DE69838583T2 - Übertragung von netzwerkinhalt hoher bandbreite über ein übertragungskanal niedriger bandbreite während den betriebsstunden mit niedriger auslastung - Google Patents

Übertragung von netzwerkinhalt hoher bandbreite über ein übertragungskanal niedriger bandbreite während den betriebsstunden mit niedriger auslastung Download PDF

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    • H04L69/329Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the application layer [OSI layer 7]

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Netzwerkcomputersystemen. Speziell bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Übertragung eines Netzwerkinhalts mit hoher Bandbreite auf einem Kommunikationskanal mit niedriger Bandbreite außerhalb von Spitzenzeiten.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Mit dem Auftreten von benutzerorientierten Diensten bei globalen Netzwerken wie dem Internet ist eine Explosion des Interesses an einer Lieferung von diesen Diensten zu Benutzem in ihrem Zuhause eingetreten. Private Online-Dienste wie Amerika On-Line (AOLTM), Internet-Dienst Provider (ISPs) wie NetcomTM und Internet-Dienste auf Fernsehbasis wie das WebTVTM-Netzwerk von WebTV Networks, Inc. wollen alle Online-Dienste an typische Verbraucher in ihrem Zuhause liefern.
  • Unglücklicherweise wurde die globale häusliche Kommunikationsinfrastruktur nicht so ausgelegt, dass sie zu den dialogfähigen Anforderungen der hohen Bandbreite der Online-Dienste passt. Als Folge ist die Verwendung zu Hause in den meisten Fällen auf die "einfacher alten Telefondienst (plain old Telefone service)"- oder "POTS"-Modems und ISDN-Dienste beschränkt. Auch wenn Modems zunehmend effizienter bei der Verwendung der Bandbreite eines Telefontonkanals werden, sind sie ultimativ auf eine 64 Kbps-D/A-Wandlung von Tonkanälen bei dem Wähltelefonnetzwerk begrenzt. ISDN kann in einigen Ländern etwa 128 Kbps hinsichtlich der Bandbreite liefern. Dies ist jedoch die oberste Grenze hinsichtlich der Bandbreite für eine dialogfähige Kommunikation unter Verwendung der heute verfügbaren Infrastruktur zu Privathaushalten.
  • Auch wenn es andere Fälle bei vorgeschlagenen Technologien gibt, um eine dialogfähige Kommunikation mit hoher Bandbreite zu Privathaushalten über 128 Kbps hinaus zu liefern, wurde keine dieser Technologien in einem signifikanten Ausmaß auf einer staat- oder weltweiten Basis verbreitet. Zum Beispiel verwendet ADSL das verdrillte Telefonadempaar, das von der Telefonzentrale zu dem Privathaushalt verläuft, um eine Empfangs-Bandbreite (zu dem Privathaushalt) von mehr als 1 Mbps und eine niedrigere Sende-Bandbreite zu liefern. Kabel-Modems, welche die Kabel-TV(CATV)-Infrastruktur verwenden, können über 10 Mbps an Empfangs-Bandbreite und mehr als 1 Mbps an Sende-Bandbreite liefern. Es wurden auch Hybridansätze vorgeschlagenen, bei denen ein POTS-Telefonmodem einen Sende-Kanal mit niedriger Bandbreite liefert, während ein Einwegkabelmodem, eine direkte Satellitenfunkeinspeisung oder auch ein terrestrischer Funk einen Empfangs-Kanal von mehr als 10 Mbps liefert.
  • Jede dieser Technologien mit hoher Bandbreite besitzt bedeutende Infrastrukturaktualisierungs-Implikationen und/oder bedeutende Skalierbarkeitseinschränkungen. ADSL zum Beispiel erfordert die Installation von ADSL-Modems bei jeder Telefonzentrale. Dies bedeutet klar einen gewaltigen Aufwand. Kabel, DBS und terrestrische Kommunikationssysteme sind Rundfunkarchitekturen mit begrenzter Gesamtbandbreite, die leicht überlastet wird, wenn sie für individuelle Nachrichten an potenziell Tausende oder sogar Millionen von Teilnehmern verwendet wird. Auch wenn eine gegebene Kabelanlage theoretisch in unabhängige Äste unterteilt werden kann, um mehr individuelle Nachrichten zu bearbeiten, so wird es doch noch gewaltige Infrastrukturaktualisierungs-Implikationen geben.
  • Markatos et al. "A Top-10 Approach to prefetching an the Web", Technical Report Forth-ICS, Nr. TR 173, August 1996, Seiten 1–15 beschreibt ein System zum Verbessern des Speicherns von Hit Radio bei einem Client-Proxy-Server-Gerüst im Internet. Ein Web-Server hält eine Liste seiner populärsten Dokumente (ihre Top 10) und Client-Zugriffsprofile. Auf Client-Anforderungen und unter Verwendung von den Profilen senden Server regelmäßig ihre populärsten Dokumente. Der Client des Webservers kann ein Proxyserver sein, der wiederum seine Top 10 an seine häufigsten Kunden versendet. Dies gestattet es, dass man einem Anteil der Kundenanforderungen vorgreift, indem man potenziell wichtige Dokumente auf der Basis der Popularität der Dokumente und der Zugriffsprofile des Client vorausliest.
  • Dias G. V. et al. "A Smart Internet Caching System" www.isoc.org/inct96/proceedings/a4/a4_3.html, 24. Juni 1996 beschreibt ein Caching- System für das Internet, bei dem Filezugriffsmuster stochastisch und heuristisch modelliert werden, um Files von einem Server zu holen, bevor sie von einem Kunden angefordert werden. Es wird ein Split-Gateway mit Speichern an beiden Enden einer langsamen Kommunikationsverbindung verwendet. Files, auf die jüngst zugegriffen wurde, werden gespeichert und Files, auf die in Kürze zugegriffen werden könnte, werden basierend auf dem File, auf das aktuell zugegriffen wurde vorausgelesen. Das Laden von großen Files und/oder Files mit niedriger Priorität wird auf später zurückgestellt und häufig verwendete Seiten werden automatisch während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit aktualisiert.
  • Somit werden, bei gegebenen Bandbreitenbegrenzungen der aktuellen Kommunikationsinfrastruktur zu den Privathaushalten und bei gegebenen hohen Kosten, gewaltigen Aktualisierungsimplikationen und Beschränkungen der vorgeschlagenen neuen Infrastruktur, bessere Verfahren benötigt, um Dienste mit einem Inhalt mit hoher Bandbreite zu dem Privathaushalt zu bringen unter Verwendung der existierenden Infrastruktur.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Verbessern des Sendens von Computernetz-Inhalt durch Nutzung von Zeiträumen außerhalb der Spitzenzeit, statt innerhalb der Spitzenzeit zum Herunterladen von ausgewähltem Inhalt, wobei das Netz (I) eine Vielzahl von Remote-Servern zum Zugreifen auf eine Vielzahl von Netz-Seiten, die verschiedene Typen von Inhalt enthalten, der betrachtet und heruntergeladen werden kann, (II) eine Vielzahl von Proxy-Server, die Caching von Inhalt von Seiten eines oder mehrerer der Remote-Server durchführen, auf die häufig zugegriffen wird, und (III) eine Vielzahl von Client-Systemen umfasst, die jeweils einen Caching-Speicher haben, auf den angeforderter Inhalt von einer oder mehreren Seiten in dem Netz von einem Remote- oder Proxy-Server heruntergeladen werden kann, und wobei die Remote-Server, Proxy-Server und Client-Systeme über eine Vielzahl von Kommunikationskanälen logisch miteinander verbunden sind, von denen wenigstens einige Kommunikationskanäle niedrigen Bandbreite sind, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: an dem Client-System Verfolgen von Online-Nutzung eines Benutzers in Form von Informationen, die wenigstens einer Seite und/oder dem in der Seite enthaltenen Inhalt entsprechen, auf den der Benutzer zugreift; Konsultieren einer auf einem Inhalt-Server gespeicherten Datenbank, die Seite nach Themengebiet kategorisiert und Auffinden von Seiten, die in die gleiche allgemeine Kategorie fallen wie von dem Benutzer besuchten Sei ten, unter Verwendung der Informationen, die der wenigstens einen Seite und/oder der bei dieser Seite enthaltenen Inhalt entsprechen, auf den der Benutzer zugegriffen hat; automatisches Herstellen von Verbindung mit wenigstens einem der Remote- oder Proxy-Server ohne Benutzereingriff während eines Zeitraums außerhalb der Spitzenzeit und Authentifizieren des Client-Systems, das eine Verbindung herstellt, bei dem verbundenen Server durch das Client-System; dann, nach der Zeit außerhalb der Spitzenzeiten, Herunterladen von Inhalt von den Seiten in dem Netz, wie sie an Hand der Datenbank auf dem Inhalt-Server identifiziert werden, von dem verbundenen Server, und Speichern des heruntergeladenen Inhalts in dem Caching-Speicher des Client-Systems vor dem Wiederkehren der Spitzenzeit.
