JP2004080145A - 映像サーバシステム及びその映像再生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】上位サーバへの負荷を軽減させると共に、システムの拡張性に優れた映像データシステムを提供する。
【解決手段】ユーザ端末１０５からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて上位サーバ１０１がその映像コンテンツの記録情報をユーザ端末１０５へ送信し、その映像コンテンツの記録情報に基づき、ユーザ端末１０５が、映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバ１０２〜１０４に対して各映像ストリームデータの転送要求を行ない、各分散記録サーバ１０２〜１０４が通信手段により同期して映像ストリームデータをユーザ端末１０５へ転送し、ユーザ端末１０５が各分散記録サーバ１０２〜１０４から転送された各映像ストリームデータを一本の映像ストリームデータに再構築し、映像コンテンツとして再生する。
【選択図】 図１
【解決手段】ユーザ端末１０５からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて上位サーバ１０１がその映像コンテンツの記録情報をユーザ端末１０５へ送信し、その映像コンテンツの記録情報に基づき、ユーザ端末１０５が、映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバ１０２〜１０４に対して各映像ストリームデータの転送要求を行ない、各分散記録サーバ１０２〜１０４が通信手段により同期して映像ストリームデータをユーザ端末１０５へ転送し、ユーザ端末１０５が各分散記録サーバ１０２〜１０４から転送された各映像ストリームデータを一本の映像ストリームデータに再構築し、映像コンテンツとして再生する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のユーザ端末に対して連続的に映像コンテンツを供給する映像サーバシステムに関し、特に１本の映像ストリームデータを複数のデータ記憶装置に分散して記録し、ユーザ端末からのデータ要求時には複数のデータ記憶装置が同期して動作し、１本の映像ストリームデータを供給する映像サーバシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の映像サーバの構成及び動作について説明する。図１０は、従来の映像サーバの構成を示す図である。図１０において、１００１はユーザ端末管理部であり、ユーザ端末からの映像ストリームの再生や停止、或いは特殊再生要求等を受け付け、その情報を後述するユーザ端末管理テーブルに設定し、後述するスケジューラに対して動作指示等を与える機能を有する。１００２はユーザ端末管理テーブルであり、どのユーザ端末がどの映像コンテンツに対し、どのような操作を要求中であるかを保持する。１００３はスケジューラであり、ユーザ端末管理部１００１の指示に従い、どのようなタイミングで映像データを読み出し、ユーザ端末へと送信するかを決定し、後述する磁気ディスク記憶装置や送信バッファに指示を出す機能を有する。
【０００３】
１００４は磁気ディスク記憶装置であり、どの映像コンテンツのストリームデータが磁気ディスク記憶装置群のどのアドレスに記録されているかの参照情報を保持しており、上述のスケジューラ１００３により参照される。１００５は磁気ディスク記憶装置群であり、多数の映像ストリームデータが保持されている。尚、複数の磁気ディスク記憶装置で構成することにより、より多くのユーザ端末への同時配信を実現している。１００６は送信バッファであり、スケジューラ１００３の指示により読み出された映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。また、保持された映像ストリームデータはスケジューラ１００３の指示によりユーザ端末へと送出される。１００７は通信Ｉ／Ｆ部であり、ユーザ端末との制御データの送受信及びユーザ端末への映像ストリームデータの送信に使用される。
【０００４】
上述したような映像サーバでは、ユーザ端末から指定された映像コンテンツのストリームデータを、ユーザが指定した操作に従って、スケジューラがデータの送出を行ない、ユーザ端末は受信したストリームデータの再生を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の映像サーバで構成される映像サーバシステムでは、以下のような問題がある。
【０００６】
まず、ユーザ端末数が増えるにつれて映像サーバにかかる負荷も上昇し、安定した映像配信を行なえない可能性がある。特にスケジューラ１００３への負荷が大きな問題となる。また、このような負荷の増大は、ユーザ端末からの特殊再生要求、例えば早送り再生等の要求があった場合に、映像ストリームデータをどのようなタイミングで送出するか等の計算が複雑になることによっても生じる可能性がある。
【０００７】
また、従来の映像サーバの構成では、磁気ディスク記憶装置群の磁気ディスク記憶装置数や通信Ｉ／Ｆ部のインターフェース数を増やすことにより、より多くのユーザ端末に対しての同時配信を実現することができるが、その増設の数には限界がある。従って、更に多数のユーザ端末に対しての同時配信を実現するためには、映像サーバ自体を複数設置する必要がある。この場合、全てのユーザ端末が同じコンテンツを要求してきた場合もサービスの提供を可能とするためには、全映像サーバに同一の映像コンテンツをコピーしておく必要があり、映像サーバの数を増やしているにも関わらず、映像コンテンツの数を増やすことはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、上位サーバへの負荷を軽減させると共に、システムの拡張性に優れた映像サーバシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムであって、ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信する送信手段と、前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行なう転送要求手段と、各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送する転送手段と、前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生する再生手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムの映像再生方法であって、ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信し、前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行ない、各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送し、前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態における映像サーバシステムの構成を示す図である。図１に示す１０１は上位サーバであり、本映像サーバシステム全体を管理する機能を有し、映像コンテンツの記録情報の管理や、ユーザ端末の管理、分散記録サーバの同期制御等を行なう。尚、上位サーバ１０１は１つの映像サーバシステム上に１つだけ存在するものとする。
【００１３】
１０２〜１０４は分散記録サーバであり、多数の映像コンテンツの分割された映像ストリームデータを保持し、後述するユーザ端末の要求に応じて、その映像ストリームデータを所定のタイミングで送信する機能を有する。尚、図１に示す例では、分散記録サーバ数は３であるが、これに限定するものではない。一般に、分散記録サーバ数が多いシステムになる程、同時に映像配信できるユーザ端末数を増やすことができる。
【００１４】
１０５〜１０８はユーザ端末であり、上位サーバ１０１に保持されている映像コンテンツの記録情報から分散記録サーバ１０２〜１０４に保持されている映像コンテンツを選択し、再生等の操作を行ない映像を閲覧する機能を有する。尚、図１に示す例では、ユーザ端末数が４であるが、これに限定するものではない。
【００１５】
１０９は上述した上位サーバ１０１、分散記録サーバ１０２〜１０４、ユーザ端末１０５〜１０８を接続するネットワークであり、本実施形態では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を利用するものとする。
【００１６】
ここで、図１に示した上位サーバ１０１の構成及びその概略機能について説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態における上位サーバ１０１の構成を示す図である。図２において、２０１は分散記録サーバ管理部であり、本システム上の全分散記録サーバの状態を管理し、また詳細は後述する通信を行なう機能を有する。２０２はユーザ端末管理部であり、本システム上の全ユーザ端末の状態を管理し、また詳細は後述する通信を行なう機能を有する。２０３はチャネル管理部であり、ユーザ端末管理部２０２からの新たなチャネルの割り当てや解放を行ない、後述するチャネル割り当てテーブルを管理する機能を有する。
