内のメモリ記憶域を、所定の基準に基づいて維持する。注文されたビデオの数、ビデオを注文したクライアント、価格付け、および利用可能性に関する情報が、ＮＣＳ１１またはサーバ１６により制御される。一例では、要求の頻度を記憶しておき、所定のビデオに対してこの情報を利用して、キャッシュに記憶されるこのビデオのコピー数を決定する。最も人気のあるビデオのコピーをより多く利用可能にすることにより、顧客のアクセス時間が更に短縮される。ビデオがキャッシュ・メモリ２０中に存続する時間も、ブロック２１３で決定する。この計算または決定は、所定のビデオに対する注文数に基づいて行うことができる。ビデオがキャッシュ中に存続する時間を決定するのに、公式またはその他の基準を利用してもよい。例えば、所定のビデオに対する注文が２４時間出されなかった場合、このビデオに代わる利用可能なビデオがあれば、このビデオをキャッシュから削除する。その他の基準および手順も考えられる。ＮＣＳ１１は、キャッシュ・メモリ２０上の記憶域を維持する。これには、コンテンツを記憶および削除することが含まれる。
【００３３】
図１を引き続き参照しながら図３を参照すると、本発明のシステムは、追加の機能およびサービスも顧客に提供する。ネットワーク制御システム（ＮＣＳ）１１は、これらの、キャッシュ・メモリ２０およびビデオ・サーバ１６の制御機能を可能にする。図３には、ビデオ・カセット・レコーダ（ＶＣＲ）と同様の方式でビデオ・ストリームを制御するための流れ図が示されている。例えばユーザーがセットトップ・ボックス・インタフェース（リモート・コントロール）８を介してビデオの一時停止、停止、早送り、または巻戻しを要求すると、ブロック３０１で、コマンド要求がＡＴＭ仮想回路信号伝送チャネル上でＮＣＳ１１に送信される。ブロック３０２で、ＮＣＳ１１は、コマンドを解釈し、特定のユーザーがプログラム・ストリームを変更するよう要求したことを通知するためにＤＳＬＡＭ９にメッセージを送信する。ブロック３０３で、ＤＳＬＡＭ９は、インタフェースからのデータ・ストリーミングを変更する（例えば、一時停止、早送り、巻戻しなど）。一時停止コマンドの場合、ＤＳＬＡＭ９は、プログラムのインデックス位置を記録する。ブロック３０４で、ユーザーが新しい要求を生成すればプログラムの変更を停止する。ユーザーは、例えば、セットトップ・ボックス・インタフェース８を介してコマンドをキャンセルする。キャンセル要求は、ＡＴＭ仮想回路信号伝送チャネル上でＮＣＳ１１に送信される。ブロック３０６で、ＮＣＳ１１は、コマンドを解釈し、ユーザーがコマンドをキャンセルして通常プログラム・ストリームを再開するよう要求したことを通知するためにＤＳＬＡＭ９にメッセージを送信する。ＤＳＬＡＭ９は、インタフェースからのデータ・ストリーミングを継続する。
【００３４】
反転または巻戻しの場合、ＤＳＬＡＭ９は、この要求を処理し、主要フレーム・タイプの索引付けを開始し、これらを大きい順／逆の順に送出し（例えば、ユーザーがキャンセル・コマンドまたは停止コマンドを送信するまで）、反転が停止された位置のインデックスから、ビデオを通常速度で再開する。早送りも同様の方式で機能する。
【００３５】
ビデオ・オン・デマンド用途（例示であって限定ではない）で帯域幅を効率的に使用するためのＡＴＭビデオ・キャッシュ化システムの好ましい実施例について述べたが、以上の開示に鑑みて、当業者なら変更および変形を加えることもできることに留意されたい。従って、開示した本発明の特定の実施例に変更を加えることもでき、これらの変更も、添付の特許請求の範囲に説明する本発明の範囲および趣旨に含まれることを理解されたい。このように、特許法により必要とされるように詳細且つ具体的に本発明を述べたが、特許証により保護される請求事項は、特許請求の範囲に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による、ディジタル・ドキュメントのオンデマンド・サービスを提供するためのビデオ・サーバおよびキャッシュ・システムを示す例示的なディジタル加入者線（ＤＳＬ）システム・アーキテクチャの図である。
【図２】本発明による、ドキュメントを注文するための実例的なプロセス・フローのブロック図である。
【図３】本発明による、顧客位置に転送されるディジタル・ドキュメントのコンテンツ・フローを制御するための実例的なプロセス・フローのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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