СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ВО ВРЕМЯ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ
METHOD AND DEVICE TO CONTROL POWER CONSUMPTION DURING JOINT USE OF RESOURCES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поставщики беспроводных (например, сотовых) услуг продолжают разрабатывать более продвинутые сетевые услуги и приложения. Соответственно, перед производителями мобильных устройств (например, сотовых телефонов) стоит задача постоянно добавлять все больше функциональных возможностей при уменьшении размеров устройств. Помимо уже существующих продвинутых возможностей телефонии и передачи данных, эти устройства могут содержать другие сложные функции и приложения. Получение большей функциональности при уменьшении размеров конфликтует с конструкцией энергосистемы мобильных устройств, в которых большее количество функций требует большего потребления энергии батареи.
Например, приложения пирингового (Р2Р, peer-to-peer) совместного использования ресурсов (например, совместного использования контента) стали одними из наиболее широко используемых и популярных приложений в глобальной сети Интернет и, таким образом, привлекают все больший интерес к распространению в беспроводных устройствах. Однако Р2Р-приложения имеют большие запросы по потреблению энергии при активном совместном использовании ресурсов. Следовательно, длительное использование Р2Р-приложения на мобильном устройстве может быстро истощать запас энергии устройства. Поэтому, вследствие постоянно растущих требований, производителям приходится искать новые решения для эффективного контроля энергии.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, существует необходимость оптимизации энергопотребления с целью поддержки совместного использования ресурсов.
Согласно одному варианту осуществления, способ содержит определение информации планирования, относящейся к тому, когда один или более пиринговый узел может использовать заранее заданный уровень пропускной способности для совместного использования ресурсов компьютера. Заранее заданный уровень пропускной способности может включать максимально доступную полосу пропускания, выделяемую для одного или более пирингового узла. Способ также содержит инициацию перехода в активное состояние для совместного использования ресурсов компьютера согласно упомянутой определенной информации планирования. Кроме того, способ также содержит инициацию перехода в неактивное состояние в течение периодов времени, не определенных в информации планирования.
Согласно другому варианту осуществления, устройство содержит процессор и память, хранящую исполняемые инструкции, которые при исполнении позволяют устройству определять информацию планирования, относящуюся к тому, когда один или более пиринговый узел может использовать заранее заданный уровень объем сетевых ресурсов для совместного использования ресурсов компьютера. Заранее заданный уровень пропускной способности может включать максимально доступную полосу пропускания, выделяемую для одного или более пирингового узла. Процессор и память также конфигурируются для хранения информации планирования. Кроме того, процессор и память конфигурируются для инициации перехода в активное состояние для совместного использования ресурсов одним или более пиринговым узлом согласно упомянутой определенной информации планирования. Кроме того, процессор и память конфигурируются для инициации перехода в неактивное состояние в течение периодов времени, не определенных в информации планирования.
Согласно другому варианту осуществления, способ содержит инициацию согласования с одним или более пиринговым узлом одного или более временного интервала, во время которого достижим заранее заданный уровень пропускной способности для совместного использования ресурсов компьютера. Способ также содержит формирование управляющего сообщения для указания временных интервалов. Кроме того, способ содержит инициацию передачи управляющего сообщения одному или более пиринговому узлу. Временные интервалы конфигурируются на соответствие активным состояниям одного или более пирингового узла для участия в совместном использовании ресурсов компьютера.
Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор и память, хранящую исполняемые инструкции, которые при исполнении позволяют устройству инициировать согласование с одним или более пиринговым узлом одного или более временного интервала, во время которого достижим заранее заданный уровень пропускной способности для совместного использования ресурсов компьютера. Процессор и память также конфигурируются для хранения временных интервалов. Кроме того, процессор и память конфигурируются с целью формирования управляющего сообщения для указания временных интервалов. Кроме того, процессор и память конфигурируются для инициации передачи управляющего сообщения одному или более пиринговому узлу и для передачи временных интервалов, соответствующих активным состояниям одного или более пирингового узла, для участия в совместном использовании ресурсов компьютера.
Другие остающиеся аспекты, возможности и преимущества данного изобретения будут хорошо ясны из последующего подробного описания, которое иллюстрирует некоторые конкретные варианты осуществления и реализации, включая лучший вариант, предполагаемый для осуществления данного изобретения. Данное изобретение также позволяет реализовать другие и различные варианты осуществления, а некоторые детали изобретения могут быть изменены в различных очевидных отношениях, причем без выхода за рамки и идеи данного изобретения. Соответственно, чертежи и описания следует рассматривать как имеющие иллюстративный, а не ограничительный характер.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления данного изобретения иллюстрируются как примеры, а не как ограничения, на прилагаемых чертежах, где:
Фиг.1 - блок-схема системы связи, включающей пиринговые узлы, способные контролировать потребление энергии во время совместного использования ресурсов в соответствии с примером осуществления;
Фиг.2 - блок-схема компонентов энергосберегающего модуля для оптимизации потребления энергии во время совместного использования ресурсов в соответствии с примером осуществления;
Фиг.3 - блок-схема процесса для контроля потребления энергии во время совместного использования ресурсов, в соответствии с примером осуществления;
Фиг.4 - блок-схема процесса для контроля потребления энергии во время совместного использования ресурсов с использованием пирингового узла в соответствии с примером осуществления;
Фиг.5 - блок-схема процесса для согласования временных интервалов для совместного использования ресурсов, в соответствии с примером осуществления;
Фиг.6 - схема переходов для режимов работы пирингового узла в соответствии с примером осуществления;
Фиг.7 - схема расписания временных слотов для планирования ресурсов с использованием энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов, в соответствии с примером осуществления;
Фиг.8 - блок-схема оборудования, которое может быть использовано для реализации варианта осуществления данного изобретения;
Фиг.9 - блок-схема набора микросхем, который может быть использован для реализации варианта осуществления данного изобретения; и
Фиг.10 - блок-схема мобильной станции (например, телефона), которая может быть использована для реализации варианта осуществления данного изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Описан способ и устройство для контроля потребления энергии во время совместного использования ресурсов. В последующем описании для облегчения понимания излагаются многочисленные конкретные детали вариантов осуществления данного изобретения. Для специалиста в области техники очевидно, что варианты осуществления данного изобретения могут быть использованы без этих конкретных деталей или с эквивалентной конфигурацией. Хорошо известные структуры и устройства показаны в виде блоков, с тем чтобы избежать ненужных неясностей в вариантах осуществления данного изобретения.