【００１８】
ここで言うところのチャネルとは、本映像サーバシステム上において、複数のユーザ端末に対し、それぞれが選択した映像ストリームを配信する際のそれぞれの映像ストリームに対する概念であり、４０チャネル対応の映像サーバシステムと言った場合には、同時に４０までの映像ストリームを異なるユーザ端末に配信する能力を有することを意味する。本実施形態である図１に示す映像サーバシステムは、１２チャネル対応として以降説明する。
【００１９】
２０４はチャネル割り当てテーブルであり、チャネルの使用／空き、割り当てられたコンテンツ、ユーザ端末などの情報を保持する。２０５は映像ストリーム記録情報管理部であり、ユーザ端末管理部２０２からユーザが指定した閲覧コンテンツに対応する映像ストリーム記録情報の転送を要求された場合、後述する映像ストリーム記録情報管理テーブルを参照し、該当する記録情報を提供する機能を有する。更に、映像ストリームが新たに登録された場合、その映像ストリームデータの記録情報を作成し、後述する磁気ディスク記憶装置に保存し、映像ストリームデータと記録情報の対応を映像ストリーム記録情報管理テーブルに設定する機能を有する。この映像ストリーム記録情報については更に後述する。
【００２０】
２０６は映像ストリーム記録情報管理テーブルであり、映像コンテンツと映像ストリーム記録情報との対応を保持している。２０７は磁気ディスク記憶装置であり、いわゆるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。尚、本実施形態では、映像ストリーム記録情報を保持するため等に利用される。
【００２１】
２０８は映像ストリーム記録情報であり、記録情報と対応する映像ストリームデータが、どの分散記録サーバのどの磁気記憶装置のどのブロックに分割されて保持されているかを映像ストリームの先頭から最後まで順序に従い記録したものである。尚、本実施形態では、映像ストリームデータは５００ｍｓに相当するデータ単位で分割されているものとする。
【００２２】
２０９は同期パケット送信部であり、各分散記録サーバが同期を取って動作できるように一定周期で同期パケットを全分散記録サーバへ一度にマルチキャスト送信する機能を有する。尚、本実施形態では、映像ストリームデータの分割単位に相当する５００ｍｓ毎に同期パケットが送信されるものとする。
【００２３】
２１０はタイマカウンタであり、同期パケット送信部２０９が同期パケットを送信する周期を得るために使用され、本実施形態では５００ｍｓ毎にタイマ割り込みを発生する機能を有する。２１１はネットワークプロトコルであり、本実施形態では標準的なＴＣＰ／ＩＰ及びＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を使用している。また、分散記録サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰが利用され、同期パケットのマルチキャスト送信にはＵＤＰが上位プロトコルとして利用される。更に、同期パケットはＩＰマルチキャスト送信を利用する。
【００２４】
次に、図１に示した分散記録サーバ１０２〜１０４の各構成及びその概略機能について説明する。
【００２５】
図３は、本実施形態における分散記録サーバの構成を示す図である。図３において、３０１はチャネル制御部であり、後述する読み出しスケジューラ及び映像ストリーム送信部で構成され、ユーザ端末からの映像ストリームデータ送信要求に従い、該当する映像ストリームデータを送出する機能を有する。３０２は読み出しスケジューラであり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータを後述する磁気ディスク記憶装置から読み出すタイミングや順序等を管理する機能を有する。３０３は映像ストリーム送信部であり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータをユーザ端末に割り当てられたチャネルタイミングに合わせ、更に映像ストリームデータの転送速度で制御しながら送出する機能を有する。
【００２６】
３０４はチャネル割り当てテーブルであり、上位サーバ１０１で作成・管理されるチャネル割り当てテーブル２０４と同じものである。３０５は磁気ディスク記憶装置であり、いわゆるハードディスクドライブである。また、磁気ディスク記憶装置３０５は１つではなく複数存在しても良い。そして、磁気ディスク記憶装置３０５には、複数のブロックに分割された映像ストリームデータが多数記憶されている。３０６は送信バッファであり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。この送信バッファ３０６は、使用中のチャネル数に応じて動的に確保／解放される。
【００２７】
３０７は上位サーバ通信部であり、上位サーバ１０１との通信機能を有し、特に上位サーバ１０１で作成されたチャネル割り当てテーブルの取得や設定機能を有する。３０８はユーザ端末通信部であり、ユーザ端末との通信機能を有する。特に、ユーザ端末からの映像ストリームデータの通信要求等、制御データの授受を担う。３０９は同期パケット受信部であり、上位サーバから送られてくる同期パケットに従って、後述するタイマカウンタを設定する機能を有する。３１０はタイマカウンタであり、同期パケット受信部３０９から設定された周期でタイマ割り込みを生成する機能有する。このタイマ割り込みは、チャネル制御部３０１による映像ストリーム送信のタイミング同期等に利用される。
【００２８】
３１１はネットワークプロトコルであり、上述した上位サーバ１０１と同等のものである。上位サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰを利用し、映像ストリームデータの送信にはＵＤＰを上位プロトコルとして利用する。
【００２９】
続いて、図１に示したユーザ端末１０５〜１０８の各構成及びその概略機能について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態におけるユーザ端末の構成を示す図である。図４において、４０１は映像ストリーム再生部であり、主に再生映像コンテンツ及び再生方法の指定、受信した映像ストリームデータの再生機能を有する。特に、上位サーバ１０１から取得した映像ストリーム記録情報を参照し、転送要求スケジューラに指示を出すことで様々な再生（頭出し、早送り再生等）を行なうことができる。４０２は上位サーバ通信部であり、上位サーバ１０１との通信を担い、特に映像コンテンツを指定し、映像ストリーム記録情報を取得する機能を有する。４０３は映像ストリーム記録情報であり、上述した上位サーバ１０１の磁気ディスク記憶装置２０７で管理されている２０８のうちの１つと同じものである。
【００３１】
４０４は転送要求スケジューラ及びシーケンシャル番号管理部であり、上述の映像ストリーム再生部からの指示に従い、各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求指示を行なう機能を有する。その際には、各分散記録サーバから転送される映像ストリームデータを再構成し、一本の映像ストリームデータを作成するために、シーケンシャル番号の付与を行ない、各分散記録サーバに転送要求を行なう。また、その転送要求の送出タイミングの管理を行なう機能を有する。４０５は分散記録サーバ通信部であり、各分散記録サーバとの通信を担い、特に上述した転送要求スケジューラからの転送要求通信機能を有する。
【００３２】
４０６は受信バッファであり、各分散記録サーバから転送されてくる映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。この受信バッファは、システム上の分散記録サーバ数に応じて確保される。４０７は映像ストリーム再構築部であり、受信バッファ４０６に一時的に保持されている映像ストリームデータをシーケンシャル番号順に、一定周期（本実施例の場合は５００ｍｓ）で抜き出し、映像ストリーム再生部４０１に提供する機能を有する。４０８はタイマカウンタであり、一定周期（本実施例では５００ｍｓ）でタイマ割り込みを生成する機能を有する。このタイマ割り込みは、転送要求スケジューラ４０４及び映像ストリーム再構築部４０７で利用される。
【００３３】
４０９はネットワークプロトコルであり、上述した上位サーバ１０１と同等のものである。上位サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰを利用し、映像ストリームデータの受信にはＵＤＰを上位プロトコルとして利用する。
【００３４】
次に、本実施形態における複数の分散記録サーバに分割されて記録される１本の映像ストリームデータの記録方法について説明する。
