本計畫之目的為以個人電腦為主要基本架構，在高速網路(ATM)上設計並製作 一隨意視訊系統，共有中正大學資訊工程研究所六位教授參與，執行時將利用各研 究人員之學術專長，整合在即時系統，非同步傳輸模式網路，影像壓縮，多媒體儲 存伺服器，分散式檔案系統等之知識及技術，建構一具備多項功能之隨意視訊系統。
本計畫分三年執行，第一年將先完成一在高速網路上運作之隨意視訊系統雛形， 此系統將可允許多個使用者同時欣賞不同影片。第二年則著重在此系統的效能評估
與提昇，將加強其功能並允許多人同時收看同一影片。第三年則將此隨意視訊系統 伺服器擴充成多台伺服器的系統，完成一可依實際使用需要之隨意視訊系統架構。
隨著電腦與通訊的進步,電腦使用者藉由高速網路直接存取各式資訊已不再是空談, 許多公司如Time Warner 及 Cox Cable也已經開始嘗試著提供隨意視訊服務。 雖然諸如隨意視訊之類的服務提供工商業極佳的發展機會,但建造一個低成本高效能 的隨意視訊系統並使其能滿足合理數目的使用者要求仍須克服許多問題,而其中一個 很大的挑戰,就是讓使用者與系統間能即時的交談。如同Hodge等人所提出,一個隨 意視訊系統的顧客通常假設他在選完節目後,五分鐘內能很平順的觀賞節目。我們可 以想像,在這麼一個系統中,大量的資料對伺服器及網路系統造成多大的負擔。這亦 說明了即時資源管理在隨意視訊系統上的重要性。
本計劃將設計並建造一符合成本效益(cost-effective)及高度可攜性 (higrly portable)之即時多媒體物件管理系統,本系統將解譯並管理使用者 藉由人機介面系統(計劃三)下達,並經由高速網路系統(計劃四)傳輸之指令,本系 統將包括兩大模組：使用者層次之即時作業系統(user-level real-time operating envirement)與即時媒體物件管理系統(real-time media- object management system),即時媒體物件管理系統中驅動程式(driver) 外,將在使用者層次之即時作業環境上運作,而其功能在解譯使用者指令並將其轉換 成虛擬程序(virtual process),其另一功能在平衡及分散大量媒體儲存系統 (計劃二)中各儲存工作平臺之負載。(按：一個虛擬程序是由一連串對大量媒體儲存 系統下達之指令所組成。)
使用者層次之即時作業環境將負責配送(dispatch)、放棄(abort)、管理 (management)及執行即時媒體物件系統之輕重量(light-weight)虛擬程序, 其環境將在DOS上設計與建造,但其高度可攜性(high portable)之特性,將使 其非常容易的移殖至其它作業系統如Windows,而就整體而言,本控制與管理系統 之高度可攜性亦使其能不因新的電腦技術或即時資源管理技術的進步而被捨棄,另 一方面其高度可攜性之特質亦使其特別適合在異質環境(heterogeneous envirement)或多伺服器(multi-server)系統上運作。
就系統之觀點而言,即時系統技術提供了一個隨意視訊系統所需之時間上的可 預測性(timing
predicatability)。我們確信在低成本的個人電腦上採用 即時系統技術與富擴展性的系統架構代表了隨意視訊發展上一個非常重要的主流, 而其結果亦可能非常可觀。
隨著影像和聲音資料處理的技術演進,尤其在高頻寬的ATM 網路技術出現之後, 要將多媒體技術應用在各種領域變得更加容易。隨意視訊(Video-On-Demand, VOD)播放便是在多媒體系統中的重要應用之一。為了提供大量的使用者對於視訊 資料的同時存取,一個對於資料能有效率的存取,處理,傳送和顯示的多媒體資料系 統是必須的。然而,一個能對大量資料作高效率存取的I/O子系統,才是整個多媒 體資料系統成敗的關鍵。