  • Es können auch koordinierte Multicasts in einem Netz geliefert werden. Download-Anforderungen werden an einem Server von einer Vielzahl von Clients in dem Netz empfangen und auf dem Server für den koordinierten Multicast gespeichert. Der koordinierte Multicast wird zu einer vorgegebenen Zeit erzeugt und dann von dem Server zu der Vielzahl von Clients zur vorgegebenen Zeit rundgesandt.
  • Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beiliegenden Zeichnungen und aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird zu Beispielszwecken und nicht zur Begrenzung in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, bei denen gleiche Referenzzahlzeichen sich auf ähnliche Elemente beziehen und bei denen:
  • 1A ein typisches Computersystem ist, in welchem die vorliegende Erfindung arbeitet.
  • 1B ein alternatives Computersystem (ein WebTV-System) ist, in welchem die vorliegende Erfindung arbeitet.
  • 2A und 2B die aktuell verfügbaren Vorrichtungen und Dienste in dem heutigen Internet darstellen.
  • 3A3D Multicast- oder Rundsend-Datenströme in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 4 eine Verwendung von Leerlaufzeit und Zeiträumen außerhalb der Spitzenzeit in einem Netzwerk entsprechend dem Stand der Technik darstellt.
  • 5 eine verbesserte Verwendung von Leerlaufzeit und Zeiträumen außerhalb der Spitzenzeit in einem Netzwerk in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Übertragung eines Netzwerkinhalts mit hoher Bandbreite auf einem dialogfähigen Kommunikationskanal mit niedriger Bandbreite außerhalb von Spitzenzeiten. Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet sowohl typische Online-Dienste und Internetverwendungsmuster als auch Verwendungsmuster von existierenden Kommunikationskanälen, um dem Benutzer von einem Kommunikationskanal mit einer niedrigen Bandbreite eine Erfahrung zu vermitteln, die jener Erfahrung ähnlich ist, der sich ein Benutzer erfreut, der einen Kommunikationskanal mit einer großen Bandbreite verwendet. In den folgenden detaillierten Beschreibungen werden zahlreiche spezifische Details vorgebracht, um ein völliges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es wird jemandem mit normaler Fachkenntnis einleuchten, dass diese spezifischen Details nicht verwendet werden müssen, um die vorliegende Erfindung auszuführen. In anderen Fallen wurden gut bekannte Strukturen, Schnittstellen und Prozesse nicht im Detail gezeigt, um die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise zu verschleiern.
  • 1A stellt ein typisches Computersystem 100 dar, in welchem die vorliegende Erfindung arbeitet. Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in einer Personalcomputer-Architektur implementiert. Es wird jemandem mit normalen Fachkenntnissen einleuchten, dass andere alternative Computersystem Architekturen ebenfalls verwendet werden können.
  • Allgemein umfassen solche Computersysteme, wie sie durch 1A dargestellt sind einen Bus 101 zum Kommunizieren von Informationen, einen Prozessor 102, der mit dem Bus 101 gekoppelt ist zur Verarbeitung von Informationen, einen Hauptspeicher 103, der mit dem Bus 101 gekoppelt ist zur Speicherung von Informationen und Anweisungen für den Prozessor 102, einen Festwertspeicher 104, der mit dem Bus 101 gekoppelt ist zur Speicherung von statischen Informationen und Anweisungen für den Prozessor 102, eine Anzeigevorrichtung 105, die mit dem Bus 101 gekoppelt ist zur Anzeige von Informationen für einen Computerbenutzer, eine Eingabevorrichtung 106, die mit dem Bus 101 gekoppelt ist zum Kommunizieren von Informationen und einer Befehlsauswahl an den Prozessor 102 und eine Massenspeichervorrichtung 107 wie eine Magnetplatte und ein verknüpftes Plattenlaufwerk, die mit dem Bus 101 verbunden ist zur Speicherung von Informationen und Anweisungen. Ein Datenspeichermedium 108, das digitale Informationen enthält, ist ausgelegt, um mit der Massenspeichervorrichtung 107 zu arbeiten, um es dem Prozessor 102 zu gestatten, auf die digitalen Informationen auf dem Datenspeichermedium 108 über den Bus 101 zuzugreifen.
  • Der Prozessor 102 kann irgendeiner aus der breiten Vielzahl von Allzweck-Prozessoren oder Mikroprozessoren wie der Pentium®-Mikroprozessor, hergestellt von der Intel® Corporation sein. Es wird jemandem mit normalen Fachkenntnissen jedoch einleuchten, dass andere Arten von Prozessoren auch bei einem speziellen Computersystem verwendet werden können. Die Anzeigevorrichtung 105 kann eine Flüssigkristallvorrichtung, eine Kathodenstrahlröhre (CRT) oder irgendeine andere geeignete Anzeigevorrichtung sein. Die Massenspeichervorrichtung 107 kann eine konventionelle Festplatteneinheit, eine Floppy Disc-Einheit, eine CD-ROM-Einheit oder irgendeine andere magnetische oder optische Datenspeichervorrichtung zum Lesen und Schreiben von einer Festplatte, einer Floppy Disc, einer CD-ROM, einem Magnetband oder irgendeinem anderen magnetischen oder optischen Datenspeichermedium sein. Das Datenspeichermedium 108 kann eine Festplatte, eine Floppy Disc, eine CD-ROM, ein Magnetband oder irgendein anderes magnetisches oder optisches Datenspeichermedium sein.
  • Allgemein lädt der Prozessor 102 Verarbeitungsanweisungen und Daten von einem Datenspeichermedium 108 zurück unter Verwendung der Massenspeichervorrichtung 107 und lädt diese Informationen in den Direktzugriffsspeicher 103 zur Ausführung herunter. Der Prozessor 102 führt dann einen Anweisungsstrom von dem Direktzugriffsspeicher 103 oder dem Festwertspeicher 104 aus. Befehlssauswahl- und Informationseingaben, die an der Eingabevorrichtung 106 eingegeben werden, werden verwendet, um den Fluss an Anweisungen zu lenken, welche durch den Prozessor 102 ausgeführt werden. Eine äquivalente Eingabevorrichtung 106 kann auch eine Zeigevorrichtung wie eine konventionelle Maus- oder Trackball-Vorrichtung sein. Die Ergebnisse dieser Verarbeitungsausführung werden dann auf der Anzeigevorrichtung 105 angezeigt.
  • Computersystem 100 enthält eine Netzwerkvorrichtung 110 zur Verbindung des Computersystems 100 mit einem Netzwerk. Die Netzwerkvorrichtung 110 zur Verbindung des Computersystem 100 mit dem Netzwerk enthält Ethernet-Vorrichtungen, Telefonbuchsen und Satellitenverbindungen. Es wird jemandem mit normalen Fachkenntnissen einleuchten, dass andere Netzwerkvorrichtungen ebenfalls verwendet werden können.
  • Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in einen System, bekannt als WebTV von WebTV Networks, Inc., Paolo Alto implementiert. Das WebTV-System verwendet ein Standardfernsehgerät als Anzeigevorrichtung zum Browsen des Webs und stellt eine Verbindung zu einem konventionellen Netzwerk, wie dem Internet her unter Verwendung eines Standardtelefons, eines ISDNs oder ähnlichen Kommunikationsleitungen. Ein Benutzer eines WebTV-Clientsystems kann die WebTV-Netzwerkdienste in Anspruch nehmen, die von einem oder mehreren Remote-WebTV-Servern geliefert werden. Die WebTV-Netzwerkdienste können im Zusammenhang mit einer Software, die auf einem WebTV-Clientsystem läuft verwendet werden, um im Web zu browsen, Emails zu versenden und das Internet auf verschiedenen anderen Wegen zu benutzen. Das WebTV-Netzwerk verwendet ein Hypertext Transport Protocol (HTTP) basierend auf einen Satz von Protokollen, die in dem Web implementiert sind und von einem oder mehreren Web-Servern unterstützt werden.
  • 1B stellt eine Grundkonfiguration des WebTV-Netzwerks in Übereinstimmung mit einer Ausführung dar. Eine Anzahl von WebTV-Clients 180 sind mit einem Modempool 170 über Durchwahl oder bidirektionale Datenverbindungen 175 gekoppelt, die Telefon (POTS, d. h. einfacher alter Telefondienst (plain old Telefone service)), ISDN oder irgend ein anderer ähnlicher Typ an Verbindung sein kann. Der Modempool 170 ist typischerweise über einen Router, wie er konventionell in der Technik bekannt ist, mit einer Anzahl von Remote-Servern 150 über eine konventionelle Netzwerk-Infrastruktur 165 wie dem Internet gekoppelt.
  • Das WebTV-System enthält auch einen WebTV-Server 160, der speziell die WebTV-Clients 180 unterstützt. Der WebTV-Server 160 agiert als ein Proxy bei der Versorgung des WebTV-Clients 180 mit Zugriff auf das Web und andere WebTV-Dienste. Spezieller fungiert der WebTV-Server 160 als ein "Caching-Proxy". Ein Proxy-Cache auf dem WebTV-Server 160 wird für die temporäre Speicherung von Web-Dokumenten, Bildern und anderen Informationen verwendet, die häufig entweder von dem WebTV-Client 180 oder von dem WebTV-Server 160 verwendet werden.