【００３５】
映像ストリームデータは、５００ｍｓ毎のストリームデータに分割され、分散記録サーバ１から２、３という順に順次繰り返し、それぞれの磁気ディスク記憶装置に記録される。但し、ストリームの最初の分割データが必ずしも分散記録サーバ１に記録されている必要はなく、２、３の何れからスタートして記録されても構わない。この記録情報は、映像ストリーム記録情報として映像コンテンツと対応付けられ、上位サーバ１０１に保存される。
【００３６】
図５は、本実施形態における記録情報の一例を示す図である。図５において、５０１は映像ストリーム記録情報であり、この例では３０秒の映像コンテンツの例（ブロック数６０）である。映像ストリーム記録情報は、ブロック情報の羅列で構成される。図５に示すように、このブロック情報には、ブロック番号５０２、分散記録サーバ識別番号５０３、記録ディスク識別番号５０４、記録アドレス５０５、データ長５０６が含まれる。そして、記録ディスク識別番号５０４は、１つの分散記録サーバに複数の磁気ディスク記憶装置が接続されていた場合に、それらを識別するために使用される。また、ブロック番号５０２のブロック番号順に、５００ｍｓ毎に映像ストリーム記録情報に記録された各分散記録サーバに対して記録ディスク、記録アドレス、データ長に対する映像ストリームデータの転送を要求することで、各分散サーバから順次該当する映像ストリームデータが送出され、映像コンテンツの通常再生を行なうことができる。
【００３７】
次に、映像サーバシステムにおいて使用されるスロット、システムスロット、サーバスロットについて詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態では、分散記録サーバは３台で、チャネル数１２を実現する。つまり、１台の分散記録サーバで、５００ｍｓの間に最大４チャネルの送信ができれば、システム全体（３台の分散記録サーバ）では最大１２チャネルを実現することができる。当然ながら、それぞれの分散記録サーバがチャネルを重複しないように送信しなければならない。この重複を避けるためには、各分散記録サーバがどのチャネルに対して送信すべきかをシステム全体で管理する必要がある。ここで、１２のチャネルを３台の分散記録サーバで実現するには、１２のチャネルを３つのグループ（４チャネルずつ）に分割すれば良い。このグループを「スロット」と呼び、スロット１にはチャネル１〜４、スロット２にはチャネル５〜８、スロット３にはチャネル９〜１２を割り当てることとする。
【００３９】
また、「システムスロット」とは、上位サーバ１０１で管理されるスロットで、５００ｍｓ周期毎にスロット１、２、３と巡回する。更に「サーバスロット」とは、各分散記録サーバで管理されるスロットで、上述のシステムスロットと同様にスロット１、２、３と巡回する。但し、各分散記録サーバにおけるサーバスロットは、同時刻に重複してはいけない。
【００４０】
図６は、本実施形態におけるシステムスロットと、各分散記録サーバのサーバスロットとの関係を示す図である。図６に示す関係によれば、各サーバスロットは５００ｍｓ周期毎にスロットに対応するチャネルに対し、映像ストリームデータを送信することができ、各サーバのサーバスロットは重なることは無いため、送信チャネルも分散記録サーバ間で重複することはない。
【００４１】
更に、図８に示すタイミングチャートを用いて上位サーバと各分散サーバとのタイミング同期処理について説明する。このタイミング同期は、具体的には上述のスロットの切り替えタイミングをシステム全体で同期させることを目的としており、システム稼働中には常に実行されている。
【００４２】
上述した通り、本実施形態の映像サーバシステムの１スロットに相当する時間は、分割された映像ストリームデータの単位時間に相当する５００ｍｓであり、これをタイミング同期の周期とする。５００ｍｓ毎に上位サーバ１０１から各分散記録サーバにシステムスロット番号を含む同期パケット８０１がマルチキャスト送信される。同期パケット８０１を受信した各分散記録サーバは、図６に示す６０１の関係に従ってサーバスロットを切り替え、映像ストリームデータの配信が要求されているチャネルに対してデータの送信を行なう。また、図８において、８０２はスロット１、８０３はスロット２、８０４はスロット３を示す。
【００４３】
次に、上述のタイミング同期処理と並行して、任意のタイミングで行われる、上位サーバ１０１、分散記録サーバ１０２〜１０４、ユーザ端末１０５〜１０８での処理について説明する。まず、ユーザ端末によるログイン／ログアウト処理について説明する。
【００４４】
任意のユーザ端末からログイン要求された上位サーバ１０１はまず、チャネル管理部２０３において、全１２チャネルの中から適当な空きチャネルを選択し、ユーザ端末への割り当てを行ない、チャネル割り当てテーブル２０４を更新する。次に、更新されたチャネル割り当てテーブルの内容は、分散記録サーバ管理部２０１により、全分散記録サーバ１０２〜１０４に通知される。更に上位サーバ１０１のユーザ端末管理部２０２は割り当てたチャネル番号をユーザ端末に通知する。もし、空きチャネルが無い場合には、チャネル割り当てテーブルの更新は行なわれず、ビジー状態としてユーザ端末に通知し、ログインを許可しない。ここでは、チャネル６（スロット２に属する）が割り当てられたものとする。
【００４５】
チャネルを割り当てられたユーザ端末は、上位サーバ１０１から登録されている全映像コンテンツを入手し、閲覧したい映像コンテンツを指定する。尚、映像コンテンツの一覧表示は、例えばＷｅｂブラウザを使用して閲覧することができ、コンテンツの指定には、Ｗｅｂブラウザを通じて閲覧映像コンテンツの指定を行なう等の方法が考えられる。
【００４６】
コンテンツの指定を受けた上位サーバ１０１においては、映像ストリーム記録情報管理部２０５により、その映像コンテンツに対応する映像ストリーム記録情報２０８の検索が行なわれ、該当する映像ストリーム記録情報がユーザ端末管理部２０２よりユーザ端末へ送信される。ここでは、図５に示した映像ストリーム記録情報５０１が選択されたものとする。一方、映像ストリーム記録情報を取得したユーザ端末は、その情報を基に再生を行なうことができる。
【００４７】
また、ログアウトについては、ユーザ端末は映像ストリーム記録情報を解放し、ログアウトを上位サーバ１０１に対し要求する。この要求を受けた上位サーバ１０１は、そのユーザ端末に割り当てられているチャネルを解放し、チャネル割り当てテーブル２０４を更新する。次に、更新されたチャネル割り当てテーブル２０４の内容は、分散記録サーバ管理部２０１により、全分散記録サーバ１０２〜１０４に通知される。最後に、ログアウト処理が終了したことをユーザ端末に通知する。
【００４８】
次に、本実施形態における通常の再生処理について図４、図５、図７、図９を用いて説明する。まず、ユーザ端末での転送要求処理について説明する。
【００４９】
ユーザ端末の映像ストリーム再生部４０１は、先頭からの通常再生を転送要求スケジューラ４０４に対し指示する。指示を受けた転送要求スケジューラ４０４は、取得された映像ストリーム記録情報４０３を参照し（内容は５０１の通り）、ブロック１の映像ストリームデータの転送要求を送信する（９０１）。つまり、分散記録サーバ２に対し、記録ディスク番号１、記録アドレス１００に記録されているデータ長４０００００の映像ストリームデータの転送要求パケットを送信する。その際の転送要求パケットフォーマットを図７に示す。図７において、７０４〜７０６は記録ディスク番号、記録アドレス、データ長で、これ以外に、７０２は自ユーザ端末に割り当てられたチャネル番号、７０３はデータ送信要求の順序を示すシーケンシャル番号であり、これらが転送要求パケット７０１として格納される。また同様に、タイマカウンタ４０８からの５００ｍｓ毎のタイマ割り込みを受ける度に、図９に示す９０２〜９０５のように、ブロック２、３、４、５、…の順に各分散記録サーバに対して転送要求パケット７０１のシーケンシャル番号７０３をインクリメントしつつ送信する。
【００５０】
次に、各分散記録サーバにおける映像ストリームデータ転送処理について説明する。
【００５１】
上述した通り、分散記録サーバはタイミング同期処理により、スロット状態をスロット１、スロット２、スロット３と５００ｍｓ毎に順次切り替えている。ユーザ端末による転送要求処理は１つの分散記録サーバ側からみると、１５００ｍｓ毎の転送要求となる（例えば分散記録サーバ２の場合、図９に示す９０１と９０４に相当）。この転送要求は、１５００ｍｓ毎の転送要求パケット中に含まれるチャネル番号によって指定されるスロット状態になった時点で（この場合、チャネル６がユーザ端末に割り当てられているため、スロット２が該当スロットとなる）、磁気ディスク記憶装置３０５から送信バッファ３０６に要求された映像ストリームデータが読み出され、送信されるようにチャネル制御部３０１によって制御される。読み出された映像ストリームデータには、映像ストリーム送信部３０３により転送要求パケットに格納されていたものと同じシーケンシャル番号が付加され、図９に示す９０６〜９０９のようにユーザ端末に送信される。
