CN103795704A - 用于利用低延迟数据传输协议卸载计算操作的技术 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了用于将某些类别的计算操作从在无线私有区域网络（WPAN）中操作的电池供电的手持设备卸载到在WPAN中操作的、具有相对较强大计算能力的、不受电池供电限制的设备的技术。为了卸载某些类别的计算操作，手持设备可以经由发现机制发现本地网络内的卸载设备，并且通过利用一个或多个低延迟通信协议将大型或复杂计算操作卸载到卸载设备，所述低延迟通信协议诸如Wi-Fi Direct或Wi-Fi Direct和实时传输协议（RTP）的组合。所公开的技术的一个优势在于，技术允许手持设备实施复杂操作而大致不影响电池寿命。

Description

用于利用低延迟数据传输协议卸载计算操作的技术

技术领域

本发明总地涉及计算系统，并且更具体地，涉及用于利用低延迟数据传输协议卸载计算操作的技术。

背景技术

用于许多消费者电子产品的低电力设计近年来已变得日益重要。随着电池供电的手持设备的激增，高效电力管理对于特定产品或系统的成功十分重要。除了其它方面，手持设备的用户需要在他们的设备上实施可能要求大型或复杂计算操作的处理的任务的能力。这种任务的示例包括经采集视频的自动修正（auto-fix）、立体图像和视频处理、计算机视觉以及计算摄影。然而，在手持设备上实施这种任务的需求以减少的电池寿命为代价而发生。

特别地，不考虑已被开发以提高手持设备上的性能的技术，诸如多线程技术和多核技术，当实施这种计算上昂贵的任务时可能由这些设备消耗太多电力，这能够导致欠佳的用户体验。因此，尽管手持设备可能具有实施这些类型的任务的处理能力，但是由于对电池寿命的负面影响所以实施这种任务对于手持设备可能不是令人满意的。实际上，许多手持设备根本不配置有实施像上文所描述的那些复杂处理任务的足够的处理能力，因为，很好理解，手持设备中包括这种处理能力将以加速的电池耗尽为代价而发生。

如前述所示，本领域需要的是允许手持设备实施更复杂的计算操作而大致不影响电池寿命的技术。

发明内容

本发明的一个实施例阐述了用于卸载一个或多个计算操作到卸载设备的方法。方法包括以下步骤：经由低延迟通信协议发现在无线私有区域网络（WPAN）中的卸载设备，将数据卸载到卸载设备用于实施一个或多个计算操作，以及从卸载设备接收当对经卸载的数据实施一个或多个计算操作时所生成的经处理的数据。

所公开的方法的一个优势在于，手持设备可以实施复杂操作而大致不影响电池寿命。所公开的方法的另一个优势在于，手持设备在使用手持设备可以安装或下载和执行的应用的类型方面具有更多灵活性。

附图说明

因此，可以详细地理解本发明的上述特征，并且可以参考实施例得到对如上面所简要概括的本公开更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，本发明可以具有其他等效的实施例。

图1提供了根据本发明的一个实施例的、无线私有区域网络（WPAN）的图。

图2是根据本发明的一个实施例的、图1的WPAN内的手持设备之一和卸载设备之一之间的通信的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备卸载到具有相对较强大计算能力的卸载设备的技术。

图4是根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备卸载到具有相对较强大计算能力的卸载设备的方法步骤的流程图。

图5提供了配置为实现本发明的一个或多个方面的常规WPAN的图。

图6A提供了根据本发明的一个实施例的、用于手势识别的手持设备的图。

图6B提供了根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备卸载到卸载设备的图。

具体实施方式

在下面的描述中，将阐述大量的具体细节以提供对本发明更透彻的理解。然而，本领域的技术人员应该清楚，本发明可以在没有一个或多个这些具体细节的情况下得以实施。

图1提供了根据本发明的一个实施例的、无线私有区域网络（WPAN）100的图。如所示，WPAN100包括但不限于一个或多个电池供电的手持设备102和墙式供电的“卸载”设备106。手持设备102的示例一般包括但不限于蜂窝电话、智能电话、个人数字助理以及平板电脑设备。此外，WPAN100可以包括其它媒体设备，诸如电视，尽管其未示出。墙式供电的卸载设备106比不同的手持设备102具有相对较强大的计算能力。在各种实施例中，例如，卸载设备106可以是但不限于具有一个或多个图形处理单元（GPU）或可配置为实现计算统一设备架构（CUDA）能力的一个或多个GPU的机器，诸如台式电脑、服务器机器。在其它实施例中，卸载设备可以是具有较高计算能力并且插入交流电源的另一手持设备，并且因此不像手持设备102一样受电力限制。在WPAN100内，不同的手持设备102使用低延迟通信协议108与卸载设备106直接进行通信，所述低延迟通信协议108诸如Wi-Fi Direct（直连）。在各种实施例中，WPAN100可以包括任何数目的手持设备102和任何数目的卸载设备106。