  • Jeder der WebTV-Clients 180 besitzt eine Verbindung zu dem WebTV-Server 160 entweder direkt über einen WebTV-Modempool 175, der dem Modempool 170 ähnlich ist oder über den konventionellen Modempool 170 und dem Internet 165. Man beachte, dass der Modempool 170 ein konventioneller Modempool ist, wie einer von jenen, die man heutzutage überall in der Welt findet und der Zugriff auf das Internet und auf private Netzwerke liefert. Weitere Details bezüglich des WebTV-Systems einschließlich des WebTV-Clients können in der miteingereichten U. S. Patentanmeldung mit dem Titel "Web Browser Allowing Navigation Between Hypertext Objects Using Remote Control" mit der Veröffentlichungsnummer US 6034689 , eingereicht am 3. Juli 1996 gefunden werden.
  • Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist als ein Software-Modul implementiert, welches auf einem Computersystem wie dem Computersystem 100 oder dem WebTV-Server 160 auf eine konventionelle Weise ausgeführt werden kann. Unter Verwendung von gut bekannten Techniken wird die Anwendungssoftware der bevorzugten Ausführung auf dem Datenspeichermedium 108 gespeichert und darauf folgend in das Computersystem 100 oder den WebTV-Server 160 geladen und mit ihm ausgeführt. Einmal initiiert arbeitet die Software dieser Ausführung auf die unten beschriebene Weise.
  • 2A stellt eine Vielzahl von Kommunikationskanälen dar, die zu dem typischen privaten Online-Dienst-Teilnehmer in einem industrialisierten Land wie den Vereinigten Staaten, Japan oder Großbritannien aktuell verfügbar sind. Die Pfeile zeigen die Richtung(en) des Datenflusses über einen gegebenen Kanal an.
  • Ein Benutzer der heutzutage im Internet browst, kann einen speziellen Inhalt wie Web-Seiten, Videoclips, Audiodips oder Werbung auswählen. Dieser ausgewählte Inhalt ist typischerweise auf Servern im Internet gespeichert, die in der 2A als Inhalt-Server 210 identifiziert sind. Da diese Inhalt-Server üblicherweise von kommerziellen Stellen unterhalten werden, sind Kommunikationskanäle mit sehr großer Bandbreite wie eine T1 oder T3-Leitung verfügbar, um sie entweder mit einem TCP/IP-Netzwerk wie dem Internet oder einem virtuellen privaten Netzwerk (VPN) oder anderen paketvermittelten Netzwerken wie X.25 zu verbinden. Inhalt-Server können auch mit konventionellen Rundfunkkanälen 200 einschließlich eines CATV-Kanals, einem terrestrischen Kanal oder einem DBS-Kanal verbunden werden. Auf Grund der Natur dieser konventionellen Rundfunkkanäle 200 sind sie jedoch typischerweise begrenzt auf eine Übertragung von Daten in einer einzigen Empfangs-Richtung, nämlich von dem Inhalt-Server zu dem Client.
  • Solche Inhalt-Server können an einem Ort oder an vielen Orten überall auf der Welt angeordnet sein. Tatsächlich ist es durchaus möglich, solche Inhalt-Server an verschiedenen Stellen nachzubilden, um die Kommunikationskanal-Ressourcen zu minimieren, indem man einen Inhalt-Server näher zu jedem Teilnehmer bringt und um eine Redundanz vorzusehen, für den Fall eines Server- oder Kommunikationsausfalls.
  • 2B stellt eine allgemeine Anordnung für heutige Personal Computer (PC)- und netzwerkfähige Aufsatzgeräte sowie Videospielkonsolen dar. Eine Client-Netzwerkschnittstellenvorrichtung (Clientvorrichtung) 302 kann eine Vorrichtung wie ein WebTVTM Aufsatzgerät, ein Videospielsystem oder einen PC einschließen, die Eigenschaften enthalten, welche in dem obigen Computersystem 100 beschrieben sind. Eine Netzwerkschnittstellenvorrichtung 224 wie ein POTS-Modem, ein ISDN-Adapter, ein Kabel-Modem oder ein ADSL-Modem ist mit der Clientvorrichtung 202 verbunden. Ein Caching-Speicher 220 ist ebenfalls mit der Clientvorrichtung 202 verbunden. Der Caching-Speicher 220 kann eine Festplatte, eine digitale Videoplatte (DVD), einen Flash-Festwertspeicher (ROM) oder einen Direktzugriffsspeicher (RAM) einschließen. Andere Cientvorrichtungen, Netzwerkschnittstellenvorrichtungen und Caching-Speicher können ebenfalls verwendet werden.
  • Die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 224 bildet eine Verbindung zu einem dialogfähigen weiträumigen Netz (WAN) 226. In Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das dialogfähige WAN 226 ein Telefonwählnetz (POTS oder ISDN), ADSL, eine dialogfähige Kabelanlage oder es kann auch eine andere dialogfähige Netzwerktechnologie verwendet werden. Bei einer gegebenen aktuellen Infrastruktur, die überall in der Welt weit verbreitet für Privathaushalte verfügbar ist, ist ein POP notwendig, um den Privathaushalt mit dem paketvermittelten WAN zu verbinden. Somit verbindet, wie in 2B dargestellt POP 206 das dialogfähige WAN mit dem paketvermittelten WAN 230 wie einem TCP/IP-Netzwerk (z. B. dem Internet oder einem VPN) oder einem X.25-Netzwerk. Für den Fall, dass ein paketvermitteltes WAN 230 in Zukunft direkt zu dem Privathaushalt geliefert werden kann, ist POP 206 nicht mehr notwendig. Zuletzt befindet sich zumindest ein Inhalt-Server 210, der einen Inhalt von potenziellem Interesse für den Benutzer der Client-Vorrichtung 202 enthält innerhalb der Reichweite des paketvermittelten weiträumigen Netzwerks.
  • Typischerweise entscheidet der Benutzer der Client-Vorrichtung 202, dass er oder sie an einem bestimmten Inhalt interessiert ist, der auf einem oder mehreren Inhalt-Servern 210 verfügbar ist. Der Benutzer verbindet seine oder ihre Client-Vorrichtung 202 mit einem WAN, wie dem Internet oder einem privaten Online-Dienst wie AOLTM. Dies wird allgemein ausgeführt, indem die Client-Software, die auf der Client-Vorrichtung 202 läuft die Telefonnummer des POP 206 anwählt, durch eine Authentifizierungsprozedur lauft, um die Gültigkeit des Online-Kontos des Benutzers nachzuweisen und schließlich mit einer Belieferung des Benutzers mit einer Online-Navigationseinrichtung. Die Online-Navigationseinrichtung kann über einen allgemeinen Hypertext Markup-Sprachen (HTML)-Browser wie dem Netscape NavigatorTM oder dem MicrosoftTM Internet Explorer oder über einen firmeneigenen Online-Browser wie der AOL-Clientsoftware stattfinden.
  • Wenn der Benutzer einen speziellen Inhaltsgegenstand sucht, gibt es verschiedene Werkzeuge wie Suchmaschinen und Kataloge, welche der Benutzer für eine Suche nach dem Inhalt verwenden kann. Wenn einmal dieser Gegenstand gefunden ist, klickt der Benutzer typischerweise mit der Maus auf einen Hyperlink zu diesen Gegenstand. Der Hyperlink wiederum weist die Clientsoftware an, einen Download zu seiner Client-Vorrichtung 202 zu initiieren. Abhängig von der Datengröße des ausgewählten Inhalts, der Kommunikationsbandbreite, dem Netzwerkverkehr und der Belastung bezüglich des Inhalt-Servers 210, welcher über den Inhalt verfügt, kann die Downloadzeit variieren. Der Download kann fast sofort vollständig sein oder Minuten oder Stunden in Anspruch nehmen. Nach der vollständigen Ausführung des Downloads kann ein Benutzer ein visuelles Ergebnis wie ein Bild oder einen Videoclip oder ein Hörergebnis wie Musik erfahren. Alternativ kann der Download einfach ein File sein, das in einem Speicher oder auf einer Platte für die spätere Verwendung gespeichert wird.
  • Auch wenn ein Download theoretisch sehr schnell vollständig sein kann, bestehen die typischen Erfahrungen von Benutzern von Internet und Online-Diensten in Privathaushalten dann, dass Downloads auch für geringe Datenmengen sehr langsam sind. Es gibt eine Anzahl von Faktoren, welche den Download sehr langsam machen, aber auch wenn alle Stufen des Downloads mit optimaler Wirkung arbeiten, wird der Privathaushalt-Benutzer typischerweise immer noch durch die Bandbreiten-Begrenzungen des Telefonwählnetzwerks begrenzt.