【００５２】
更に、ユーザ端末における映像ストリーム再生処理について説明する。
【００５３】
上述した通り、各分散記録サーバから転送されてくる映像ストリームデータは、ほぼ５００ｍｓ周期でユーザ端末において受信される。受信された映像ストリームは一時的に、転送元分散記録サーバ別に用意された受信バッファ４０６に蓄積される。シーケンシャル番号１の映像ストリームデータを受信してから一定時間後（ここでは５００ｍｓ後とする）、映像ストリーム再構築部４０７はタイマカウンタ４０８の５００ｍｓ周期のタイマ割り込みに従い、シーケンシャル番号順に各受信バッファ４０６から受信データを順次抜き出し、シーケンシャル番号を除去し、映像ストリーム再生部４０１に映像ストリームデータを出力する。映像ストリーム再生部４０１では、映像ストリームデータを再生表示する。
【００５４】
また、再生処理を停止する場合は、映像ストリーム再生部４０１から転送要求スケジューラ４０４へ停止指示を出すことにより、転送要求が停止される。
【００５５】
上述した通り、更に図９からもわかるように、再生処理においては上位サーバ１０１が関与する部分がなく、同時に配信すべきユーザ端末が増加しても、上位サーバ１０１の処理が大きく増えることがない点が本実施形態の特徴である。
【００５６】
次に、特殊再生処理について説明する。まず特殊再生処理としての頭出し再生処理については、映像ストリーム再生部４０１が転送要求スケジューラ４０４に転送開始要求ブロックを１ではない値で再生指示することで実現でき、それ以外の処理については通常の再生処理と変わらない。
【００５７】
ここで、特殊再生処理として、図５に示した映像ストリーム記録情報５０１を用いて早送り再生を実現する方法について説明する。尚、「早送り再生」とは、分割された映像ストリームデータを間引いて再生することを意味する。例えば、映像ストリームの先頭から早送り再生する場合には、分散記録サーバ２、３、１、２、…の順にブロック番号１、５、９、１３、…の転送要求を５００ｍｓ毎に発行すれば良い。ここで、ブロック番号が４ずつ間引かれる理由は、分散記録サーバへの転送要求が２、３、１という順序で繰り返されるようにするためで、更にはこの順序を守りさえすれば、全くランダムなブロック番号の順序で転送要求を送ることも可能である。
【００５８】
このように、映像ストリーム記録情報を基にどのような操作を行なうかは、ユーザ端末からの転送要求のみで決定され、上位サーバ、各分散サーバは一切関与しない点が本実施形態の特徴である。
【００５９】
［変形例］
この変形例は、各分散サーバの同期手段として、ＮＴＰプロトコルを用いる点で前述した実施形態と異なる。ＮＴＰプロトコルはネットワーク端末の内部時刻を標準時刻に適合させるために使用されるプロトコルである。この仕組みを利用し、各分散サーバがＮＴＰサーバと通信することにより、各分散サーバ内部管理の時刻が全てＮＴＰサーバの時刻と一致される。
【００６０】
即ち、各分散サーバの内部時刻を完全に同期させることができ、スロット切り替えのタイミング同期を時刻で指定することが可能となり、スロット切り替え周期を予め指定しておけば、本実施形態のような上位サーバからの同期パケットのマルチキャスト送信が不要となる。
【００６１】
以上説明した映像サーバシステムによれば、上位サーバで管理される映像ストリーム記録情報をユーザ端末へ転送し、ユーザ端末から各分散記録サーバへ映像ストリームデータの転送要求が発行されるため、上位サーバでの負荷を軽減することができる。これは特に、同時配信するユーザ端末が増えた場合や特殊再生のためのブロック番号の計算処理等が必要になった場合にも、上位サーバへの負荷（消費メモリ量、処理時間）が増大しないという点で優れており、大規模な映像サーバシステムへの対応も容易である。
【００６２】
更に、映像ストリーム記録情報を基に、どのような操作（再生、特殊再生）を行なうかはユーザ端末内の処理の変更で実現でき、柔軟性のあるユーザ端末用のアプリケーションを作成することが可能となる。
【００６３】
また、システム規模に応じて分散記録サーバの数を任意に設定できるため、小さなシステムから大きなシステムまでの対応が可能であり、スケーラビリティの高いシステムを構成することができる。更に、１本の映像ストリームを各分散記録サーバに分割記録しているため、１本の映像ストリームを複数の記録サーバにコピーしておく必要がなく、磁気記憶ディスク装置の容量を有効に使用することができる。
【００６４】
更に、映像サーバシステムの構成要素である、上位サーバ、分散記録サーバ、ユーザ端末の何れも通常の汎用のパーソナルコンピュータ上にそれぞれ対応するソフトウェアを動作させることで実現可能であり、特殊な専用装置を必要とせず、コスト面でも優れている。
【００６５】
更に、変形例の映像サーバシステムでは、上述した効果のほかに、上位サーバが同期パケットを送信する必要がなくなり、更に各分散サーバは同期パケットを受信する必要がない。ＮＴＰパケットの送受信間隔は、タイミング同期パケットの周期間隔に比べて遥かに長い周期で良いため、各端末の処理やネットワークの負荷が低減されるという効果が期待できる。
【００６６】
尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。
【００６７】
また、本発明の目的は前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６８】
この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。
【００６９】
このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
更に、記録媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上位サーバへの負荷を軽減させると共に、システムの拡張性に優れた映像データシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における映像サーバシステムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態における上位サーバ１０１の構成を示す図である。
【図３】本実施形態における分散記録サーバの構成を示す図である。
【図４】本実施形態におけるユーザ端末の構成を示す図である。
【図５】本実施形態における記録情報の一例を示す図である。
【図６】本実施形態におけるシステムスロットと、各分散記録サーバのサーバスロットとの関係を示す図である。
【図７】ユーザ端末から各分散記録サーバへ送られる転送要求パケットのフォーマットを示す図である。
【図８】上位サーバと各分散サーバとのタイミング同期処理を示す図である。
【図９】ユーザ端末及び各分散記録サーバ間で行なわれるデータ転送要求とデータ転送のタイミングを示す図である。
【図１０】従来の映像サーバの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 上位サーバ
１０２ 分散記録サーバ１
１０３ 分散記録サーバ２
１０４ 分散記録サーバ３
１０５ ユーザ端末１
１０６ ユーザ端末２
１０７ ユーザ端末３
１０８ ユーザ端末４
２０１ 分散記録サーバ管理部
２０２ ユーザ端末管理部
２０３ チャネル管理部
２０４ チャネル割り当てテーブル
２０５ 映像ストリーム記録情報管理部
２０６ 映像ストリーム記録情報管理テーブル
２０７ 磁気ディスク記憶装置
２０８ 映像ストリーム記録情報
２０９ 同期パケット送信部
２１０ タイマカウンタ
２１１ ネットワークプロトコル
３０１ チャネル制御部
３０２ 映像ストリーム送信部
３０３ 読み出しスケジューラ
３０４ チャネル割り当てテーブル
３０５ 磁気ディスク記憶装置
３０６ 送信バッファ
３０７ 上位サーバ通信部
３０８ ユーザ端末通信部
３０９ 同期パケット受信部
３１０ タイマカウンタ
３１１ ネットワークプロトコル
４０１ 映像ストリーム再生部
４０２ 上位サーバ通信部
４０３ 映像ストリーム記録情報
４０４ 転送要求スケジューラ
４０５ 分散記録サーバ通信部
４０６ 受信バッファ
４０７ 映像ストリーム再構築部
４０８ タイマカウンタ
４０９ ネットワークプロトコル
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のユーザ端末に対して連続的に映像コンテンツを供給する映像サーバシステムに関し、特に１本の映像ストリームデータを複数のデータ記憶装置に分散して記録し、ユーザ端末からのデータ要求時には複数のデータ記憶装置が同期して動作し、１本の映像ストリームデータを供給する映像サーバシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の映像サーバの構成及び動作について説明する。図１０は、従来の映像サーバの構成を示す図である。図１０において、１００１はユーザ端末管理部であり、ユーザ端末からの映像ストリームの再生や停止、或いは特殊再生要求等を受け付け、その情報を後述するユーザ端末管理テーブルに設定し、後述するスケジューラに対して動作指示等を与える機能を有する。１００２はユーザ端末管理テーブルであり、どのユーザ端末がどの映像コンテンツに対し、どのような操作を要求中であるかを保持する。１００３はスケジューラであり、ユーザ端末管理部１００１の指示に従い、どのようなタイミングで映像データを読み出し、ユーザ端末へと送信するかを決定し、後述する磁気ディスク記憶装置や送信バッファに指示を出す機能を有する。