Хотя некоторые варианты осуществления данного изобретения обсуждаются в отношении совместного использования ресурсов с участием компьютерных ресурсов (например, совместное использование контента согласно пиринговому (Р2Р) протоколу (например, BitTorrent)) на энергозависимых устройствах (т.е. на устройствах с ограниченным источником энергии), для специалиста очевидно, что варианты осуществления данного изобретения можно применять к любому виду совместного использования ресурсов с участием любого устройства, способного к совместному использованию ресурсов. Предполагается, что совместное использование ресурсов, согласно описанию, включает, например, совместное использование процессорного времени или навигационных ресурсов в дополнение к совместному использованию контента. Например, пиринговое сообщество может совместно использовать процессорное время путем использования приложения для распределенных вычислений, в котором инструкции и/или данные передаются от одного пирингового узла к другому для выполнения и обработки. В примере совместного использования навигационных ресурсов пиринговый узел, оборудованный возможностями навигации (например, приемником глобального спутникового позиционирования (GPS) или другой услугой на основе местоположения), может использовать совместно этот навигационный ресурс с одним или более другими пиринговыми узлами.
Фиг.1 - блок-схема системы связи, включающей пиринговые узлы, способные контролировать потребление энергии во время совместного использования ресурсов в соответствии с примером осуществления. Как показано на фиг.1, система 100 содержит множество пиринговых узлов (например, пиринговые узлы 101а-101n), имеющих соединения между собой посредством сети 103 связи. Узлы 101а-101n, как пиринговые узлы, обладают равными возможностями и связываются между собой без помощи центрального узла управления в произвольном порядке. Пиринговые узлы 101а-101n могут быть любым типом стационарного терминала, мобильного терминала или портативного терминала, включая настольные компьютеры, ноутбуки, телефоны, станции, узлы, устройства, мультимедийные планшеты, интернет-узлы, коммуникаторы, персональные цифровые ассистенты (PDA, Personal Digital Assistant) или любые комбинации вышеперечисленного. Кроме того, пиринговые узлы 101а-101n могут иметь фиксированный источник энергии (например, подключаемый адаптер питания), ограниченный источник энергии (например, батарея) или и то и другое. В примерах осуществления пиринговые узлы 101а-101n, которые работают на ограниченном источнике энергии (например, беспроводной телефон или портативный компьютер, автономно функционирующий от батареи), обозначены как энергозависимые. Далее предполагается, что пиринговые узлы 101а-101n могут поддерживать любой тип интерфейса с пользователем (например, "носимое" устройство и т.д.).
Согласно некоторым вариантам осуществления, система 100 позволяет контролировать потребление энергии одного или более пирингового узла 101а-101n во время совместного использования ресурсов (например, совместного использования ресурсов компьютера в соответствии с Р2Р-протоколом). Следует отметить, что использование энергии (например, потребление энергии аккумулятора) является критическим аспектом большинства приложений, запущенных на устройстве, особенно если это устройство имеет ограниченный источник энергии и работает без доступа к постоянному источнику электроэнергии. Как обсуждалось ранее, традиционные Р2Р-приложения имеют определенные требования по потреблению энергии, что усугубляет проблему энергоснабжения и ограничивает использование этих типов приложений на энергозависимых устройствах. Используя энергоэффективный протокол совместного использования ресурсов, система 100 минимизирует потребление энергии во время совместного использования ресурсов, для обеспечения эффективного использования Р2Р-приложений или других приложений совместного использования ресурсов на энергозависимых устройствах.
В частности, система 100 обеспечивает механизм для совместного использования ресурсов путем согласования и планирования временных интервалов, в течение которых ресурс может быть совместно использован среди пиринговых узлов 101а-101n на заранее заданном уровне пропускной способности (например, при максимальной доступной полосе пропускания). Во все остальные промежутки времени пиринговые узлы 101а-101n, которые, например, являются энергозависимыми, переходят в неактивное состояние для минимизации потребления энергии. Подход переменного совместного использования ресурсов на максимальной пропускной способности с неактивными периодами ведет к уменьшению использования энергии (т.е. к более длительному времени работы батареи), так как суммарное время передачи при использовании такого подхода уменьшается по сравнению с использованием традиционного протокола.
Система 100 эффективно улучшает соотношение потребления энергии и количества совместно используемых ресурсов для достижения большей эффективности использования энергии. Подход энергосбережения использует тот факт, что скорость передачи данных для используемых совместно ресурсов обычно имеет лишь незначительное влияние на потребление энергии.
Однако, если передача полностью остановлена (например, если пиринговые узлы 101а-101n находятся в неактивном состоянии), потребление энергии значительно меньше. Например, согласно этому подходу, пиринговый узел, являющийся беспроводным устройством, переводит свой радиомодуль в спящий режим, когда устройство не активно в части совместного использования ресурсов (например, в неактивном состоянии).