  • ISPs wie AT & T WorldNetTM und WebTV Networks, Inc. bieten einen Flatrate-Internetzugang an. Auch wenn solche Flatrates mit der Aussicht auf eine bestimmte durchschnittliche Benutzung von POP- und Netzwerkressourcen durch die gesamte Teilnehmerbasis angeboten werden, so ist doch die Primärangelegenheit der ISPs die Nutzung während der Spitzenzeiten (Montag–Freitag, 9–17 Uhr für Geschaftsanwendungen, abends und am Wochenende unter Tag für Anwendungen im Privathaushalt). Dies röhrt von der Tatsache her, dass ein ISP über eine bestimmte Anzahl von Modems bei seinen POPs und über ein bestimmtes Bandbreitenausmaß zwischen seinen POPs und seinen Servern zum Internet verfügt. Der ISP muss sicherstellen, dass er über eine ausreichende Anzahl von Modems und eine ausreichende Bandbreite für eine Spitzenbenutzung verfügt. Sonst werden die Benutzer Belegt-Signale oder eine schlechte Leistung erhalten, wenn sie sich während Spitzenzeiten für einen Dienst einwählen. Somit muss ein ISP genügend POP-Modems und eine ausreichende Bandbreite für eine Spitzenbenutzung liefern, um einen guten Service für seine Kundenbasis zu liefern.
  • Bemerkenswerterweise sind die Modems und Bandbreitenressourcen (kollektiv die "ISP Infrastruktur") des ISPs zu Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten weitgehend im Leerlauf. Welche Stunden des Tages als "Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten" geeignet sind, ändert sich abhängig von der Kundenbasis eines gegebenen ISPs. Sowohl bei der Geschäftsbasis als auch der Privathaushalt-Kundenbasis ist jedoch der Verkehr typischerweise während der späten Nacht und des frühen Morgens, sieben Tage die Woche in jeder Zeitzone gering. Während dieser Stunden amortisiert ein ISP seine Geräte und zahlt für eine Kommunikationsbandbreite für geliehene Leitungen, ohne die Geräte zu verwenden. Somit würde es theoretisch geringe oder keine Auswirkungen hinsichtlich der Kosten einer Lieferung eines Internetzugriff für den ISP haben, wenn ein großer Prozentsatz der Benutzerbasis des ISPs während dieser Stunden mit dem ISP verbunden werden soll, auch wenn es die Durchschnittszahl an Online-Stunden pro Monat und pro Benutzer drastisch erhöhen würde.
  • Folgt man weiter dieser Annahme, wären die Telefonkosten für den Benutzer für eine Verbindung während diesen Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten Null oder ziemlich gering, wenn man annimmt, dass sich das gewählte POP in einem gegebenen Ortsgebiet des Benutzers befindet. Wie oben beschrieben, werden in den Vereinigten Staaten örtliche Wohngebiets-Anrufe allgemein mit einer Flatrate pro Monat belastet, unabhängig von der Sprechdauer. In anderen Ländern sind Gespräche während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit oft billiger als während der Spitzenzeiten. Zum Beispiel ist in Japan ein Flatrate-Serviceplan zwischen den Stunden von 23:00–7:00 Uhr verfügbar, wohingegen Ortsgespräche während der Spitzenzeiten pro Minute belastet werden. Wie die ISPs müssen die Telefongesellschaften Geräte und Bandbreite liefern, um Spitzenbelastungen nachzukommen. Während dieser Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten verbleiben Geräte und Bandbreite untätig, so dass die Firma den Wunsch besitzen könnte den Kunden einen Anreiz zu bieten, das Gerät während dieser Stunden zu benutzen.
  • In Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Verfahren von Online-Kommunikationen unter Verwendung der in 1B gezeigten Anordnung beträchtlich verbessert. Die Verbesserung zieht einen Vorteil aus der Tatsache, dass, wie oben beschrieben, typischerweise in dem Privathaushalt eine Client-Vorrichtung nur während bestimmter Stunden des Tages verwendet wird. Die gegenwärtig beanspruchte Erfindung hebelt die Verwendungsmuster aus, um viele der Eigenschaften von doppelgerichteten Kommunikationen mit hoher Bandbreite durch eine intensive Nutzung der Infrastruktur während Zeiten außerhalb von Spitzenzeiten zu liefern.
  • Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gestattet die Client-Software dem Benutzer einen Inhalt zu spezifizieren, auf welchen der Benutzer zuzugreifen wünscht. Wenn zum Beispiel der Benutzer an Nachrichten interessiert ist, kann der Benutzer CNNTM Interactive, eine Web-Seite, die Nachrichtenartikel enthält als eine Web-Seite des Interesses identifizieren. Während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit (wenn der Benutzer möglicherweise schläft) wird die Client-Software auf der Client-Vorrichtung 202 die Client-Vorrichtung 202 und die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 124 anweisen sich automatisch in ein lokales POP 132 einzuwählen, eine geeignete Authentifizierung zu liefern und dann alle Inhalte, die der Benutzer als von Interesse spezifiziert hat herunterzuladen. In dem Fall der CNN Interactive Web-Seite kann die Client-Software alle Links, die von der Ausgangs-Homepage (d. h. http://www.cnn.com/) ausgehen bis zu einer bestimmten Leveltiefe (z. B. bis zu allen Seiten innerhalb der cnn.com-Domäne) erkunden. Sobald jede Web-Seite eintrifft, wird ihr Inhalt im den Caching-Speicher 220 gespeichert.
  • Einige der Links können sehr wohl große Mengen an Daten wie komprimierte Videodaten enthalten, was unter Verwendung der aktuell bekannten Techniken nur für einen Download über eine Verbindung mit einer hohen Bandbreite passend ist. Alternativ wird in Übereinstimmung mit dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung die Client-Software über einige Stunden außerhalb der Spitzenzeit verfügen, um die Downloads zu vollenden und wird somit in der Lage sein diese großen Dateneinheiten über einen Kommunikationsmechanismus mit einer niedrigen Standardbandbreite herunterzuladen. Zum Beispiel können bei 33,6 Kbps 118 MBytes an Dateien in 8 Stunden heruntergeladen werden. Eine Minute eines MPEG 1-Videos benötigt etwa 10 MBytes an Daten. Momentan würde ein Benutzer mit einem 33,6 Kbps-Modem fast eine Stunde warten, um eine Minute eines Videos herunterzuladen. In Übereinstimmung mit dieser Ausführung kann der Benutzer jedoch diesen Inhaltstyp spezifizieren, dass er über Nacht heruntergeladen wird. Am nächsten Tag kann das Video in Echtzeit aus dem Caching-Speicher 220 betrachtet werden.
  • Der oben beschriebene Mechanismus besitzt bedeutende Vorteile gegenüber momentan verfügbaren Techniken. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben werden, liefern weitere Verfeinerungen eine bessere Erfahrung für den Benutzer und eine bessere Ressourcenausnutzung für den ISP.
  • A. Blinde Downloads
  • Ein mögliches Problem mit dem Downloadmechanismus zu Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten, der gerade beschrieben wurde besteht darin, dass, wenn die Client-Software blind einen Inhalt, der durch den Benutzer spezifiziert ist herunterlädt, er sehr wohl jede Nacht eine gewisse Menge des gleichen Inhalts redundant herunterladen kann. Zum Beispiel kann der Benutzer an der CNN Interactive Web-Seite interessiert sein, aber der gesamte Inhalt auf der CNN Interactive Web-Seite verändert sich nicht jede Nacht. Einige der grafischen Elemente wie Banner oder Benutzerschnittstellenelemente können über Wochen oder Monate unverändert bleiben. Zusätzlich gibt es Bezugnahmen auf Berichte des vorigen Tages, von denen es sein kann, dass sie während der vergangenen Tage heruntergeladen wurden.
  • Somit werden in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung Daten selektiv in den Caching-Speicher heruntergeladen. Es gibt sowohl zahlreiche gut bekannte Techniken für eine Bestimmung, ob Online-Daten vorher schon gespeichert worden sind, als auch bestimmte firmeneigene Techniken, die in der mitvorgelegten Anmeldung mit dem Titel "Method and Apparatus For Providing Proxying and Transcoding Of Documents In A Distributed Network" mit der Veröffentlichungsnummer WO 9746943 , eingereicht am 3. Juli 1996 beschrieben sind. Wenn jede Nacht nur neue Daten heruntergeladen werden, kann ein Arbeitssatz an aktuellen Daten erfasst werden, der viel größer ist als die 118 MBytes, die in einer einzigen 8-Stunden-Sitzung bei 33,6 Kbps heruntergeladen werden können.