【０００３】
１００４は磁気ディスク記憶装置であり、どの映像コンテンツのストリームデータが磁気ディスク記憶装置群のどのアドレスに記録されているかの参照情報を保持しており、上述のスケジューラ１００３により参照される。１００５は磁気ディスク記憶装置群であり、多数の映像ストリームデータが保持されている。尚、複数の磁気ディスク記憶装置で構成することにより、より多くのユーザ端末への同時配信を実現している。１００６は送信バッファであり、スケジューラ１００３の指示により読み出された映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。また、保持された映像ストリームデータはスケジューラ１００３の指示によりユーザ端末へと送出される。１００７は通信Ｉ／Ｆ部であり、ユーザ端末との制御データの送受信及びユーザ端末への映像ストリームデータの送信に使用される。
【０００４】
上述したような映像サーバでは、ユーザ端末から指定された映像コンテンツのストリームデータを、ユーザが指定した操作に従って、スケジューラがデータの送出を行ない、ユーザ端末は受信したストリームデータの再生を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の映像サーバで構成される映像サーバシステムでは、以下のような問題がある。
【０００６】
まず、ユーザ端末数が増えるにつれて映像サーバにかかる負荷も上昇し、安定した映像配信を行なえない可能性がある。特にスケジューラ１００３への負荷が大きな問題となる。また、このような負荷の増大は、ユーザ端末からの特殊再生要求、例えば早送り再生等の要求があった場合に、映像ストリームデータをどのようなタイミングで送出するか等の計算が複雑になることによっても生じる可能性がある。
【０００７】
また、従来の映像サーバの構成では、磁気ディスク記憶装置群の磁気ディスク記憶装置数や通信Ｉ／Ｆ部のインターフェース数を増やすことにより、より多くのユーザ端末に対しての同時配信を実現することができるが、その増設の数には限界がある。従って、更に多数のユーザ端末に対しての同時配信を実現するためには、映像サーバ自体を複数設置する必要がある。この場合、全てのユーザ端末が同じコンテンツを要求してきた場合もサービスの提供を可能とするためには、全映像サーバに同一の映像コンテンツをコピーしておく必要があり、映像サーバの数を増やしているにも関わらず、映像コンテンツの数を増やすことはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、上位サーバへの負荷を軽減させると共に、システムの拡張性に優れた映像サーバシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムであって、ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信する送信手段と、前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行なう転送要求手段と、各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送する転送手段と、前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生する再生手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムの映像再生方法であって、ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信し、前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行ない、各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送し、前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態における映像サーバシステムの構成を示す図である。図１に示す１０１は上位サーバであり、本映像サーバシステム全体を管理する機能を有し、映像コンテンツの記録情報の管理や、ユーザ端末の管理、分散記録サーバの同期制御等を行なう。尚、上位サーバ１０１は１つの映像サーバシステム上に１つだけ存在するものとする。
【００１３】
１０２〜１０４は分散記録サーバであり、多数の映像コンテンツの分割された映像ストリームデータを保持し、後述するユーザ端末の要求に応じて、その映像ストリームデータを所定のタイミングで送信する機能を有する。尚、図１に示す例では、分散記録サーバ数は３であるが、これに限定するものではない。一般に、分散記録サーバ数が多いシステムになる程、同時に映像配信できるユーザ端末数を増やすことができる。
【００１４】
１０５〜１０８はユーザ端末であり、上位サーバ１０１に保持されている映像コンテンツの記録情報から分散記録サーバ１０２〜１０４に保持されている映像コンテンツを選択し、再生等の操作を行ない映像を閲覧する機能を有する。尚、図１に示す例では、ユーザ端末数が４であるが、これに限定するものではない。
【００１５】
１０９は上述した上位サーバ１０１、分散記録サーバ１０２〜１０４、ユーザ端末１０５〜１０８を接続するネットワークであり、本実施形態では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を利用するものとする。
【００１６】
ここで、図１に示した上位サーバ１０１の構成及びその概略機能について説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態における上位サーバ１０１の構成を示す図である。図２において、２０１は分散記録サーバ管理部であり、本システム上の全分散記録サーバの状態を管理し、また詳細は後述する通信を行なう機能を有する。２０２はユーザ端末管理部であり、本システム上の全ユーザ端末の状態を管理し、また詳細は後述する通信を行なう機能を有する。２０３はチャネル管理部であり、ユーザ端末管理部２０２からの新たなチャネルの割り当てや解放を行ない、後述するチャネル割り当てテーブルを管理する機能を有する。
【００１８】
ここで言うところのチャネルとは、本映像サーバシステム上において、複数のユーザ端末に対し、それぞれが選択した映像ストリームを配信する際のそれぞれの映像ストリームに対する概念であり、４０チャネル対応の映像サーバシステムと言った場合には、同時に４０までの映像ストリームを異なるユーザ端末に配信する能力を有することを意味する。本実施形態である図１に示す映像サーバシステムは、１２チャネル対応として以降説明する。
【００１９】
２０４はチャネル割り当てテーブルであり、チャネルの使用／空き、割り当てられたコンテンツ、ユーザ端末などの情報を保持する。２０５は映像ストリーム記録情報管理部であり、ユーザ端末管理部２０２からユーザが指定した閲覧コンテンツに対応する映像ストリーム記録情報の転送を要求された場合、後述する映像ストリーム記録情報管理テーブルを参照し、該当する記録情報を提供する機能を有する。更に、映像ストリームが新たに登録された場合、その映像ストリームデータの記録情報を作成し、後述する磁気ディスク記憶装置に保存し、映像ストリームデータと記録情報の対応を映像ストリーム記録情報管理テーブルに設定する機能を有する。この映像ストリーム記録情報については更に後述する。
【００２０】
２０６は映像ストリーム記録情報管理テーブルであり、映像コンテンツと映像ストリーム記録情報との対応を保持している。２０７は磁気ディスク記憶装置であり、いわゆるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。尚、本実施形態では、映像ストリーム記録情報を保持するため等に利用される。
【００２１】
２０８は映像ストリーム記録情報であり、記録情報と対応する映像ストリームデータが、どの分散記録サーバのどの磁気記憶装置のどのブロックに分割されて保持されているかを映像ストリームの先頭から最後まで順序に従い記録したものである。尚、本実施形態では、映像ストリームデータは５００ｍｓに相当するデータ単位で分割されているものとする。
【００２２】
２０９は同期パケット送信部であり、各分散記録サーバが同期を取って動作できるように一定周期で同期パケットを全分散記録サーバへ一度にマルチキャスト送信する機能を有する。尚、本実施形態では、映像ストリームデータの分割単位に相当する５００ｍｓ毎に同期パケットが送信されるものとする。
【００２３】