Согласно примеру, сеть 103 связи системы 100 может содержать одну или более сеть, например сеть передачи данных (не показана), беспроводную сеть (не показана), телефонную сеть (не показана) или любую их комбинацию. Предполагается, что сеть передачи данных может быть любой локальной сетью (LAN, Local Area Network), городской локальной сетью (MAN, Metropolian Area Network), глобальной сетью (WAN, Wide Area Network), сетью Интернет, или любой другой подходящей сетью с коммутацией пакетов (например, коммерческой), специализированной сетью с коммутацией пакетов, например специализированной кабельной или волоконно-оптической сетью. Кроме того, беспроводная сеть может быть, например, сотовой сетью и может использовать различные технологии, включая повышенную скорость передачи данных для технологии глобального развития (EDGE, Enhanced Data Rates for Global Evolution), общий сервис пакетной радиопередачи (GPRS, General Packet Radio Service), глобальную систему мобильной связи (GSM), Интернет-протокол мультимедийной подсистемы (IMS, Internet protocol Multimedia Subsystem), универсальную систему мобильной связи (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System) и т.д., а также любую другую подходящую беспроводную среду, например микроволновый доступ (WiMAX), сети технологии долговременной эволюции (LTE, Long Term Evolution), доступ с кодовым разделением каналов (CDMA, Code Division Multiple Access), беспроводной доступ (Wi-Fi), спутниковую, мобильную специальную сеть (MANET) и т.п. Сеть 103 связи может поддерживать совместное использование ресурсов, используя, например, пиринговый протокол (как вариант - протокол BitTorrent).
В этом примере ресурсы (например, компьютерные ресурсы, такие как контент или время обработки) могут быть совместно использованы пиринговыми узлами 101а-101n согласно Р2Р-протоколу совместного использования (например, BitTorrent). В этом контексте протокол содержит набор правил, определяющих, каким образом пиринговые узлы 101а-101n взаимодействуют между собой на основе информации, передаваемой по каналам связи. Протоколы являются эффективными на различных уровнях функционирования в каждом узле, от формирования и приема физических сигналов различного типа до выбора канала для передачи этих сигналов, до формата информации, указанного этими сигналами, до определения, какое программное приложение, выполняющееся в компьютерной системе, отправляет или получает информацию. Концептуально различные уровни протоколов для обмена информацией по сети описаны в эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection). Эталонная модель OSI в основном описана более подробно в разделе 1.1 документа "Interconnections Second Edition" ("Взаимодействие, второе издание"), Radia Perlman, сентябрь 1999 года.
Связь между пиринговыми узлами 101а-101n обычно осуществляется путем обмена дискретными пакетами данных. Каждый пакет обычно содержит (1) информацию заголовка, ассоциированную с конкретным протоколом, и (2) информацию полезной нагрузки, которая следует за информацией заголовка и содержит информацию, которая может быть обработана независимо от этого конкретного протокола. В некоторых протоколах пакет содержит (3) трейлерную информацию, следующую за полезной нагрузкой и указывающую конец полезных данных. Заголовок содержит такую информацию, как источник пакета, его назначение, длину полезной нагрузки и другие свойства, используемые протоколом. Часто данные в полезной нагрузке для конкретного протокола содержат заголовок и полезную нагрузку для другого протокола, ассоциированного с другим, более высоким уровнем эталонной модели OSI. Заголовок для конкретного протокола обычно указывает тип следующего протокола, содержащегося в полезной нагрузке. Можно сказать, что протокол более высокого уровня инкапсулирован в протоколе более нижнего уровня. Заголовки, включенные в пакет, проходящий несколько разнородных сетей, таких как Интернет, обычно включают физический (уровень 1) заголовок, заголовок (уровень 2) канала данных, межсетевой (уровень 3) заголовок и транспортный (уровень 4) заголовок, а также различные заголовки приложений (уровень 5, уровень 6 и уровень 7), как это определено в эталонной модели OSI.
Как показано на фиг.1, один или более пиринговый узел (например, пиринговые узлы 101а и 101с) могут содержать, например, энергосберегающий модуль 105 для реализации энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов, описанного применительно к системе 100. Предполагается, что энергоэффективный протокол совместного использования ресурсов системы 100 совместим с существующими протоколами (например, BitTorrent) и может работать в гетерогенных Р2Р-сообществах (например, в Р2Р-сообществах, включающих пиринговые узлы, выполненные с возможностью энергоэффективного совместного использования ресурсов, и пиринговые узлы, которые не способны к этому; и в Р2Р сообществах, которые содержат как энергозависимые, так и энергонезависимые пиринговые узлы). Однако, чтобы использовать преимущество энергоэффективного подхода, пиринговые узлы 101, участвующие в совместном использовании ресурсов, содержат энергосберегающий модуль 105 либо созданы совместимыми с энергоэффективным протоколом.
Фиг.2 - блок-схема компонентов энергосберегающего модуля для оптимизации потребления энергии во время совместного использования ресурсов, в соответствии с примером осуществления. Согласно этому примеру, энергосберегающий модуль 105 содержит несколько субмодулей для реализации энергоэффективного совместного использования ресурсов. Предполагается, что функции субмодулей могут быть комбинированы или выполняться другими компонентами или логикой пирингового узла 101. В примерах осуществления энергосберегающий модуль 105 содержит модуль 201 пиринговой идентификации для идентификации и/или сигнализации для других пиринговых узлов 101, что конкретный пиринговый узел 101 способен к энергоэффективному совместному использованию ресурсов. Модуль 201 пиринговой идентификации может также использоваться для идентификации и/или сигнализации того, является ли определенный пиринговый узел 101 энергозависимым (например, работающий с ограниченным источником энергии). При определенных вариантах осуществления модуль 201 пиринговой идентификации может быть сконфигурирован для запуска использования энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов на основе вида энергозависимости устройства. Пириноговая идентификация может иметь место, например, когда запрос совместного использования ресурсов либо инициируется, либо принимается пиринговым узлом 101.