  • B. Verfolgung von Downloads
  • Ein anderes Problem mit dem Mechanismus der Zeiten außerhalb der Spitzenzeit und den Verbesserungen, die gerade beschrieben wurden besteht darin, dass ein in die Zukunft wirkender Aufwand seitens des Benutzers erforderlich ist, um zu spezifizieren an welchem Inhalt der Benutzer interessiert ist. In Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verfolgt die Client-Software die Online-Benutzung des Benutzers und führt eine Liste der Seiten auf, welche der Benutzer besucht. Während der Zeiten außerhalb der Spitzenzeit kann die Client-Software Aktualisierungen für diese Seiten herunterladen unter der Annahme, dass der Benutzer daran interessiert sein kann zu diesen Seiten zu einem späteren Datum zurückzukehren.
  • C. Auswahl von Seiten für einen Download
  • In Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Client-Software in einer Datenbank, die in einem Inhalt-Server gespeichert ist und die Seiten nach Themengebieten kategorisiert, nachschlagen und diese Seiten während der Zeiten außerhalb der Spitzenzeit herunterladen basierend auf der Annahme, dass der Benutzer an Seiten ähnlicher Kategorien interessiert ist. Wenn der Benutzer zum Beispiel an NFL Football interessiert ist und häufig www.nfl.com besucht, kann der Benutzer auch an den allgemeinen Sportinformationen interessiert sein, die unter der ESPNTM Web-Seite (www.espn.com) verfügbar ist. Diese Ausführung kann auch eine explizite Auswahl, die von dem Benutzer geliefert wird einschließen.
  • D. Organisation von Download-Material
  • In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert der ISP einen Dienst, der das Material, welches von einen Redaktionsstab (menschlich oder elektronisch) zum Download an den Benutzer ausgewählt wurde basierend auf irgendeinem der folgenden Kriterien organisiert: (a) Interessen, welche explizit durch den Benutzer spezifiziert sind (b) Verfolgen, welche Seiten der Benutzer besucht und Extrapolation von den Interessen des Benutzers (c) Beurteilungen, welche von dem Redaktionsstab getroffen wurden bezüglich Seiten, die als Neuheiten oder von allgemeinem Interesse betrachtet werden (d) Zahlungen, die von Herausgebem von Web-Seiten der höheren Preiskategorie seitens dritter Parteien gemacht werden, damit Daten von ihren Seiten heruntergeladen und permanent gespeichert werden (e) Zahlungen, die von Dritten Parteien gemacht werden dafür, dass Werbungen heruntergeladen werden und während des Vorgangs des Browsens des Benutzers eingefügt werden. Es wird jemandem mit normalen Fachkenntnis einleuchtend, dass andere Downloadkriterien ebenfalls angewandt werden können.
  • Diese Ausführung enthält Software auf der Client- und Serverseite. Die Client-Software stellt eine Verbindung zu der ISP-Serversoftware her, bevor sie ihren Download des In halts außerhalb der Spitzenzeit beginnt. Die Client-Software lädt eine relevante Information, wie explizit spezifizierte Interessen des Benutzers und Benutzerverfolgungsinformationen an den Server. Die Serversoftware lädt zu der Client-Software eine Liste von Adressen des Inhalts herunter, der während des Downloads außerhalb der Spitzenzeit heruntergeladen werden soll, basierend auf den oben beschriebenen Kriterien. Der Caching-Speicher 220 kann somit den Kundenwünschen angepasst werden, um einen Inhalt explizit oder implizit entsprechend des Interesses des Benutzers zu speichern.
  • E. Herunterladen von Werbung
  • Der Caching-Speicher 220 kann auch Reklameinhalt wie Werbungen oder spezielle Web-Seiten speichern, für welche dritte Parteien gewillt sind den ISP für das Recht zu zahlen sie zu dem Benutzer herunterzuladen und für ihn verfügbar zu machen. Es ist anzunehmen, dass solche Zahlungen die Betriebskosten des ISPs reduzieren und die Einsparungen können an den Benutzer in der Form von reduzierten Online-Kosten weitergeleitet werden.
  • In diesem Sinne würde ein solcher Reklameinhalt dem selben Zweck wie Werbung im Fernsehen dienen: er würde den Inhalt für den Benutzer zu reduzierten Kosten oder umsonst verfügbar machen. In Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird heruntergeladene Werbung in vielen Formen dem Benutzer präsentiert. Die Werbung kann zum Beispiel als ein "Banner" auf dem Bildschirm unter dem anderen Inhalt platziert sein, oder sie könnte das Browsen des Benutzers unterbrechen und periodisch angezeigt werden, so wie Fernsehwerbung die Fernsehbetrachtung des Zuschauers unterbricht. Die Werbung kann auch angezeigt werden, während der Benutzer "freie" Seiten besucht, aber unterdrückt werden, während der Benutzer "Premium"-Seiten besucht, nämlich Seiten, für welche der Benutzer für eine Betrachtung eine monatliche Gebühr bezahlt. Zusätzlich kann eine solche Werbung unterdrückt werden, wenn der Benutzer eine höhere Gebühr an den ISP bezahlt.
  • Somit kann, in Übereinstimmung mit dieser Ausführung, Werbung spezieller auf die Interessen des Benutzers ausgerichtet werden, indem man Kriterien verwendet, die ähnlich jenen sind, welche zur Auswahl des zu dem Benutzer herunterzuladenden Inhalts verwendet wurden. Somit gestattet, anders als bei Rundfunksendern, bei denen die Benut zer Werbung ertragen müssen, die an ein völlig allgemeines Publikum gerichtet ist, eine Ausführung der vorliegenden Erfindung eine verbesserte, weniger zudringliche, besser gezielte oder nicht auftretende (wenn der Benutzer willens ist, eine höhere Teilnehmergebühr zu zahlen) Werbung.
  • Die aktuelle Internetwerbung verknüpft allgemein die Werbung mit einer speziellen Web-Seite, üblicherweise in der Form eines Banners. Wenn die Web-Seiten, welche solche Banner enthalten in dem Caching-Speicher 220 gespeichert werden, können verschiedene Probleme auftreten. Zum Beispiel wird jedes Mal, wenn der Benutzer zu der gespeicherten Web-Seite zurückkehrt das gleiche Banner angezeigt. Dies ist ein Nachteil gegenüber aktuellen Verfahren zur Anzeige von Banner, bei denen sich jedes Mal, wenn eine Web-Seite angezeigt wird die Bannereinspielung ändert. Zusätzlich vergeudet, wenn eine Web-Seite gespeichert wird und der Benutzer niemals zu ihr geht jede Bannerwerbung, die zusammen mit der Web-Seite gespeichert wird Speicherplatz und Downloadzeit.
  • Somit werden in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung Werbungen getrennt von Web-Seiten gespeichert und periodisch während des Browsen des Benutzers (unabhängig davon zu welcher Web-Seite der Benutzer geht) eingeblendet. Diese Ausführung erlaubt es somit, dass die Werbungen während des Vorgangs des Browsens wechseln, während der Speicherplatz und die Downloadzeit optimiert werden. Diese Ausführung erlaubt es ebenfalls, dass Werbungen besser auf die Interessen des Benutzers abgestimmt werden, weil die Einspielungen auf allen Daten basieren, die über den Benutzer bekannt sind und nicht nur auf Grund der Tatsache, dass der Benutzer eine gegebene Web-Seite betrachtet. Zuletzt macht es diese Ausführung für den Benutzer möglich Werbung völlig zu unterdrücken, indem er eine höhere Gebühr an den ISP bezahlt.
  • F. Herunterladen von Aktualisierungen
  • In Übereinstimmung mit einer Ausführung kann eine Vielzahl von Daten während der Zeit außerhalb der Spitzenzeiten übertragen werden. Es kann den Benutzern zum Beispiel gestattet sein Software-Aktualisierungen auf diese Zeit festzulegen. Wenn ein Benutzer während des Tages eingeloggt ist, kann der Benutzer mit der Option einer Aktua lisierung von verschiedener Software auf seinem oder ihrem Client-Gerät konfrontiert werden. Wenn der Benutzer die Aktualisierung wählt, kann dann dem Benutzer die Option vorgelegt werden, dass die Aktualisierung während der Zeit außerhalb der Spitzenzeiten heruntergeladen wird, womit die Zeitdauer reduziert wird, während der ein Benutzer in dem Netzwerk während der Spitzenzeit eingeloggt ist. Dies ist speziell für große Downloads vorteilhaft, die einen längerandauernden Anschluss erfordern können. Es wird jemandem mit normaler Fachkenntnis einleuchten, dass andere Arten von Daten ebenfalls während dieser Zeit außerhalb der Spitzenzeiten heruntergeladen werden können.