２１０はタイマカウンタであり、同期パケット送信部２０９が同期パケットを送信する周期を得るために使用され、本実施形態では５００ｍｓ毎にタイマ割り込みを発生する機能を有する。２１１はネットワークプロトコルであり、本実施形態では標準的なＴＣＰ／ＩＰ及びＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を使用している。また、分散記録サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰが利用され、同期パケットのマルチキャスト送信にはＵＤＰが上位プロトコルとして利用される。更に、同期パケットはＩＰマルチキャスト送信を利用する。
【００２４】
次に、図１に示した分散記録サーバ１０２〜１０４の各構成及びその概略機能について説明する。
【００２５】
図３は、本実施形態における分散記録サーバの構成を示す図である。図３において、３０１はチャネル制御部であり、後述する読み出しスケジューラ及び映像ストリーム送信部で構成され、ユーザ端末からの映像ストリームデータ送信要求に従い、該当する映像ストリームデータを送出する機能を有する。３０２は読み出しスケジューラであり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータを後述する磁気ディスク記憶装置から読み出すタイミングや順序等を管理する機能を有する。３０３は映像ストリーム送信部であり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータをユーザ端末に割り当てられたチャネルタイミングに合わせ、更に映像ストリームデータの転送速度で制御しながら送出する機能を有する。
【００２６】
３０４はチャネル割り当てテーブルであり、上位サーバ１０１で作成・管理されるチャネル割り当てテーブル２０４と同じものである。３０５は磁気ディスク記憶装置であり、いわゆるハードディスクドライブである。また、磁気ディスク記憶装置３０５は１つではなく複数存在しても良い。そして、磁気ディスク記憶装置３０５には、複数のブロックに分割された映像ストリームデータが多数記憶されている。３０６は送信バッファであり、ユーザ端末に送出すべき映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。この送信バッファ３０６は、使用中のチャネル数に応じて動的に確保／解放される。
【００２７】
３０７は上位サーバ通信部であり、上位サーバ１０１との通信機能を有し、特に上位サーバ１０１で作成されたチャネル割り当てテーブルの取得や設定機能を有する。３０８はユーザ端末通信部であり、ユーザ端末との通信機能を有する。特に、ユーザ端末からの映像ストリームデータの通信要求等、制御データの授受を担う。３０９は同期パケット受信部であり、上位サーバから送られてくる同期パケットに従って、後述するタイマカウンタを設定する機能を有する。３１０はタイマカウンタであり、同期パケット受信部３０９から設定された周期でタイマ割り込みを生成する機能有する。このタイマ割り込みは、チャネル制御部３０１による映像ストリーム送信のタイミング同期等に利用される。
【００２８】
３１１はネットワークプロトコルであり、上述した上位サーバ１０１と同等のものである。上位サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰを利用し、映像ストリームデータの送信にはＵＤＰを上位プロトコルとして利用する。
【００２９】
続いて、図１に示したユーザ端末１０５〜１０８の各構成及びその概略機能について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態におけるユーザ端末の構成を示す図である。図４において、４０１は映像ストリーム再生部であり、主に再生映像コンテンツ及び再生方法の指定、受信した映像ストリームデータの再生機能を有する。特に、上位サーバ１０１から取得した映像ストリーム記録情報を参照し、転送要求スケジューラに指示を出すことで様々な再生（頭出し、早送り再生等）を行なうことができる。４０２は上位サーバ通信部であり、上位サーバ１０１との通信を担い、特に映像コンテンツを指定し、映像ストリーム記録情報を取得する機能を有する。４０３は映像ストリーム記録情報であり、上述した上位サーバ１０１の磁気ディスク記憶装置２０７で管理されている２０８のうちの１つと同じものである。
【００３１】
４０４は転送要求スケジューラ及びシーケンシャル番号管理部であり、上述の映像ストリーム再生部からの指示に従い、各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求指示を行なう機能を有する。その際には、各分散記録サーバから転送される映像ストリームデータを再構成し、一本の映像ストリームデータを作成するために、シーケンシャル番号の付与を行ない、各分散記録サーバに転送要求を行なう。また、その転送要求の送出タイミングの管理を行なう機能を有する。４０５は分散記録サーバ通信部であり、各分散記録サーバとの通信を担い、特に上述した転送要求スケジューラからの転送要求通信機能を有する。
【００３２】
４０６は受信バッファであり、各分散記録サーバから転送されてくる映像ストリームデータを一時的に保持する機能を有する。この受信バッファは、システム上の分散記録サーバ数に応じて確保される。４０７は映像ストリーム再構築部であり、受信バッファ４０６に一時的に保持されている映像ストリームデータをシーケンシャル番号順に、一定周期（本実施例の場合は５００ｍｓ）で抜き出し、映像ストリーム再生部４０１に提供する機能を有する。４０８はタイマカウンタであり、一定周期（本実施例では５００ｍｓ）でタイマ割り込みを生成する機能を有する。このタイマ割り込みは、転送要求スケジューラ４０４及び映像ストリーム再構築部４０７で利用される。
【００３３】
４０９はネットワークプロトコルであり、上述した上位サーバ１０１と同等のものである。上位サーバやユーザ端末との制御データの授受には通信の信頼性が確保されるＴＣＰを利用し、映像ストリームデータの受信にはＵＤＰを上位プロトコルとして利用する。
【００３４】
次に、本実施形態における複数の分散記録サーバに分割されて記録される１本の映像ストリームデータの記録方法について説明する。
【００３５】
映像ストリームデータは、５００ｍｓ毎のストリームデータに分割され、分散記録サーバ１から２、３という順に順次繰り返し、それぞれの磁気ディスク記憶装置に記録される。但し、ストリームの最初の分割データが必ずしも分散記録サーバ１に記録されている必要はなく、２、３の何れからスタートして記録されても構わない。この記録情報は、映像ストリーム記録情報として映像コンテンツと対応付けられ、上位サーバ１０１に保存される。
【００３６】
図５は、本実施形態における記録情報の一例を示す図である。図５において、５０１は映像ストリーム記録情報であり、この例では３０秒の映像コンテンツの例（ブロック数６０）である。映像ストリーム記録情報は、ブロック情報の羅列で構成される。図５に示すように、このブロック情報には、ブロック番号５０２、分散記録サーバ識別番号５０３、記録ディスク識別番号５０４、記録アドレス５０５、データ長５０６が含まれる。そして、記録ディスク識別番号５０４は、１つの分散記録サーバに複数の磁気ディスク記憶装置が接続されていた場合に、それらを識別するために使用される。また、ブロック番号５０２のブロック番号順に、５００ｍｓ毎に映像ストリーム記録情報に記録された各分散記録サーバに対して記録ディスク、記録アドレス、データ長に対する映像ストリームデータの転送を要求することで、各分散サーバから順次該当する映像ストリームデータが送出され、映像コンテンツの通常再生を行なうことができる。
【００３７】
次に、映像サーバシステムにおいて使用されるスロット、システムスロット、サーバスロットについて詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態では、分散記録サーバは３台で、チャネル数１２を実現する。つまり、１台の分散記録サーバで、５００ｍｓの間に最大４チャネルの送信ができれば、システム全体（３台の分散記録サーバ）では最大１２チャネルを実現することができる。当然ながら、それぞれの分散記録サーバがチャネルを重複しないように送信しなければならない。この重複を避けるためには、各分散記録サーバがどのチャネルに対して送信すべきかをシステム全体で管理する必要がある。ここで、１２のチャネルを３台の分散記録サーバで実現するには、１２のチャネルを３つのグループ（４チャネルずつ）に分割すれば良い。このグループを「スロット」と呼び、スロット１にはチャネル１〜４、スロット２にはチャネル５〜８、スロット３にはチャネル９〜１２を割り当てることとする。
【００３９】
また、「システムスロット」とは、上位サーバ１０１で管理されるスロットで、５００ｍｓ周期毎にスロット１、２、３と巡回する。更に「サーバスロット」とは、各分散記録サーバで管理されるスロットで、上述のシステムスロットと同様にスロット１、２、３と巡回する。但し、各分散記録サーバにおけるサーバスロットは、同時刻に重複してはいけない。