Затем модуль 203 согласования помогает в определении информации планирования для совместного использования ресурсов среди пиринговых узлов 101, в соответствии с энергоэффективным протоколом совместного использования ресурсов. Информация планирования, например, содержит один или более временной интервал (или слот), в котором совместное использование ресурсов может быть выполнено с заранее заданной скоростью передачи данных (например, при максимальной пропускной способности). Предполагается, что информация планирования ресурса применима как к одноуровнему, так и к многоуровнему совместному использованию ресурсов. Используемый здесь термин "одноуровневое" совместное использование ресурсов означает, что пиринговый узел 101 обслуживает один запрос совместного использования ресурсов за один раз; термин "многоуровневое" совместное использование ресурсов означает, что пиринговый узел 101 обслуживает множество запросов совместного использования ресурсов одновременно. Если пиринговый узел 101 вовлечен в многоуровневое совместное использование ресурсов (например, при загрузке компьютерных ресурсов, таких как контент, параллельно из множества пиринговых узлов 101), то информация планирования содержит множество наборов временных интервалов, согласованных с множеством пиринговых узлов 101.
Информация планирования, определяемая модулем согласования 203, может затем быть использована модулем 205 управления совместным использованием ресурсов для инициирования передачи контента согласно определяемому графику. Например, модуль 205 управления совместным использованием ресурсов взаимодействует с модулем 207 режима работы для переключения пирингового узла 101 между активным состоянием совместного использования ресурсов и неактивным состоянием в соответствии с информацией планирования и энергоэффективным протоколом совместного использования ресурсов. Эти переходы состояний описаны более полно со ссылкой на фиг.5.
Фиг.3 - блок-схема процесса для контроля потребления энергии во время совместного использования ресурсов, в соответствии с примером осуществления. В одном варианте осуществления энергосберегающий модуль 105 выполняет процесс 300 и реализован, например, в наборе микросхем, содержащем процессор и память, как показано на фиг.9. На этапе 301, модуль 105 определяет информацию планирования, относящуюся к тому, когда один или более пиринговый узел может использовать заранее заданный уровень пропускной способности (например, максимально доступную полосу пропускания) для совместного использования ресурсов. Для одноуровневого планирования ресурсов модуль 105 определяет информацию планирования посредством согласования между, например, двумя пиринговыми узлами (например, пиринговый узел 101а и пиринговый узел 101с, оба из которых содержат энергосберегающий модуль 105), вовлеченными в совместное использование ресурсов. Для многоуровневого планирования ресурсов, модуль 105 определяет информацию планирования посредством согласования между всеми участвующими пиринговыми узлами.
Далее, энергосберегающий модуль 105 инициирует переход в активное состояние для совместного использования ресурсов, в соответствии с определенной информацией планирования (этап 303). Затем модуль 105 инициирует совместное использование ресурсов, например, в соответствии с Р2Р-протоколом (например, BitTorrent) (этап 305). Некоторые варианты осуществления предполагают, что совместное использование ресурсов может проводиться в соответствии с любым протоколом, подходящим для этого ресурса. Совместное использование ресурсов (например, передача контента) осуществляется в соответствии с определенным планированием. На временных интервалах, в течение которых не запланировано активное совместное использование, энергосберегающий модуль 105 инициирует переход в неактивное состояние для сохранения энергии (этап 307). Модуль 105 может инициировать повторяющееся переключение между активным состоянием и неактивным состоянием до тех пор, пока совместное использование ресурсов не будет завершено.
Как описывалось ранее, примеры осуществления включают в себя энергосберегающий модуль 105 в пиринговом узле 101 (например, аппаратные средства, такие как беспроводной телефон, портативный компьютер и т.д.).
Фиг.4 - блок-схема процесса для контроля потребления энергии во время совместного использования ресурсов с использованием пирингового узла в соответствии с примером осуществления. В этом примере пиринговый 101а узел инициирует запрос по беспроводной сети (например, сотовой сети) в сети 103 связи и является энергозависимым устройством (например, беспроводным устройством, работающим от батареи), которое содержит энергосберегающий модуль 105 для поддержки энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов. Включение модуля 105 в пиринговый узел 101 в этом варианте осуществления расширяет функции модуля 105 до сети или системы 103 связи, в котором работает пиринговый узел 101. На этапе 401 пиринговый узел 101а инициирует запрос совместного использования ресурсов. Запрос совместного использования ресурсов может быть, например, запросом на загрузку контента из других пиринговых узлов (например, пиринговых узлов 101b-101n). После инициации запроса пиринговый узел 101а идентифицирует, поддерживает ли пиринговый узел, содержащий запрашиваемый контент, передачи контента с использованием энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов (этап 403). Если пиринговый узел, содержащий запрашиваемый контент, не содержит энергосберегающий модуль 105 (например, пиринговый узел 101b, 101d и 101е), то запрашиваемая передача контента осуществляется в соответствии с обычным протоколом передачи контента без возможностей энергосбережения (этап 405). В других вариантах осуществления пиринговый узел 101а может быть сконфигурирован для ожидания того момента, когда пиринговый узел, который содержит энергосберегающий модуль 105 и имеет запрашиваемый ресурс, станет доступным. Предполагается, что пиринговый узел 101а может определить, следует ли ждать, или осуществлять обычную передачу с использованием таких факторов, как уровень запаса энергии, количество доступных пиринговых узлов и т.п.
В противном случае, если один или более пиринговый узел, содержащий запрашиваемый контент, содержит энергосберегающий модуль 105 (например, пиринговый узел 101с), то передача контента может продолжаться с использованием энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов в соответствии с этапами, обсужденными согласно ссылке на фиг.3 (этап 407). Согласно этому протоколу, пиринговый узел 101а вместе с пиринговым узлом 101с (например, работающие в одноуровневом режиме совместного использования ресурсов) определяют расписание временных интервалов для того, чтобы передача контента происходила при заранее заданной пропускной способности (например, при максимальной доступной полосе пропускания). Этап определения расписания временных интервалов может содержать дополнительные пиринговые узлы при участии в многоуровневом планировании ресурсов. Предполагается, что запланированные временные интервалы могут различаться по длительности и числу, на основе ресурсов, необходимых для завершения передачи контента. Как только расписание временных интервалов установлено, пиринговый узел 101а переходит в активное состояние для передачи контента в определенные моменты времени, чтобы передать запрошенный контент из пирингового узла 101с. В другие временные интервалы и по завершении передачи пиринговый узел 101а переходит в неактивное состояние для минимизации потребления энергии. Как говорилось выше, возможность передачи контента при максимальной скорости передачи данных (т.е. при максимальной пропускной способностью) на установленных временных интервалах уменьшает соотношение энергии, используемой на каждый бит передаваемых данных, что снижает потребление энергии во время сессии совместного доступа к контенту.