  • G. Zukauf vom Bandbreite und Caching-Speicherplatz
  • In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung können Web-Seitenherausgeber Bandbreite und Platz für den Caching-Speicher 220 "kaufen". Diese Web-Seiten können somit sicherstellen, dass Daten aus ihren Seiten immer für den Benutzer verfügbar sind. Diese Ausführung gestattet Providern von einem Inhalt der oberen Preisklasse wie DisneyTM oder ESPN ein stärkeres Erleben mit ihren Web-Seiten zu präsentieren als es sonst möglich wäre. Zum Beispiel könnte, anstatt dass der Benutzer nur Bilder und Text sieht, wenn er zu der www.disney.com-Homepage geht (da die Diney-Webseiten-Designer auf eine Datenmenge begrenzt waren, die mit einem 33,6 Kbps-Modem in einigen Sekunden heruntergeladen werden können) der Benutzer mit einem bewegten Video und Ton begrüßt werden, wenn er die Web-Seite erreicht. Alles, was einen großen Download während der Nacht erfordert, wäre nicht vollständig aktuell, aber der Text und andere Datenelemente mit niedriger Bandbreite könnten mit der 33,6 Kbps-Rate heruntergeladen werden, wenn der Benutzer zu der Seite geht, die von den Daten mit hoher Bandbreite, die im Voraus gespeichert wurden überlagert wird. Somit können visuelle anspruchsvolle "gespeicherte Filmabschnitte" aus dem Caching-Speicher 220 mit vollkommen aktuellen Daten kombiniert werden die zu der Zeit, zu welcher die Seite besucht wird heruntergeladen werden, um ein ansprechendes und fortschrittliches Erleben für den Benutzer zu liefern.
  • H. Koordinierte Multicast-Downloads
  • Auch wenn die oben beschriebenen Ausführungen gut für eine individuelle Clientvorrichtung 202 funktionieren, so gibt es Skalierbarkeitsprobleme, die plötzlich auftreten, wenn es Hunderttausende oder Millionen von Client-Vorrichtungen 202 gibt. Auch wenn einzelne Client-Vorrichtungen 202 typischerweise einen Datenstrom mit relativ niedriger Bandbreite (z. B. 33,6 Kbps) benötigen, würden eine Million Client-Vorrichtungen 202, die gleichzeitig auf den neuesten Stand gebracht werden eine sich häufende Bandbreitenanforderung von 33,6 Gigabit/s besitzen. Wenn eine bedeutende Anzahl von diesen Client-Vorrichtungen 202 versuchen Daten von einem einzigen Inhalt-Server 210 gleichzeitig herunterzuladen, wäre der Server überlastet und viele der Client-Vorrichtungen 202 müssten warten, bis der Server verfügbar ist. Zusätzlich kann, wenn viele der Client-Vorrichtungen 202 einen allgemeinen Kommunikationskanal gleichzeitig nutzen (z. B. eine T1-Leitung, die zu einem einzigen POP führen, das viele Client-Vorrichtungen 202 bedient) der Kanal ebenfalls überlastet werden, was Kommunikationsverzögerungen ergibt. Die Menge an Daten, die über Nacht heruntergeladen werden kann ist direkt proportional zu dem Prozentsatz an Zeit, während welcher der Kommunikationskanal der Client-Vorrichtung 202 aktiv ist. Somit ist es ist klar wünschenswert eine Überlastung der Inhalt-Server und der gemeinsamen Kommunikationskanäle zu vermeiden, um die Wartezeit der Client-Vorrichtung 202 zu minimieren und die Menge an heruntergeladenen Daten zu maximieren.
  • Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung koordiniert Downloads über einen oder mehrere Inhalt-Server auf dem Netzwerk unter Verwendung von "Multicast"-Übertragungsprotokollen, statt einer unabhängigen Initiierung von Daten-Downloads von jeder Client-Vorrichtung 202. Einige spezielle Multicast-Protokolle sind in der Technik gut bekannt und sollen allgemein Live-Übertragungen von Daten über ein Netzwerk liefern (z. B. ein TCP/IP-Netzwerk wie das Internet, das typisch ist für den Zweck der Verbreitung von Medienformatdaten wie Ton oder Video in Echtzeit). Zum Beispiel können Multicast-Protokolle verwendet werden, um komprimierte Audio- oder Videodaten von einem laufenden Baseballspiel zu übertragen. Während typische TCP/IP-Kommunikationen eins zu eins verlaufen, verlaufen Multicast-Kommunikationen eins zu viele. Multicast-Protokolle im Internet gestatten es, dass ein Bandbreiten-"Zeitschlitz" im Voraus für den Multicast auf allen den Routern reserviert wird, welche die Multicast-Daten transportieren. Somit kann der Server, welcher den Multicast erzeugt sicher sein, dass jeder Client, der den Multicast empfangen will in der Lage ist, dies ohne eine Un terbrechung bezüglich der Kommunikation zu tun, auch wenn widrige Verkehrsbedingungen im Internet herrschen.
  • Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet TCP/IP-Multicast-Protokolle, um Daten wie folgt zu verteilen. Bei einer vorher eingerichteten Zeit stellen alle Client-Vorrichtungen 202, die aktualisiert werden wollen eine Verbindung mit dem Internet her. Jede Client-Vorrichtung stellt eine Verbindung zu einem Server mit einer vorher eingerichteten IP-Adresse her und lädt Informationen herunter, wozu Datenzufuhren verfügbar sind, wann sie verfügbar sind, wie die Art der Daten ist und die Multicast-Adressen, unter denen auf die Daten zugegriffen werden kann. Basierend auf dem (den) speziellen Profil(en) des (der) Benutzers (Benutzer) einer gegebenen Client-Vorrichtung 202 und einer Einschätzung, welche Daten schon zu der Client-Vorrichtung 202 während vorausgegangener Sitzungen heruntergeladen wurden, trifft die Software der Client-Vorrichtung 202 eine Entscheidung, welche Datenzuführungen am relevantesten für den Benutzer sind und neue Daten enthalten, die vorher nicht heruntergeladen wurden. Dann beginnt zur vereinbarten Zeit die Client-Vorrichtung 202 die geeigneten Datenströme zu empfangen.
  • Die bei der aktuell bevorzugten Ausführung verwendeten Datenströme können in verschiedenen Formen auftreten, wie in den 3A3D dargestellt ist. Eine einfache Organisation ist in 3A gezeigt. In dieser Figur sind fünf Datenströme (Datenströme 302310) gezeigt, die jeweils Daten enthalten, die auf ein spezielles Interessengebiet gebündelt sind. Die Datenströme stellen jeweils 8 Stunden an permanenten Download mit einer gegebenen Datenübertragungsrate, bei diesem Beispiel 33,6 Kbit/s dar. Wenn die fünf hier gezeigten Datenströme in einer gegebenen Nacht verfügbar sind und der Benutzer einer Client-Vorrichtung 202 an dem Sport-Datenstrom 306 interessiert ist, könnte die Client-Vorrichtung 202 eine Verbindung mit dem Sportmulticast-Datenstrom 306 um 23:00 Uhr herstellen und mit dem Herunterladen in ihren Caching-Speicher 220 beginnen. Um 7:00 Uhr würde, wenn es keine Unterbrechungen gibt, die Client-Vorrichtung 202 etwa 118 MBytes an sportorientierten Inhalt heruntergeladen haben, der Video- und Audioclips, Bilder, Text und interaktiven Inhalt einschließen würde. Der Benutzer könnte diesen Sportinhalt untertags genießen und würde aus dem unmittelbaren augenblicklichen Zugriff Nutzen ziehen, da die Daten in seinem Caching-Speicher 220 gespeichert wären. Natürlich könnte, wenn der Benutzer der Client-Vorrichtung 202 mehr an Nachrichten oder einem Inhalt für Kinder interessiert wäre, der Client dann den Nachrichten-Multicast-Datenstrom 308 oder den Kinder-Multicast-Datenstrom 310 stattdessen herunterladen.
  • Selbstverständlich könnte es Millionen von Client-Vorrichtungen 202 geben, die simultan Daten von Multicast-Datenströmen herunterladen, wobei nur eine geringe Belastung sowohl auf den Inhalt-Server 210, der die Datenströme liefert, als auch auf die Internet-Kommunikationsinfrastruktur ausgeübt wird, welche den Multicast überträgt. Die fünf Datenströme zusammen machen nur 33,6·5 = 168 Kbit/s an Datenbandbreite aus, was eine kleinere Belastung sowohl für den Inhalt-Server 210 als auch für eine T1- oder eine T3-Leitung darstellt, speziell während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit. Somit ergibt, im Vergleich zu einer Million Client-Vorrichtungen 202, die gleichzeitig individuell 33,6 Kbit/s dann Datenströmen anfordern (was 33,6 Gigabit/s an Summenbandbreite ergibt) diese Ausführung eine viel niedrigere Summenbandbreite.
  • I. Übertragungswiederholungen
  • Eine Begrenzung bei dem oben beschriebenen Ansatz besteht darin, dass die Kommunikationsinfrastruktur über das Internet und über Telefonanwahlverbindungen nicht perfekt ist. Pakete werden verloren, Router besitzen Durchsatzprobleme, Telefonverbindungen werden unterbrochen etc.. Zusätzlich kann der Benutzer beschließen die Client-Vorrichtung 202 während eines gewissen Abschnitts der zugewiesenen Download-Zeiten zu verwenden. Somit ist die Client-Vorrichtung 202 nicht für einen Download verfügbar, wenn sie für andere Zwecke verwendet wird. Ferner kann, da die örtliche Telefonleitung oft für mehr als einen Zweck verwendet wird, die Telefonleitung während eines Abschnitts der Downloadzeiten besetzt sein und die Client-Vorrichtung 202 von ihrer Benutzung abblocken.