【００４０】
図６は、本実施形態におけるシステムスロットと、各分散記録サーバのサーバスロットとの関係を示す図である。図６に示す関係によれば、各サーバスロットは５００ｍｓ周期毎にスロットに対応するチャネルに対し、映像ストリームデータを送信することができ、各サーバのサーバスロットは重なることは無いため、送信チャネルも分散記録サーバ間で重複することはない。
【００４１】
更に、図８に示すタイミングチャートを用いて上位サーバと各分散サーバとのタイミング同期処理について説明する。このタイミング同期は、具体的には上述のスロットの切り替えタイミングをシステム全体で同期させることを目的としており、システム稼働中には常に実行されている。
【００４２】
上述した通り、本実施形態の映像サーバシステムの１スロットに相当する時間は、分割された映像ストリームデータの単位時間に相当する５００ｍｓであり、これをタイミング同期の周期とする。５００ｍｓ毎に上位サーバ１０１から各分散記録サーバにシステムスロット番号を含む同期パケット８０１がマルチキャスト送信される。同期パケット８０１を受信した各分散記録サーバは、図６に示す６０１の関係に従ってサーバスロットを切り替え、映像ストリームデータの配信が要求されているチャネルに対してデータの送信を行なう。また、図８において、８０２はスロット１、８０３はスロット２、８０４はスロット３を示す。
【００４３】
次に、上述のタイミング同期処理と並行して、任意のタイミングで行われる、上位サーバ１０１、分散記録サーバ１０２〜１０４、ユーザ端末１０５〜１０８での処理について説明する。まず、ユーザ端末によるログイン／ログアウト処理について説明する。
【００４４】
任意のユーザ端末からログイン要求された上位サーバ１０１はまず、チャネル管理部２０３において、全１２チャネルの中から適当な空きチャネルを選択し、ユーザ端末への割り当てを行ない、チャネル割り当てテーブル２０４を更新する。次に、更新されたチャネル割り当てテーブルの内容は、分散記録サーバ管理部２０１により、全分散記録サーバ１０２〜１０４に通知される。更に上位サーバ１０１のユーザ端末管理部２０２は割り当てたチャネル番号をユーザ端末に通知する。もし、空きチャネルが無い場合には、チャネル割り当てテーブルの更新は行なわれず、ビジー状態としてユーザ端末に通知し、ログインを許可しない。ここでは、チャネル６（スロット２に属する）が割り当てられたものとする。
【００４５】
チャネルを割り当てられたユーザ端末は、上位サーバ１０１から登録されている全映像コンテンツを入手し、閲覧したい映像コンテンツを指定する。尚、映像コンテンツの一覧表示は、例えばＷｅｂブラウザを使用して閲覧することができ、コンテンツの指定には、Ｗｅｂブラウザを通じて閲覧映像コンテンツの指定を行なう等の方法が考えられる。
【００４６】
コンテンツの指定を受けた上位サーバ１０１においては、映像ストリーム記録情報管理部２０５により、その映像コンテンツに対応する映像ストリーム記録情報２０８の検索が行なわれ、該当する映像ストリーム記録情報がユーザ端末管理部２０２よりユーザ端末へ送信される。ここでは、図５に示した映像ストリーム記録情報５０１が選択されたものとする。一方、映像ストリーム記録情報を取得したユーザ端末は、その情報を基に再生を行なうことができる。
【００４７】
また、ログアウトについては、ユーザ端末は映像ストリーム記録情報を解放し、ログアウトを上位サーバ１０１に対し要求する。この要求を受けた上位サーバ１０１は、そのユーザ端末に割り当てられているチャネルを解放し、チャネル割り当てテーブル２０４を更新する。次に、更新されたチャネル割り当てテーブル２０４の内容は、分散記録サーバ管理部２０１により、全分散記録サーバ１０２〜１０４に通知される。最後に、ログアウト処理が終了したことをユーザ端末に通知する。
【００４８】
次に、本実施形態における通常の再生処理について図４、図５、図７、図９を用いて説明する。まず、ユーザ端末での転送要求処理について説明する。
【００４９】
ユーザ端末の映像ストリーム再生部４０１は、先頭からの通常再生を転送要求スケジューラ４０４に対し指示する。指示を受けた転送要求スケジューラ４０４は、取得された映像ストリーム記録情報４０３を参照し（内容は５０１の通り）、ブロック１の映像ストリームデータの転送要求を送信する（９０１）。つまり、分散記録サーバ２に対し、記録ディスク番号１、記録アドレス１００に記録されているデータ長４０００００の映像ストリームデータの転送要求パケットを送信する。その際の転送要求パケットフォーマットを図７に示す。図７において、７０４〜７０６は記録ディスク番号、記録アドレス、データ長で、これ以外に、７０２は自ユーザ端末に割り当てられたチャネル番号、７０３はデータ送信要求の順序を示すシーケンシャル番号であり、これらが転送要求パケット７０１として格納される。また同様に、タイマカウンタ４０８からの５００ｍｓ毎のタイマ割り込みを受ける度に、図９に示す９０２〜９０５のように、ブロック２、３、４、５、…の順に各分散記録サーバに対して転送要求パケット７０１のシーケンシャル番号７０３をインクリメントしつつ送信する。
【００５０】
次に、各分散記録サーバにおける映像ストリームデータ転送処理について説明する。
【００５１】
上述した通り、分散記録サーバはタイミング同期処理により、スロット状態をスロット１、スロット２、スロット３と５００ｍｓ毎に順次切り替えている。ユーザ端末による転送要求処理は１つの分散記録サーバ側からみると、１５００ｍｓ毎の転送要求となる（例えば分散記録サーバ２の場合、図９に示す９０１と９０４に相当）。この転送要求は、１５００ｍｓ毎の転送要求パケット中に含まれるチャネル番号によって指定されるスロット状態になった時点で（この場合、チャネル６がユーザ端末に割り当てられているため、スロット２が該当スロットとなる）、磁気ディスク記憶装置３０５から送信バッファ３０６に要求された映像ストリームデータが読み出され、送信されるようにチャネル制御部３０１によって制御される。読み出された映像ストリームデータには、映像ストリーム送信部３０３により転送要求パケットに格納されていたものと同じシーケンシャル番号が付加され、図９に示す９０６〜９０９のようにユーザ端末に送信される。
【００５２】
更に、ユーザ端末における映像ストリーム再生処理について説明する。
【００５３】
上述した通り、各分散記録サーバから転送されてくる映像ストリームデータは、ほぼ５００ｍｓ周期でユーザ端末において受信される。受信された映像ストリームは一時的に、転送元分散記録サーバ別に用意された受信バッファ４０６に蓄積される。シーケンシャル番号１の映像ストリームデータを受信してから一定時間後（ここでは５００ｍｓ後とする）、映像ストリーム再構築部４０７はタイマカウンタ４０８の５００ｍｓ周期のタイマ割り込みに従い、シーケンシャル番号順に各受信バッファ４０６から受信データを順次抜き出し、シーケンシャル番号を除去し、映像ストリーム再生部４０１に映像ストリームデータを出力する。映像ストリーム再生部４０１では、映像ストリームデータを再生表示する。
【００５４】
また、再生処理を停止する場合は、映像ストリーム再生部４０１から転送要求スケジューラ４０４へ停止指示を出すことにより、転送要求が停止される。
【００５５】
上述した通り、更に図９からもわかるように、再生処理においては上位サーバ１０１が関与する部分がなく、同時に配信すべきユーザ端末が増加しても、上位サーバ１０１の処理が大きく増えることがない点が本実施形態の特徴である。
【００５６】
次に、特殊再生処理について説明する。まず特殊再生処理としての頭出し再生処理については、映像ストリーム再生部４０１が転送要求スケジューラ４０４に転送開始要求ブロックを１ではない値で再生指示することで実現でき、それ以外の処理については通常の再生処理と変わらない。
【００５７】
ここで、特殊再生処理として、図５に示した映像ストリーム記録情報５０１を用いて早送り再生を実現する方法について説明する。尚、「早送り再生」とは、分割された映像ストリームデータを間引いて再生することを意味する。例えば、映像ストリームの先頭から早送り再生する場合には、分散記録サーバ２、３、１、２、…の順にブロック番号１、５、９、１３、…の転送要求を５００ｍｓ毎に発行すれば良い。ここで、ブロック番号が４ずつ間引かれる理由は、分散記録サーバへの転送要求が２、３、１という順序で繰り返されるようにするためで、更にはこの順序を守りさえすれば、全くランダムなブロック番号の順序で転送要求を送ることも可能である。
【００５８】
このように、映像ストリーム記録情報を基にどのような操作を行なうかは、ユーザ端末からの転送要求のみで決定され、上位サーバ、各分散サーバは一切関与しない点が本実施形態の特徴である。
【００５９】
［変形例］
この変形例は、各分散サーバの同期手段として、ＮＴＰプロトコルを用いる点で前述した実施形態と異なる。ＮＴＰプロトコルはネットワーク端末の内部時刻を標準時刻に適合させるために使用されるプロトコルである。この仕組みを利用し、各分散サーバがＮＴＰサーバと通信することにより、各分散サーバ内部管理の時刻が全てＮＴＰサーバの時刻と一致される。