Фиг.5 - блок-схема процесса для согласования временных интервалов для совместного использования ресурсов в соответствии с примером осуществления. Продолжая пример на фиг.3, энергосберегающий модуль 105 реализуется, например, в наборе микросхем, который сконфигурирован для выполнения процесса 500. На этапе 501 модуль 105 инициирует согласование между участвующими пиринговыми узлами 101 расписания временных интервалов для совместного использования ресурсов при заранее заданном уровне пропускной способности (например, при максимальной доступной полосе пропускания). Модуль 105 согласует основные факторы временных интервалов, например запросы от других пиринговых узлов 101 на совместное использование ресурсов в ожидании или общую нагрузку сетевого трафика, соответствующую участвующим пиринговым узлам 101. Как было обсуждено ранее, согласованные временные интервалы могут содержать расписание либо для одноуровневого, либо для многоуровневого совместного использования ресурсов. В примерах осуществления модуль 105 формирует управляющее сообщение, указывающее расписание согласованных временных интервалов, в течение которых участвующие пиринговые узлы 101 могут завершить передачу контента при максимальной пропускной способности (этап 503). Затем, на этапе 505, процесс инициирует передачу управляющего сообщения к пиринговому узлу 101а.
Фиг.6 - схема переходов для режимов работы пирингового узла в соответствии с примером осуществления. В примере на фиг.6, пиринговый узел 101а завершил этапы согласования для инициации сессии совместного использования контента в соответствии с энергоэффективным протоколом совместного использования ресурсов, и готов начать процесс передачи, используя согласованное расписание. Как показано, пиринговый узел 101а переходит между активным состоянием 601 и неактивным ("спящим") состоянием 603. Находясь в активном состоянии 601 пиринговый узел 101а передает контент на заранее заданном уровне пропускной способности (например, при максимальной полосе пропускания). Во время неактивного состояния 603 пиринговый узел 101а входит в режим ожидания для минимизации использования энергии (например, пиринговый узел, являющийся беспроводным телефоном, может перевести свой радиомодуль в спящий режим для экономии энергии). В примерах осуществления пиринговый узел 101а может перейти в активное состояние 601 при обнаружении начала временного интервала, предназначенного для активной передачи контента. В других вариантах осуществления пиринговый узел 101а также сконфигурирован на переход в активное состояние на основе инициации передачи контента другим пиринговым узлом, использующим энергосберегающий протокол совместного использования ресурсов. Пиринговый узел 101а может затем перейти обратно в неактивное состояние 603 при обнаружении конца активного временного интервала.
В других вариантах осуществления пиринговый узел 101а также сконфигурирован для перехода в неактивное состояние, если он определит, что передача контента не планируется, или окажется, что скорость передачи меньше заранее заданного уровня пропускной способности сети, либо передача контента завершена. Предполагается, что пиринговый узел 101а может перейти между активным состоянием 601 и неактивным состоянием 603 множество раз до момента завершения передачи контента.
Фиг.7 - схема расписания временных слотов для планирования ресурсов с использованием энергоэффективного протокола совместного использования ресурсов в соответствии с примером осуществления. На примере на фиг.7 пиринговый узел 101 согласует расписание согласно протоколу энергоэффективного совместного использования ресурсов, которое длится, например, 30 сек. Расписание содержит активные временные интервалы (т.е. временные интервалы, в течение которых совместное использование ресурсов может идти при максимальной пропускной способности) с Т=6 сек, 11 сек, 14 сек, 21 сек и 25 сек. Согласно примеру, каждый активный временной интервал может иметь различную длительность и/или согласованную пропускную способность (например, максимальная скорость передачи). Например, активный временной интервал 701 начинается с 6 сек и длится 3 сек с назначенной скоростью передачи 5 килобайт/сек, а активный временной интервал 703 начинается на 21 сек и длится в течение 1 сек с назначенной скоростью передачи 5 килобайт/сек. В некоторых вариантах осуществления пиринговый узел 101а, вовлеченный в одноуровневое совместное использование ресурсов, имеет один набор запланированных временных интервалов. Пиринговый узел 101а, вовлеченный в многоуровневое совместное использование ресурсов, имеет набор запланированных временных интервалов, соответствующих каждому одновременному потоку совместного использования ресурсами.
Описанные здесь процессы для контроля использования энергии во время совместного использования ресурсов могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратных средств (например, процессор общего применения, микросхема цифровой обработки сигналов (DSP, Digital Signal Processing), специализированная интегральная схема (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), гибкая программируемая матрица вентилей (FPGA, Field Programmable Gate Arrays) и т.д.), встроенного программного обеспечения или комбинации вышеперечисленного. Такие примеры аппаратных средств для выполнения описанных функций описаны подробно далее.
