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Gebiet der Erfindung
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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.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
den beiliegenden Zeichnungen und aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1A ein
typisches Computersystem ist, in welchem die vorliegende Erfindung
arbeitet.
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1B ein
alternatives Computersystem (ein WebTV-System) ist, in welchem die
vorliegende Erfindung arbeitet.
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2A und 2B die
aktuell verfügbaren Vorrichtungen
und Dienste in dem heutigen Internet darstellen.
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3A–3D Multicast-
oder Rundsend-Datenströme
in Übereinstimmung
mit verschiedenen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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4 eine
Verwendung von Leerlaufzeit und Zeiträumen außerhalb der Spitzenzeit in
einem Netzwerk entsprechend dem Stand der Technik darstellt.
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5 eine
verbesserte Verwendung von Leerlaufzeit und Zeiträumen außerhalb
der Spitzenzeit in einem Netzwerk in Übereinstimmung mit einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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A. Blinde Downloads
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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 3A–3D dargestellt
ist. Eine einfache Organisation ist in 3A gezeigt.
In dieser Figur sind fünf
Datenströme
(Datenströme 302–310)
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.