【００６０】
即ち、各分散サーバの内部時刻を完全に同期させることができ、スロット切り替えのタイミング同期を時刻で指定することが可能となり、スロット切り替え周期を予め指定しておけば、本実施形態のような上位サーバからの同期パケットのマルチキャスト送信が不要となる。
【００６１】
以上説明した映像サーバシステムによれば、上位サーバで管理される映像ストリーム記録情報をユーザ端末へ転送し、ユーザ端末から各分散記録サーバへ映像ストリームデータの転送要求が発行されるため、上位サーバでの負荷を軽減することができる。これは特に、同時配信するユーザ端末が増えた場合や特殊再生のためのブロック番号の計算処理等が必要になった場合にも、上位サーバへの負荷（消費メモリ量、処理時間）が増大しないという点で優れており、大規模な映像サーバシステムへの対応も容易である。
【００６２】
更に、映像ストリーム記録情報を基に、どのような操作（再生、特殊再生）を行なうかはユーザ端末内の処理の変更で実現でき、柔軟性のあるユーザ端末用のアプリケーションを作成することが可能となる。
【００６３】
また、システム規模に応じて分散記録サーバの数を任意に設定できるため、小さなシステムから大きなシステムまでの対応が可能であり、スケーラビリティの高いシステムを構成することができる。更に、１本の映像ストリームを各分散記録サーバに分割記録しているため、１本の映像ストリームを複数の記録サーバにコピーしておく必要がなく、磁気記憶ディスク装置の容量を有効に使用することができる。
【００６４】
更に、映像サーバシステムの構成要素である、上位サーバ、分散記録サーバ、ユーザ端末の何れも通常の汎用のパーソナルコンピュータ上にそれぞれ対応するソフトウェアを動作させることで実現可能であり、特殊な専用装置を必要とせず、コスト面でも優れている。
【００６５】
更に、変形例の映像サーバシステムでは、上述した効果のほかに、上位サーバが同期パケットを送信する必要がなくなり、更に各分散サーバは同期パケットを受信する必要がない。ＮＴＰパケットの送受信間隔は、タイミング同期パケットの周期間隔に比べて遥かに長い周期で良いため、各端末の処理やネットワークの負荷が低減されるという効果が期待できる。
【００６６】
尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。
【００６７】
また、本発明の目的は前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６８】
この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。
【００６９】
このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
更に、記録媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上位サーバへの負荷を軽減させると共に、システムの拡張性に優れた映像データシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における映像サーバシステムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態における上位サーバ１０１の構成を示す図である。
【図３】本実施形態における分散記録サーバの構成を示す図である。
【図４】本実施形態におけるユーザ端末の構成を示す図である。
【図５】本実施形態における記録情報の一例を示す図である。
【図６】本実施形態におけるシステムスロットと、各分散記録サーバのサーバスロットとの関係を示す図である。
【図７】ユーザ端末から各分散記録サーバへ送られる転送要求パケットのフォーマットを示す図である。
【図８】上位サーバと各分散サーバとのタイミング同期処理を示す図である。
【図９】ユーザ端末及び各分散記録サーバ間で行なわれるデータ転送要求とデータ転送のタイミングを示す図である。
【図１０】従来の映像サーバの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 上位サーバ
１０２ 分散記録サーバ１
１０３ 分散記録サーバ２
１０４ 分散記録サーバ３
１０５ ユーザ端末１
１０６ ユーザ端末２
１０７ ユーザ端末３
１０８ ユーザ端末４
２０１ 分散記録サーバ管理部
２０２ ユーザ端末管理部
２０３ チャネル管理部
２０４ チャネル割り当てテーブル
２０５ 映像ストリーム記録情報管理部
２０６ 映像ストリーム記録情報管理テーブル
２０７ 磁気ディスク記憶装置
２０８ 映像ストリーム記録情報
２０９ 同期パケット送信部
２１０ タイマカウンタ
２１１ ネットワークプロトコル
３０１ チャネル制御部
３０２ 映像ストリーム送信部
３０３ 読み出しスケジューラ
３０４ チャネル割り当てテーブル
３０５ 磁気ディスク記憶装置
３０６ 送信バッファ
３０７ 上位サーバ通信部
３０８ ユーザ端末通信部
３０９ 同期パケット受信部
３１０ タイマカウンタ
３１１ ネットワークプロトコル
４０１ 映像ストリーム再生部
４０２ 上位サーバ通信部
４０３ 映像ストリーム記録情報
４０４ 転送要求スケジューラ
４０５ 分散記録サーバ通信部
４０６ 受信バッファ
４０７ 映像ストリーム再構築部
４０８ タイマカウンタ
４０９ ネットワークプロトコル
Claims (9)
- 映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムであって、
ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信する送信手段と、
前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行なう転送要求手段と、
各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送する転送手段と、
前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生する再生手段とを有することを特徴とする映像サーバシステム。 - 前記ネットワークは、インターネット又はイントラネットであることを特徴とする請求項１記載の映像サーバシステム。
- 前記通信手段としてＴＣＰ／ＩＰを利用し、制御データの通信にはＴＣＰを利用し、映像ストリームデータの通信にはＵＤＰを利用することを特徴とする請求項２記載の映像サーバシステム。
- 前記上位サーバから同期パケットをマルチキャスト送信し、各分散記録サーバは受信した同期パケットに同期して前記映像ストリームデータを転送することを特徴とする請求項３記載の映像サーバシステム。
- 前記上位サーバから同期パケットをＩＰマルチキャスト送信し、各分散記録サーバは受信した同期パケットに同期して前記映像ストリームデータを転送することを特徴とする請求項３記載の映像サーバシステム。
- 前記通信手段としてＮＴＰプロトコルを使用し、各分散記録サーバは標準時間で同期して前記映像ストリームデータを転送することを特徴とする請求項３記載の映像サーバシステム。
- 映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムの映像再生方法であって、
ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信し、
前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行ない、
各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送し、
前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生することを特徴とする映像サーバシステムの映像再生方法。 - コンピュータを、
ユーザ端末からの映像コンテンツに対する再生要求に応じて前記上位サーバが当該映像コンテンツの記録情報を前記ユーザ端末へ送信する送信手段と、
前記映像コンテンツの記録情報に基づき、前記ユーザ端末が各分散記録サーバに対して映像ストリームデータの転送要求を行なう転送要求手段と、
各分散記録サーバが通信手段により同期して前記ユーザ端末へ映像ストリームデータを転送する転送手段と、
前記ユーザ端末が各分散記録サーバから転送された各映像ストリームデータに基づいて映像コンテンツを再生する再生手段とを有する、映像コンテンツの記録情報を管理する上位サーバと、前記映像コンテンツを複数の映像ストリームデータに分割して記録する複数の分散記録サーバと、前記映像コンテンツを再生するユーザ端末とがネットワークを介して接続された映像サーバシステムとして機能させるためのプログラム。 - 請求項８に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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