Фиг.8 иллюстрирует компьютерную систему 800, в которой может быть реализован вариант осуществления данного изобретения. Компьютерная система 800 запрограммирована для выполнения функций данного изобретения, описанных здесь, и содержит механизм передачи информации, например шину 810 для передачи информации между другими внутренними и внешними компонентами компьютерной системы 800. Информация (также называемая данными) представляется в виде физического выражения измеримого явления, обычно электрического напряжения, но содержит, в других вариантах осуществления, такие явления, как магнитные, электромагнитные, химические, биологические, молекулярные, атомные, субатомные и квантовые взаимодействия, а также взаимодействия давления. Например, северное и южное магнитные поля или нулевое и ненулевое электрическое напряжение представляют два состояния (0, 1) двоичного символа (бита). Другие явления могут представлять цифры в системе счисления с большим основанием. Суперпозиция множества одновременных квантовых состояний до измерения представляет квантовый бит (кубит). Последовательность из одной или более цифры составляет цифровые данные, которые используются для представления числа или кода символа. В некоторых вариантах осуществления информация, называемая аналоговыми данными, представляется почти непрерывными измеряемыми величинами в определенном диапазоне.
Шина 810 содержит один или более параллельный проводник информации таким образом, что информация быстро передается среди устройств, связанных с шиной 810. Один или более процессор 802 для обработки информации связан с шиной 810.
Процессор 802 выполняет набор операций над информацией. Набор операций содержит извлечение информации из шины 810 и размещение информации на шине 810. Набор операций также обычно включает сравнение двух или более единиц информации, сдвиг позиций единиц информации, а также объединение двух или более единиц информации, например, путем сложения или умножения, или с помощью логических операций, таких как ИЛИ (OR), исключающее ИЛИ (XOR) и И (AND). Каждая операция набора операций, которые могут быть выполнены процессором, представляется процессору как информация, называемая инструкциями, например, код операции из одной или более цифры. Последовательность операций, которые необходимо выполнить процессором 802, например последовательность кодов операций, составляют инструкции процессора, которые также называются инструкциями компьютерной системы или, проще, компьютерными инструкциями. Процессоры могут быть реализованы как механические, электрические, магнитные, оптические, химические или квантовые компоненты, причем отдельно или в комбинации.
Компьютерная система 800 также содержит память 804, соединенную с шиной 810. Память 804, например оперативное запоминающее устройство (RAM) или другое динамическое устройство хранения данных, хранит информацию, в том числе инструкции процессора. Динамическая память позволяет компьютерной системе 800 изменять информацию, хранящуюся в этой памяти. RAM позволяет единице информации, хранящейся в месте, называемом адресом памяти, быть сохраненной или извлеченной независимо от информации в соседних адресах. Память 804 также используется процессором 802 для хранения временных значений во время выполнения инструкций процессора. Компьютерная система 800 также содержит постоянное запоминающее устройство (ROM) 806 или другие статические устройства хранения, соединенные с шиной 810, для хранения статической информации, включая инструкции, которые не изменяются компьютерной системой 800. Некоторая память состоит из энергозависимого устройства хранения, которое теряет информацию, хранящуюся в нем, при потере питания. Также с шиной 810 соединено энергонезависимое (постоянное) устройство 808 хранения, например магнитный диск, оптический диск или флэш-карта для хранения информации, в том числе инструкций, которая остается даже тогда, когда компьютерная система 800 выключена либо теряет источник питания.
Информация, в том числе инструкции, предоставляется шине 810 для использования процессором с внешнего устройства 812 ввода, например, с клавиатуры, содержащей буквенно-цифровые клавиши, управляемой человеком, или с сенсора. Сенсор обнаруживает условия в его окрестностях и преобразует обнаруженное в физическое выражение, согласующееся с измеримым явлением, используемым для представления информации в компьютерной системе 800. Другие внешние устройства, соединенные с шиной 810 и использующиеся в основном для взаимодействия с людьми, включают устройство 814 отображения (дисплей), например дисплей на электронно-лучевой трубке (CRT), жидкокристаллический дисплей (LCD), плазменный экран, принтер для представления текста или изображений и указательное устройство 816, например мышь, трекбол, клавиши управления курсором, или датчик движения для управления положением изображения небольшого курсора, представленного на дисплее 814, и выдачи команд, ассоциированных с графическими элементами, представленными на дисплее 814. В некоторых вариантах осуществления, например в вариантах осуществления, в которых компьютерная система 800 выполняет все функции автоматически, без участия человека, одно или более внешнее устройство 812 ввода, дисплей 814 и указательное устройство 816 отсутствуют.
В показанном варианте осуществления специальное аппаратное обеспечение, например специализированная интегральная схема (ASIC) 820, соединена с шиной 810. Это специальное аппаратное обеспечение сконфигурировано для осуществления операций, не выполняющихся процессором 802 достаточно быстро для специальных целей. Примеры использования специализированных интегральных схем включают карты графического ускорителя для формирования изображения на дисплее 814, криптографические платы для шифрования и дешифрования сообщений, передаваемых по сети, распознавание речи и интерфейсы для специальных внешних устройств, например искусственного манипулятора и оборудования медицинского сканирования, многократно выполняющих некоторую сложную последовательность операций, которые на аппаратном уровне реализованы более эффективно.
Компьютерная система 800 также содержит один или более экземпляр коммуникационного интерфейса 870, связанного с шиной 810. Коммуникационный интерфейс 870 обеспечивает одностороннюю или двустороннюю связь, соединяясь с различными внешними устройствами, которые работают со своими собственными процессорами, например принтеры, сканеры и внешние диски. В основном существует соединение с сетевым каналом 878, который подключен к локальной сети 880, к которой, в свою очередь, подключены различные внешние устройства со своими собственными процессорами. Например, коммуникационный интерфейс 870 может быть параллельным портом, или последовательным портом, или портом универсальной последовательной шины (USB) персонального компьютера. В некоторых вариантах осуществления коммуникационный интерфейс 870 является картой цифровой сети интегрированных услуг (ISDN, Integrated Services Digital Network) или картой цифровой абонентской линии (DSL, Digital Subscriber Line), или телефонным модемом, который обеспечивает информационное соединение посредством подключения к соответствующему типу телефонной линии. В некоторых вариантах осуществления коммуникационный интерфейс 870 является кабельным модемом, который преобразует сигналы на шине 810 в сигналы для подключения связи посредством коаксиального кабеля или в оптические сигналы для подключения связи по оптоволоконному кабелю. В качестве другого примера коммуникационный интерфейс 870 может быть картой локальной сети (LAN) для обеспечения соединения обмена данными с совместимой локальной сетью, например Ethernet. Также могут быть реализованы беспроводные каналы связи. Для беспроводных каналов связи коммуникационный интерфейс 870 отправляет и/или принимает электрические, акустические или электромагнитные сигналы, в том числе инфракрасные и оптические сигналы, которые несут информационные потоки, например цифровые данные. Например, в беспроводных наладонных устройствах, таких как мобильные телефоны вида сотовых телефонов, коммуникационный интерфейс 870 содержит радиочастотный электромагнитный передатчик и приемник, называемый приемопередатчиком.
