成果(預期成果)

  本計畫將分三年逐步完成我們對上述三重點所需之環境與設備的開發與研製 。有關總計畫預期的成果如下 :
  第一年的目標將是以一台PCI 界面的 Pentium 個人電腦製成一單一視訊伺 服器(Single Video Server) ,在其上串接多台硬碟以形成一龐大的儲存系統 ,利用有效的方法將大量的媒體安置在此儲存系統以提高其輸出量。每一個客戶 端(Client)都是一部個人電腦配合普遍的網路系統─ Ethernet 來接收其所需 要的影像資料(MPEG Encoded Format),再利用 MPEG卡解碼的能力,使用者即 可觀賞即時連續的影像。為了提供更多的使用者能同時使用此 VOD系統,我們將 預計在視訊伺服器端連接多個區段(Multisegment)之乙太網路以期能達到近20 位使用者可同時使用的目標。
  第二年,我們將朝向多台伺服器(Multiple Video Server)的VOD系統。以 期能服務更多的使用者及儲存更多的媒體資訊。藉由高速網路系統之逐漸成熟, 諸如FDDI、 ATM、100VG、 Fast Ethernet ,我們第三年的目標計畫將前兩年中 所完成的系統在高速網路系統上實現,以增加此 VOD系統服務一社區使用者的可 能性。


子計劃一:隨意視訊之即時核心系統(Real-Time Kernels for VOD Systems)

第一年建立單一伺服器 (Single Server) 上的即時核心 (Real-Time Kernel)本即時核心的功能為:
1.接受及處理用戶端所下達的 VCR-Like 指令。
2.評估用戶所下達的命令對整個系統的負擔將產生什麼樣的影響,而決定回應的方式 (包括接受、拒絕或是延遲處理) ,以確保使用者能夠接收到連續的影音資訊。
3.下命令給檔案系統 (子計畫二提供) ,取得所須的影音資訊,再經由網路系統(子計畫三提供),傳送到用戶手中。
4.經由設定適當的期限 (Deadline) ,和其它的即時系統參數,以及使用適當的排程演算法,而達成本即時系統核心的最主要功能-連續而不中斷的播放影音資訊。

第二年 建立由單一伺服器所組成的網路上的分散式伺服器之即時核心 除了第一年的單一伺服器版所須具備的功能外,本分散式即時核心還增添了下列 的功能:
1.各單一伺服器須具備轉移策略 (Transfer Policy) 和定位策略 (Location Policy)
  所謂轉移策略,用於決定用戶所需的影音資訊是否由本伺服器私有的檔案系統提供。所謂定位策略,用於當本伺服器私有的檔案系統無法提供用戶所須的影音資訊時,判斷該到那個伺服器去尋找資訊。
2.針對網路系統特性之即時系統及排程演算法
  高速網路上資料的傳輸既大量又快速,因此必須針對其特性設計即時系統和演算法,以便網路具有即時傳輸資料的能力。
3.資料儲存及相互支援的策略
  不同的伺服器之影音資訊必須相互支援,因此必須有適當的策略來規範此事。除此之外,伺服器收到其它伺服器所支援的資料時,可以 (1)視為暫時性的資料, 用完即丟。或是 (2) 視為永久性資料,納入自己的資料庫內。

第三年研究以多個分散式伺服器所組成的網路系統上,即時系統核心的設計問題 本年度的研究重點在於:
1.單一伺服器以多處理機伺服器或分散式伺服器取代後所產生的問題。
2.單一伺服器擴充後和儲存體即檔案系統之間的關係。
3.網路複雜化後資料傳輸的路徑選擇 (Routing) 及排程問題。
4.網路改成階層式(Hierarchy) 構後的即時計算 (Real-Time Computing)問題。
5.採用超高速網路時,網路不再是資料傳輸瓶頸,此時伺服器如何更改其結構以及滿足網路的需求問題

子計劃二:隨意視訊之檔案管理系統 (VOD File Systems )