  • Es ist somit essenziell, dass Datenströme geeignet strukturiert sind und die Tatsache berücksichtigen, dass einige Client-Vorrichtungen 202 keinen perfekten ununterbrochenen Datenstrom empfangen. Es gibt eine Anzahl von Ansätzen, die auf dieses Problem angewandt werden können. Wie in 3B gezeigt, können Daten um eine gewisse Zeitdauer versetzt wiederholt übertragen werden. Die gleichen Sportinformationen könnten zu jeder Stunde übertragen werden, wie bei dem Sport-1-Datenstrom gezeigt ist.
  • Wenn eine Client-Vorrichtung 202, deren Benutzer an Sport interessiert ist ein schlechtes Paket empfängt oder während eines Downloads von Sport 1 unterbrochen wird, kann sie einfach eine Stunde warten, um die gleichen Daten noch einmal zu empfangen. Es wird jemandem mit normaler Fachkenntnis einleuchten, dass wiederholte Daten um eine geeignete Zeitdauer versetzt sind (d. h. mehr oder weniger als eine Stunde).
  • Eine Wiederholung von Sport-1-Daten reduziert das Ausmaß an Sportdaten, die während der Achtstundenperiode übertragen werden können. Wenn Sport jedoch eine Kategorie ist, die wichtig genug ist, können ein oder mehrere zusätzliche Datenströme den Sportinformationen zugewiesen werden. Bei diesen Beispiel sind, wie in 3B dargestellt zwei Datenströme, Sport 1 und Sport 2 dem Sport zugewiesen, die jeweils jede Stunde wiederholt werden. Die Wiederholung von Daten gibt der Client-Vorrichtung 202 ausreichend Gelegenheit Daten in den folgenden Stunden herunterzuladen, wenn irgendwelche Übertragungsfehler (beschädigte oder fehlende Datenpakete) auftreten. Außer wenn extrem unzuverlässige Kommunikationen vorliegen oder wenn die Telefonleitung der Client-Vorrichtung 202 über viele Stunden während der Downloadperiode besetzt ist, sollte die Client-Vorrichtung 202 kein Problem damit haben, eine Stunde von Sport 1 und eine Stunde von Sport 2 während der Achtstundenperiode herunterzuladen.
  • Einige Benutzer könnten an mehr als einem Themengebiet interessiert sein. In diesem Fall könnte die Client-Vorrichtung 202 die in 3B gezeigten sich wiederholenden Datenströme verwenden, um eine Auswahl von verschiedenen Inhaltsgebieten zu empfangen. Wenn der Benutzer zum Beispiel an Mode, Sport und Nachrichten interessiert ist, kann die Client-Vorrichtung 202 eine Stunde von jedem Datenstrom während 4 Stunden herunterladen. Die Client-Vorrichtung 202 könnte auch während einer Stunde Werbung herunterladen (was dazu verwendet werden könnte, um bei der Bezahlung der Kosten für den anderen Inhalt zu helfen). In den verbleibenden Stunden könnte die Client-Vorrichtung 202 irgendwelche Datenpakete herunterladen, die beschädigt sind oder in den vorangegangenen Stunden verpasst wurden.
  • Diese Ausführung der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der aktuellen Werbung im Internet, bei der die Werbung von einer Web-Seite, typischerweise in der Form eines "Banners", das mit einer speziellen Web-Seite verbunden ist heruntergeladen wird. Bei der aktuellen Ausführung kann Werbung als ein getrennter Datenstrom in die Client-Vorrichtung 202 heruntergeladen werden. Wenn der Benutzer die Client-Vorrichtung 202 verwendet, um Web-Seiten zu betrachten, kann die Client-Vorrichtung 202 Werbung irgendeiner Web-Seite überlagern oder Werbung zwischen den Web-Seiten anzeigen oder sie anzeigen, während Web-Seiten geladen werden, wenn sie zum Beispiel nicht in dem Caching-Speicher 220 gespeichert sind. Auf diese Weise können Werbeträger sicher sein, dass ihre Werbungen von einem Benutzer gesehen werden, unabhängig welche Web-Seiten er entscheidet zu besuchen. Es wird keine Bandbreite mit dem Herunterladen von Werbung verschwendet, die an einen bestimmten Inhalt gebunden ist, der nie betrachtet werden könnte.
  • Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert eine wirkungsvollere Korrektur von sporadischen Übertragungsfehlern. Vorausgesetzt, dass Internet-Kommunikationen und High-Speed-Modem überwiegend zuverlässig sind, sollte es eine relativ geringe Anzahl an Datenfehlern während des Downloads von Multicast-Daten geben und diese Fehler sollten dazu tendieren sporadisch zu sein. Als Folge wäre es für die Client-Vorrichtung 202 nicht effizient eine ganze Stunde an Downloadzeit zu opfern, nur um auf die Übertragungswiederholung eines Pakets zu warten, das in der vorangegangenen Stunde eines Datenstroms verfälscht wurde. Darüber hinaus könnte es der Fall sein, dass das Paket wieder mit dem gleichen Fehler heruntergeladen würde, oder dass Paketfehler in mehr als einen Datenstrom auftreten, die gleichzeitig während einer Stunde auftreten und sie deshalb nicht beide gleichzeitig empfangen werden können, wenn nur eine Stunde zugewiesen ist, um alle Fehler zu korrigieren. Verschiedene Verbesserungen bei dieser Ausführung erleichtern diese Probleme. Einmal kann das Empfangsintervall der Datenströme kleiner gemacht werden, wobei mehr Datenströme zugewiesen werden. Dies bietet eine größere Möglichkeit Fehler zu korrigieren, aber es besitzt den Nachteil der Verwendung von mehr Bandbreite. Eine alternative Verbesserung besteht dann einen Zeitblock den Client-Vorrichtungen 202 zuzuweisen, um individuelle Übertragungswiederholungen vorzunehmen, wie in 3C gezeigt ist. Wenn eine Client-Vorrichtung 202 zum Beispiel Daten von allen fünf Datenströmen herunterlädt und es insgesamt 10 Datenfehler während des Verlaufs des Downloads gibt, kann die Client-Vorrichtung 202 von dem Inhalt-Server 210, welcher die Datenströme liefert, die Überendung der speziellen 10 Pakete, die in dem Multicast verloren gingen anfordern. Wenn eine Million Client-Vorrichtungen 202, die Multicast-Datenströme empfangen alle 10 Datenfehler erleiden, wird es 10 Millionen Anforderungen für Übertragungswiederho lungen geben. Auch wenn dies eine große Anzahl an Anforderungen ist, müssen die Anforderungen nicht notwendigerweise sofort beantwortet werden und die Client-Vorrichtungen 202 können warten, bis sie an der Reihe sind, dass ihre Anforderungen erfüllt werden.
  • Noch eine andere Verbesserung ist in 3D gezeigt. Wie im Vorgehenden beschrieben, wird ein Zeitblock für Client-Vorrichtungen 202 zugewiesen, um Anforderungen für Übertragungswiederholungen an den Inhalt-Server 210, der den Datenstrom liefert zu stellen. Aber statt der anfordernden Client-Vorrichtung 202 direkt zu antworten, übermittelt der Inhalt-Server 210 die wiederholten Daten auf dem geeigneten Multicast-Datenstrom. Auf diese Weise sind andere Client-Vorrichtungen 202, welche den gleichen Fehler erfahren haben in der Lage die korrigierten Daten zu empfangen. Dies ist effizienter als das Senden von individuellen Antworten, weil es oft der Fall ist, dass der gleiche Datenpaketfehler verschiedene Empfänger eines Multicasts betrifft (z. B. wenn verschiedene Client-Vorrichtungen 202 sich stromab von dem gleichen Netzwerkknoten befinden, welcher den Datenpaketfehler verursacht).
  • J. Bedingte Betrachtungseinschränkungen
  • Ein bestimmter Inhalt, der unter Verwendung des gerade beschriebenen Mechanismus heruntergeladen wird, kann nur für die Betrachtung durch einen Benutzer gedacht sein, der eine spezielle Gebühr zahlt. In Übereinstimmung mit einer Ausführung lädt die Client-Vorrichtung 202 einen solchen sogenannten zahlungspflichtigen Inhalt herunter, aber gestattet es dem Benutzer nicht die Daten zu sehen, bevor nicht bestimmte Bedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel der Transfer von eine Geldsumme auf das Konto des Eigners des zahlungspflichtigen Inhalts. Eine andere Bedingung, welche die Betrachtung des zahlungspflichtigen Inhalts gestattet, kann ein Versuchsversions-Angebot sein, wodurch der Benutzer einen Teil des zahlungspflichtigen Inhalts im Voraus sehen kann, er aber für die Betrachtung des Restes des zahlungspflichtigen Inhalts bezahlen muss.