Термин «машиночитаемый носитель» используется здесь для обозначения любого носителя, который участвует в предоставлении информации процессору 802, в том числе инструкций для исполнения. Такой носитель может принимать множество форм, включая (но не ограничиваясь) энергонезависимый носитель, энергозависимый носитель и носитель передачи информации. Энергонезависимый носитель может быть, например, оптическими или магнитными дисками, например устройство 808 хранения. Энергозависимый носитель может быть, например, динамической памятью 804. Носитель передачи информации может быть, например, коаксиальными кабелями, медными проводами, волоконно-оптическими кабелями и несущими волнами, которые проходят через пространство без проводов и кабелей, например акустические волны и электромагнитные волны, в том числе радио-, оптические и инфракрасные волны. Сигналы включают в себя формируемые человеком переходные изменения в амплитуде, частоте, фазе, поляризации или в других физических свойствах, передаваемых посредством носителя передачи информации. Обычные виды машиночитаемых носителей содержат, например, дискету, гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту, любой другой магнитный носитель, CD-ROM, CDRW, DVD, любой другой оптический носитель, перфокарту, перфоленту, бумажную ленту, лист оптических меток, любой другой физический носитель с набором отверстий или других оптически узнаваемых признаков, RAM, FROM, EPROM, FLASH-EPROM, любой другой чип памяти или картридж, несущую волну или любой другой носитель, с которого компьютер может читать.
Фиг.9 иллюстрирует набор 900 микросхем, на котором могут быть реализованы варианты осуществления данного изобретения. Набор 900 микросхем запрограммирован на реализацию функций изобретения, описанных здесь, и содержит, например, компоненты процессора и памяти, описанные со ссылкой на фиг.8, объединенные в один или более физический корпус. Физический корпус, например, содержит композицию одного или более материала, компонента и/или проводников на конструкционной основе (например, на подложке), для предоставления одной или более характеристики, например физической прочности, сохранении размера и/или ограничения электрического взаимодействия.
В одном варианте осуществления набор 900 микросхем содержит механизм передачи информации, например шину 901 для передачи информации между компонентами набора 900 микросхем. Процессор 903 имеет подключение к шине 901 для выполнения инструкций и обработки информации, хранящейся, например, в памяти 905. Процессор 903 может содержать одно или более процессорное ядро с независимой конфигурацией работы каждого ядра. Многоядерный процессор обеспечивает многопроцессорную обработку в одном физическом корпусе. Примеры многоядерного процессора содержат два, четыре, восемь или большее число процессорных ядер. Альтернативно или в дополнение, процессор 903 может содержать один или более микропроцессоров, сконфигурированных тандемом посредством шины 901, для возможности независимого выполнения инструкций, конвейеризации и многопоточности. Процессор 903 также может сопровождаться одним или более специализированным компонентом для выполнения определенных функций обработки и задач, например одним или более цифровым сигнальным процессором (DSP) 907, или одной или более специализированной интегральной схемой (ASIC) 909. DSP 907 обычно сконфигурирован для обработки реальных сигналов (например, звук) в режиме реального времени, независимо от процессора 903. Подобным образом, ASIC 909 может быть сконфигурирована для выполнения специализированных функций, которые трудно выполнять процессору общего применения. Другие специализированные компоненты, помогающие выполнению функций изобретения, описанных здесь, содержат одну или более гибкую программируемых матрицу вентилей FPGA (не показана), один или более контроллер (не показан) или одну или более другую специальную компьютерную микросхему.
Процессор 903 и сопутствующие компоненты имеют соединение с памятью 905 по шине 901. Память 905 содержит как динамическую память (например, RAM, магнитный диск, перезаписываемый оптический диск и т.д.), так и статическую память (например, ROM, CD-ROM и т.д.), для хранения исполняемых инструкций, которые при выполнении осуществляют этапы изобретения, описанные здесь. Память 905 также хранит данные, ассоциированные с этапами изобретения или сформированные при выполнении этапов изобретения.
Фиг.10 - блок-схема компонентов мобильной станции (например, телефона), способных функционировать в системе согласно фиг.1, в соответствии с примером осуществления. Как правило, радиоприемник часто определяется в терминах внешних и внутренних элементов. Внешние элементы приемника содержат все радиочастотные (RF) схемы, а внутренние элементы содержат все схемы узкополосной обработки. Соответствующие внутренние компоненты телефона содержат главный блок 1003 управления (MCU, Main Control Unit), цифровой сигнальный процессор (DSP) 1005 и блок приемника/передатчика, в том числе блок управления микрофонным усилением и блок управления усилением динамика. Основной блок 1007 дисплея обеспечивает отображение для пользователя с поддержкой различных приложений и функций мобильной станции. Схема 1009 аудиофункций содержит микрофон 1011 и микрофонный усилитель, который усиливает речевой сигнал от микрофона 1011. Усиленный выход речевого сигнала с микрофона 1011 подается на кодер/декодер (кодек) 1013.