  本計劃第一年度預期完成之工作項目有:
(1) 收集整理出目前與隨意視訊檔案管理系統相關的研究與實作成果,以及各種相關硬體的資料。
(2) 設計隨意視訊檔案管理系統與 real-time video-kernel 間的有效介面。包括對檔案系統讀取的操作介面與取得時間方面資訊的詢問介面。
(3) 設計 single-server之隨意視訊檔案管理系統的基本架構與資料儲存(storag allocation)方式以及資料讀取排程(access scheduling)演算法。目的在於確保 影視資料連續性的前提下,提供高且穩定之檔案傳輸率,儘可能增加可同時觀賞 不同影視段的 client 數目。
(4) 根據 (2)(3) 的設計,動手實作一個以個人電腦作為 single-server的隨意 視訊檔案管理系統。
(5) 找出所有與 single server之隨意影視檔案管理系統有關的參數,建立其數 學分析模式,以便找出系統的瓶頸,加以克服,以及簡化未來檔案管理系統所需 的調整與擴充。
(6) 提供一個 video-server 之 operator 可操作的子系統程式。以便 operator 可以很方便的增加或刪除一些影視段。
(7) 將 (4)的成果與其它子計劃所制作的子系統整合,完成總計劃的第一年階段性目標"一個以個人電腦作為 single server 的隨意視訊伺服器" 。並由此整合 經驗,找出設計大型隨意視訊系統的瓶頸與相關問題,探討各子系統間最佳的有 效分工與合作方式,作為未來兩年本群體計劃發展大型隨意視訊伺服器的依據。
(8) 本計劃第一年度之研究成果,預期將可在國內外學術期刊與會議上發表,並 吸引有興趣的廠商,合作將其發展成為可應用於如 KTV、公司等環境的小型隨意 視訊系統。   
第二、三年,我們將根據第一年 single-sever 系統的設計與實作經驗,配合總 計劃的目標,提出 multiple-server 所需的分散式(distributed)隨意視訊檔案 管理系統之基本架構。並利用第一年的成果為基礎,探討在分散式檔案管理系統 上,有關連續性媒體存取的空間分配與排程問題,以便提供高且穩定之檔案傳輸 率。同樣的,我也將建立其數學分析模式,以便系統可因擴充與硬體變化而加以 調整。另外,我們也將探討一些相關的問題,如影視編碼壓縮與如何避免儲存浪 廢等。
  
參與計劃的工作人員,將得到設計隨意影視檔案管理系統的實際經驗,日後可成 為相關業界(如 multimedia database system、RAID、與 distributeddatabase system)發展時,所需的重要人才。另外,由於計劃中所思索的,也是學術研究 上的重要問題,計劃工作人員可因此培養出獨立思考的研究能力。


子計劃三:隨意視訊之通訊系統 ( VOD Communication Systems)

  本計劃第一年度預期完成之工作項目有:
1.收集整理出目前與隨意視訊通訊系統相關的研究與實作成果,以及各種相關硬體的資料。
2.設計隨意視訊通訊系統與 real-time video-kernel 間的有效介面。包括對通訊系統送收影像資料的操作介面。
3.設計 single-server 之隨意視訊通訊系統的基本架構與Multisegment Etherne 之Network I/O Scheduling。目的在於確保影像資料連續性的前提下,提供高且 穩定之網路傳輸率,儘可能增加可同時觀賞不同影視段的 client 數目。
4.設計一個無 Collision 之 CSMA/ CD Protocol,以避免Collision 的產生造 成無法預期的延遲,及無法正確的估計實際的網路傳輸速率。
5.研究解決影像資料在網路傳輸時,遺失的問題。以適應目前之 MPEG1 壓縮格式。
6.找出所有與 single server之隨意視訊通訊系統有關的參數,建立其數學分析 模式,以便找出系統的瓶頸,加以克服,以及簡化未來通訊系統所需的調整與擴充。
7. 將成果與其它子計劃所製作的子系統整合,完成總計劃的第一年階段性目標 "一個以個人電腦作為 single server的隨意視訊伺服器" 。並由此整合經驗, 找出設計大型隨意視訊系統的瓶頸與相關問題,探討各子系統間最佳的有效分工 與合作方式,作為未來兩年本群體計劃發展大型隨意視訊伺服器的依據。

  本計劃第一年度之研究成果,預期將可在國內外學術期刊與會議上發表,並吸引 有興趣的廠商,合作將其發展成為可應用於如 KTV、公司等環境的小型隨意視訊 系統。

  第二年,我們也將配合總計劃之第二階段性目標提供-多重伺服器(Multiple Video Server)的 VOD系統,提供一高效率、可擴充之通訊系統架構,以期能服 務更多的使用者。藉由高速網路系統之逐漸成熟,諸如FDDI、 ATM、100VG、 Fast Ethernet ,我們第三年的目標,計畫將前兩年中所完成的系統在高速網路 系統上實現,以增加此 VOD系統服務一社區使用者的可能性。參與計劃的工作人 員,將得到設計隨意視訊通訊系統的實際經驗,日後可成為相關業界(如 Multimedia Communication System、ISDN 、與 Video Conference)發展時,所 需的重要人才。另外,由於計劃中所思索的,也是學術研究上的重要問題,計劃 工作人員可因此培養出獨立思考的研究能力。


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