在這個計畫中,我們將試著去研究在ATM網路的分散式計算環境下,高效率的 I/O子系統對於隨意視訊系統的支援。就如在我們後面章節的附圖中所表示的,我 們的隨意視訊儲存系統基本架構中包含了三個階層的儲存結構。在每部以PC構成 的Storage Station 中,數個磁碟串接在一個單一之SCSI bus上,而PCI的 System bus 上架構了數個 SCSI bus 控制器。這些 Storage Station 之間以FDDI網路連接到檔案伺服器上,而這個檔案伺服器對VOD Client 來說 只是一個單一的Server,但本身則負責協調各 Storage Station 間的存取 動作。
基本上,我們將著眼在下面這些重點來發展我們的系統：
•可擴充式的儲存系統： 我們將研究在多個Storage Station 中儲存連續的媒體資料和VOD控制資 料的方法。這其中將包含磁碟陣列的設計,大量多媒體資料的分割存放和連續 存取。由於我們的重點放在唯讀的影像和聲音資料,所以存取時一致性也就不
是那麼重要。另外,找出SCSI控制器和PCI Bus 上的效率瓶頸並加以克服, 也將是我們的工作重點。
•快速且穩定的資料傳輸： 這個部分主要目標在提供即時性(Real-time)的資料傳輸機構,以提供VOD
Client 端服務的品質保證。我們將研究發展出磁碟快取和perfetch的 方法。
•提昇系統效率： 利用一個獨立的檔案伺服器,我們將Storagr Station中存放資料的方法 隱藏起來。利用所提供的File System Call,VOD Client 可以以一個 和平常檔案相同之存取方式來存取巨大的多媒體資料。為了減少不必要的資料
搬移和傳輸,我們計畫繞過File server上的process直接傳輸資料給VOD 的用戶。而在微核心(Micro Kenel)的作業系統中,我們將可以針對User
level的Thread 來提供連續性的資料傳輸。
在VOD系統中,客戶端必須有一相當友善的人機操作介面,使得客戶很容易即可 找到他所想要觀賞的影片 ,透過網路向視訊伺服器提出要求,然後伺服器再將所 要的影片傳送給客戶,一般此影片是經過壓縮,如MPEG壓縮方法,此時客端人機介 面系統必須利用客戶端的即時解壓縮系統將影片還原並即時展示出來。
因此本人機操作介面系統必須含有下列三子系統：影片查詢子系統、網路介面 子系統、即時解壓縮子系統。影片查詢子系統是一套超媒體系統,利用圖形介面供 客戶選擇所要的影片。網路介面子系統負責利用另一子計畫所提供的網路來向視 訊伺服器提出要,求然後可取得壓縮影片。即時解壓縮子系統負責解壓縮影片,其 將利用Microsoft 的MCI介面來控制一般現成的MPEG解壓縮卡。另本計畫將 研究如何提供如同錄影機的功能可以倒看,快速正反向邊找邊看等特殊功能。
此計 畫將分三年執行,第一年了解如何利用MCI來控制解壓縮卡,利用Visual Basic 建出即時壓縮子系統的雛型,研究MPEG壓縮檔案的特性,設計可供快速正反轉邊找 邊看的特殊功能。第二年建出供影片查詢的超媒體系統,利用網路介面子系統與網 路結合,提供簡單的錄影機的功能如可倒看。第三年利用Visual C＋＋加強即時 解壓縮子系統的功能,提供更多錄影機的功能如快速邊找邊看,提高人機操作介面 的親和度。
在隨意視訊系統中，網路傳輸模組是必要的元素。在本計畫中，我們選擇以非 同步傳輸模式(ATM)網路做為隨意視訊系統的網路架構。在ATM網路上，我們將
設計適合視訊資料傳輸的通訊協定，配合ATM網路所提供之服務品質保證 (quality of service guarantee)之功能，讓視訊資料可以流暢地傳到
VOD的客戶端。本子計劃分三年執行。第一年先熟悉控制ATM的軟體(API)，並 提供TCP/IP予他子計畫始用。在我們的網路架構中，隨意視訊伺服器與媒體儲
存系統是以FDDI網路連接後，再經由路徑器(router)上ATM網路。所以我們 也必須製作路由器的軟體，並對網路的網路效率進行評估。第一年的下半年度，
我們將開始著手設計一適合傳輸視訊資料的傳輸協定(transport protocol)。 另外路由器的軟體也必須配合這個協定進行修改。我們將於二年完成這一協定及
路由器軟體之製作與測試。第三年則配合VOD伺服器擴充至多伺服器之需求，改 變網路架構及修改部份之軟體，並與他子計畫做最後的系統整合。