Радиосекция 1015 усиливает мощность и преобразует частоту для того, чтобы связываться с базовой станцией, которая входит в систему мобильной связи, посредством антенны 1017. Усилитель мощности (РА, Power Amplifi er) 1019 и схема передатчика/модуляции взаимодействуют с MCU 1003, с выходом от РА 1019, связанным с дуплексером 1021, или циркулятором, или антенным коммутатором, известным специалистам. Усилитель РА 1019 также соединяется с интерфейсом батареи и блоком 1020 управления питанием.
При использовании пользователь мобильной станции 1001 говорит в микрофон 1011 и его голос вместе с любым обнаруженным фоновым шумом преобразуется в аналоговое напряжение. Аналоговое напряжение преобразуется затем в цифровой сигнал посредством аналого-цифрового преобразователя (ADC, Analog to Digital Converter) 1023. Блок управления 1003 направляет цифровой сигнал в DSP 1005 для обработки, например для речевого кодирования, канального кодирования, шифрования и перемежения. В примере осуществления обработанные речевые сигналы кодируются блоком, не показанным отдельно, с использованием сотового протокола передачи, например протокола глобального развития (EDGE), общего сервиса пакетной радиопередачи (GPRS), глобальной системы мобильной связи (GSM), Интернет-протокола мультимедийной подсистемы (IMS), универсальной системы мобильной связи (UMTS) и т.д., а также с использованием любой другой подходящей беспроводной среды, например микроволновый доступ (WiMAX), сети долговременного развития (LTE), доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), беспроводной доступ (Wi-Fi), спутниковая связь и т.п.
Кодированные сигналы направляются затем в эквалайзер 1025 для компенсации любых частотно-зависимых нарушений, которые происходят во время беспроводной передачи, например фазовых и амплитудных искажений. После эквализации битового потока модулятор 1027 объединяет этот сигнал с радиочастотным (RF) сигналом, формируемым в интерфейсе RF 1029. Модулятор 1027 формирует синусоиду путем модуляции частоты или фазы. Для того чтобы подготовить сигнал для передачи, повышающий преобразователь 1031 объединяет выход синусоиды от модулятора 1027 с другой синусоидой, формируемой синтезатором 1033, для достижения требуемой частоты передачи. Затем сигнал передается через блок РА 1019 для усиления сигнала до необходимого уровня мощности. В практических системах блок РА 1019 действует как регулируемый усилитель, усиление которого управляется DSP 1005 с помощью информации, принятой от базовой станции сети. Затем сигнал фильтруется в дуплексере 1021 и дополнительно направляется в антенный объединитель 1035 для выравнивания импедансов с целью обеспечения максимальной мощности передачи. Окончательно сигнал передается посредством антенны 1017 до местной базовой станции. Может быть обеспечена автоматическая регулировка усиления (AGC, Automatic Gain Control) для управления усилением финальных этапов приемника. Сигналы могут быть направлены оттуда на удаленный телефон, который может быть другим сотовым телефоном, другим мобильным телефоном или наземной линией, подключенной к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network) или другой телефонной сети.
Голосовые сигналы, передаваемые к мобильной станции 1001, принимаются посредством антенны 1017 и сразу же усиливаются малошумящим усилителем (LNA) 1037. Понижающий преобразователь 1039 снижает несущую частоту, в то время как демодулятор 1041 убирает радиочастоту, оставляя лишь цифровой битовый поток. Затем сигнал проходит через эквалайзер 1025 и обрабатывается в DSP 1005. Цифроаналоговый преобразователь (DAC, Digital to Analog Converter) 1043 преобразует сигнал, и полученный результат передается пользователю с помощью динамика 1045, причем все эти функции осуществляются под управлением главного блока 1003 управления (MCU), который может быть реализован как центральный процессор CPU (не показан).
MCU 1003 принимает различные сигналы, включая входные сигналы с клавиатуры 1047. MCU 1003 обеспечивает команду дисплея и команду переключения для дисплея 1007 и контроллера переключения речевого выхода соответственно. Кроме того, MCU 1003 обменивается информацией с DSP 1005 и может получить доступ к дополнительно подключенной SIM-карте 1049 и памяти 1051. В дополнение, MCU 1003 выполняет различные управляющие функции, требуемые для станции. DSP 1005 может в зависимости от реализации выполнять любую из множества обычных функций цифровой обработки речевого сигнала. Кроме того, DSP 1005 определяет уровень фонового шума местного окружения из сигнала, обнаруженного микрофоном 1011, и устанавливает такой уровень усиления микрофона 1011, чтобы выделить речь пользователя мобильной станции 1001.
Кодек 1013 содержит ADC 1023 и DAC 1043. Память 1051 хранит различные данные, включая данные тонов входящих вызовов, и способна хранить другие данные, включая музыкальные данные, принятые посредством, например, глобальной сети Интернет. Программный модуль может находиться в оперативной памяти, флэш-памяти, регистрах или в любой другой форме перезаписываемого носителя, известного в данной области техники. Устройство памяти 1051 может быть (но не ограничиваться) одним модулем памяти, CD, DVD, ROM, RAM, EEPROM, оптическим накопителем или любым другим энергонезависимым носителем, способным хранить цифровые данные.
Дополнительно подключенная SIM-карта 1049 поддерживает, например, важную информацию, такую как номер сотового телефона, поставщик услуги, детали подписки и информацию безопасности. SIM-карта 1049 служит в первую очередь для идентификации мобильной станции 1001 в радиосети. Карта 1049 также содержит память для хранения списка телефонных номеров, текстовых сообщений и пользовательских настроек мобильной станции.
Несмотря на то, что данное изобретение было описано с помощью примеров вариантов осуществлений и реализации, изобретение не ограничивается только этим, а охватывает различные очевидные модификации и эквивалентные реализации, которые не выходят за рамки, установленные прилагаемой формулой изобретения. Хотя возможности данного изобретения выражаются в определенных комбинациях признаков в формуле изобретения, предполагается, что эти признаки могут быть организованы в любой комбинации и порядке.