  • K. Unterbrechung durch Anklopfen
  • Ein Problem mit der Client-Vorrichtung 202, die einen Achtstundendownload von Daten über die Ortstelefonleitung durchführt besteht dann, dass, auch wenn der Download zu Zeiten eintritt, zu denen der Benutzer schläft, eine andere Partei den Benutzer in einem Notfall zu erreichen wünscht. Die meisten Telefonleitung einen Vereinigten Staaten sind mit einer Teilnehmerruffunktion bekannt als Anklopfen ausgestattet, die ein "Bong"-Geräusch zu einem Telefonanruf einführt, wenn eine dritte Partei anruft. Durch Drücken des Umschalters kann der Telefonanruf auf Halten gestellt werden und die dritte Partei wird verbunden. Diese Anklopf-Tauglichkeit kann verwendet werden, um es einem eingehenden Anruf zu gestatten einen langen Daten-Download zu unterbrechen, wie es in der miteingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Method and Apparatus For Managing Communications Between A Client And A Server in A Network" mit der Veröffentlichungsnummer US 5896444 , eingereicht am 3. Juni 1996 beschrieben ist. Der Mechanismus zum Wiederauffinden von einem verlorenen Datenpaket, der oben beschrieben wurde kann verwendet werden, um Pakete, die während solcher Anklopf-Unterbrechungen verloren gingen wiederzufinden.
  • L. Downloads außerhalb von Spitzenzeiten
  • Auch wenn die oben beschriebenen Datendownloadmechanismen ein Mittel zum Download eines großen Teils von Daten während der Zeit außerhalb von Spitzenzeiten liefern, ist es eine Eigenschaft dieses Ansatzes, dass die heruntergeladenen Daten nicht vollständig aktuell sind, wenn der Benutzer sie betrachtet. Der Nachrichten-Clip zum Beispiel, der um 2:00 Uhr heruntergeladen wird und um 6:00 Uhr betrachtet wird kann nicht so interessant für den Betrachter sein wie etwas, das aktueller ist. Eine weitere Verbesserung für die gegenwärtig bevorzugte Ausführung besteht dann, dass die Client-Vorrichtung 202 irgendeine Kanalleerlaufzeit verwendet, zu welcher der Benutzer die Client-Vorrichtung 202 verwendet, um irgendwelche Aktualisierungen bezüglich der Daten, die vorher geladen wurden herunterzuladen.
  • Somit kann eine klare Unterscheidung getroffen werden zwischen der Nutzung der Leerlaufzeit entsprechend dem Stand der Technik und der Zeit außerhalb von Spitzenzeiten in einem Netzwerk, wie sie in 4 dargestellt wird, und der verbesserten Nutzung der Leerlaufzeit und der Zeit außerhalb von Spitzenzeiten in einem Netzwerk, wie sie in 5 dargestellt ist. In 4 werden keine Daten übertragen, wenn der Benutzer verbunden aber untätig ist und es werden keine Daten während Tageszeiten außerhalb der Spitzenzeit übertragen. Wie man in 5 sehen kann, wird ein großer Teil der Daten (hier als Hilfsdaten beschrieben) während einer Tageszeit außerhalb der Spitzenzeiten übertragen und mit Daten aktualisiert, die während einer Leerlaufzeit übertragen werden.
  • Somit wird ein Verfahren und ein Gerät zur Übertragung von Netzwerkinhalt mit hoher Bandbreite auf einem Kommunikationskanal mit niedriger Bandbreite während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit offengelegt. Die speziellen Anordnungen und Verfahren, die hier beschrieben wurden dienen nur der Illustration der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Viele Modifikationen bezüglich Form und Detail können von jemandem mit normaler Fachkenntnis durchgeführt werden, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Auch wenn diese Erfindung mit Bezug auf eine speziell bevorzugte Ausführung gezeigt wurde, sollte sie nicht als darauf begrenzt betrachtet werden. Statt dessen ist die vorliegende Erfindung nur durch den Rahmen der beigefügten Patentansprüche begrenzt.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Verbessern des Sendens von Computernetz-Inhalt durch Nutzung von Zeiträumen außerhalb der Spitzenzeit statt innerhalb der Spitzenzeit zum Herunterladen von ausgewähltem Inhalt, wobei das Netz (I) eine Vielzahl von Remote-Servern (150) zum Zugreifen auf eine Vielzahl von Netz-Seiten, die verschiedene Typen von Inhalt enthalten, der betrachtet und heruntergeladen werden kann, (II) eine Vielzahl von Proxy-Servern (160), die Caching von Inhalt von Seiten eines oder mehrerer der Remote-Server durchführen, auf die häufig zugegriffen wird, und (III) eine Vielzahl von Client-Systemen (180) umfasst, die jeweils einen Caching-Speicher (220) haben, auf den angeforderter Inhalt von einer oder mehreren Seiten in dem Netz von einem der Remote- (150) oder Proxy-(160)Server heruntergeladen werden kann, und wobei die Remote-Server, Proxy-Server und Client-Systeme über eine Vielzahl von Kommunikationskanälen (165, 200, 204, 208) logisch miteinander verbunden sind, von denen wenigstens einige Kommunikationskanäle niedriger Bandbreite sind, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: an dem Client-System Verfolgen von Online-Nutzung eines Nutzers in Form von Informationen, die wenigstens einer Seite und/oder dem in der Seite enthaltenen Inhalt entsprechen, auf den der Benutzer zugreift; Konsultieren einer auf einem Inhalt-Server (150) gespeicherten Datenbank, die Seiten nach Themengebiet kategorisiert, und Auffinden von Seiten, die in die gleiche allgemeine Kategorie fallen wie von dem Benutzer besuchte Seiten, unter Verwendung der Informationen, die der wenigstens einen Seite und/oder der an dieser Seite enthaltenen Inhalt entsprechen, auf den der Benutzer zugegriffen hat; automatisches Herstellen von Verbindung mit wenigstens einem der Remote- (150) oder Proxy-(160)Server ohne Benutzereingriff während eines Zeitraums außerhalb der Spitzenzeit und Authentifizieren des Client-Systems, das Verbindung herstellt, bei dem verbundenen Server durch das Client-System (180); anschließendes Herunterladen von Inhalt von den Seiten in dem Netz, wie sie anhand der Datenbank auf dem Inhalt-Server identifiziert werden, von dem verbundenen Server; und Speichern des heruntergeladenen Inhalts in dem Caching-Speicher (220) des Client-Systems vor dem Wiederkehren der Spitzenzeit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herunterladens von Inhalt von der Seite während Stunden außerhalb der Spitzenzeit den Schritt des Herunterladens von Werbedaten umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Herunterladens der Werbedaten den Schritt des Speicherns der heruntergeladenen Werbedaten separat von anderem heruntergeladenem Inhalt einschließt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Herunterladens der Werbedaten den Schritt einschließt, mit dem Benutzern gestattet wird, das Herunterladen von Werbedaten zu verhindern.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Kommunikationskanäle ein Telefonnetz (204) ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Kommunikationskanäle ein ISDN-Netz (204) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herstellens von Verbindung mit dem wenigstens einen Remote- (150) oder Proxy-(160)Server die Vorgänge des Empfangens von Download-Anforderungen von einer Vielzahl von Client-Systemen (180) in dem Netz an dem wenigstens einen Server und des Speicherns der Download-Anforderungen auf dem Server für Benutzer während eines koordinierten Multicast einschließt, und wobei der Schritt des Herunterladens von Inhalt den Schritt des Rundsendens des koordinierten Multicast von dem Server zu der Vielzahl von Clients (180) zu einer vorgegebenen Zeit einschließt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das die folgenden Schritte einschließt: Zugreifen auf individuelle Nutzerprofile und zuvor heruntergeladene Daten durch die Vielzahl von Client-Systemen (180); und Erzeugen der Anforderungen auf Basis der individuellen Nutzerprofile, auf die zugegriffen wird, und der zuvor heruntergeladenen Daten.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Vorgang des Rundsendens des koordinierten Multicast von dem Server zu der Vielzahl von Client-Systemen (180) zu der vorgegebenen Zeit den Vorgang des Rundsendens von Datenströmen von dem Server zu der Vielzahl von Clients einschließt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Rundsendens von Datenströmen von dem Server zu der Vielzahl von Client-Systemen (180) den Vorgang des erneuten Rundsendens von Datenströmen von dem Server zu der Vielzahl von Client-Systemen zu vorgegebenen Zeiten nach dem Rundsenden einschließt.
  11. Computerprogrammerzeugnis, das durch Computer lesbare Medien umfasst, die Computerprogramm-Codemittel speichern, wobei die Codemittel Befehle umfassen, die durch ein Computersystem ausgeführt werden können, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bereitzustellen.
DE69838583T 1997-06-06 1998-06-01 Übertragung von netzwerkinhalt hoher bandbreite über ein übertragungskanal niedriger bandbreite während den betriebsstunden mit niedriger auslastung Expired - Lifetime DE69838583T2 (de)

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