Wi-Fi Direct是允许Wi-Fi设备互相连接并通信而不需要无线接入点的标准。因此，手持设备102和设备106通过Wi-Fi Direct协议可以直接地或对等（P2P）进行通信。在一个实施例中，WPAN100经配置使得手持设备102可以通过利用Wi-Fi Direct将某些类别的计算操作卸载到卸载设备106。涉及这种计算操作的任务的示例包括经采集视频的自动修正、立体图像和视频处理、计算机视觉以及计算摄影。与在WPAN中经由无线接入点通信的设备相比，Wi-Fi Direct为近距离内的设备提供较高吞吐量，允许较大量数据的传输。此外，利用在手持设备102和卸载设备106之间直接通信的能力，将计算操作从手持设备102卸载到卸载设备106并且从卸载设备106接收回经处理的结果所要求的时间量可以在许多应用所容许的处理时间内。因此，手持设备102可以卸载适合于实时计算卸载场景的计算操作，诸如使用手持设备102所采集的照片和视频的实时处理。

尽管Wi-Fi Direct已经示出为用于在手持设备102和卸载设备106之间交换通信的适当的协议，但是可以利用促进低延迟数据传输的任何协议。此外，低延迟通信协议的组合可以用于在手持设备102和卸载设备106之间交换数据和信息。例如，实时传输协议（RTP）可以结合Wi-Fi Direct使用用于在手持设备102和卸载设备106之间流式传输数据。结合Wi-FiDirect使用RTP可以用于其中计算操作涉及视频或音频数据的处理的情况（例如，数据和产生的经处理的数据将被流式传输）。

图2是根据本发明的一个实施例的、图1的WPAN100内的手持设备102之一和卸载设备106之一之间的通信的示意图。如所示，手持设备102经由一个或多个低延迟通信协议108与卸载设备106进行通信，所述低延迟通信协议108诸如Wi-Fi Direct或Wi-Fi Direct和RTP的组合。如上文所述，诸如Wi-Fi Direct的低延迟通信协议给予手持设备102在可在手持设备102上执行的许多计算应用所容许的处理时间内将计算操作卸载到卸载设备106并从卸载设备106接收回经处理的结果的能力。因此，手持设备102可以卸载适合于实时计算卸载场景的计算操作，从而回避手持设备直接实施这些计算操作的需要。因此，手持设备102不必耗费电池电力实施这种操作，所述操作典型地是将迅速耗尽对手持设备102供电的电池的计算上密集的操作。

还如所示并且如本文将更详细进行描述的，手持设备102包括当将计算操作从手持设备102卸载到卸载设备106时经由通信协议108与服务器进程210进行通信的客户端进程208。在操作中，为了将操作卸载到卸载设备106，客户端进程208可以经由发现机制发现WPAN内的卸载设备106。例如，手持设备102和卸载设备106可以通过使用Wi-Fi保护设定（protectedsetup）协商链接。一旦卸载设备106被发现，客户端进程208就可以将大型或复杂计算操作卸载到卸载设备106。在将计算操作从手持设备102卸载之前，客户端进程208可以实施某些操作，诸如编码数据用于正被卸载的计算操作。可选地，为了使数据安全，在将计算操作通过无线链路卸载之前，客户端进程208可以将经编码的数据进行加密。服务器进程210可以实施从手持设备102卸载到卸载设备106的计算操作。在实施计算操作之前，服务器进程210可以将数据进行解密用于计算操作（即如果数据被加密的话）。此外，服务器进程210可以解码数据并且然后实施计算操作。一旦实施计算操作，服务器进程210就可以将经处理的结果传输到手持设备102。

作为用于将某些类别的计算任务从手持设备102卸载到卸载设备106的示例，卸载设备106可以公告手持设备102可能需要的具体服务，诸如对手势识别或面部识别任务的支持。如果手持设备102随后用于手势识别或面部识别任务，那么手持设备102可以将由手持设备102所收集的数据卸载到已公告这些具体服务的卸载设备106上，所述数据诸如一个或多个经采集的图像。换句话说，与手势识别或面部识别任务相关的处理在卸载设备106处发生，并且卸载设备106随后将经处理的结果传输回手持设备102。

在另一个构想的实现方案中，卸载设备106可以将它的计算能力公告给手持设备102，而不是公告手持设备102可能利用的具体服务。手持设备102随后可以根据需要来利用这些计算能力，诸如当执行更繁复的计算机程序时。例如，除将用于手势识别或面部识别任务的经采集的图像从手持设备102卸载到卸载设备106之外，手持设备102还可以将用于实施手势识别或面部识别任务的程序代码卸载到卸载设备106。因此，卸载设备106能够使用从手持设备102所接收的数据和程序代码来实施手势识别或面部识别任务并且然后将经处理的结果传输回手持设备102。利用将程序代码卸载到卸载设备106的能力，在可以在手持设备102上安装和下载的应用的类型方面存在更多灵活性，因为手持设备102可以将与这些应用相关的工作卸载到将它的计算能力公告到手持设备102的卸载设备106。

图3示出了根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备102卸载到具有相对较强大计算能力的卸载设备106的技术300。在302，在传输用于正被卸载的计算操作的数据之前，手持设备102对数据进行编码。可选地，在304，数据可以进行即时（OTF）加密。但是，对数据进行加密可能引入用于对数据进行加密和解密所花费的时间的延迟。在306，经编码的数据经由低延迟通信协议108从手持设备102传输到卸载设备106。如果数据在从手持设备102卸载之前被加密，那么经编码的数据由卸载设备106在308进行解密并且然后在310进行解码。

在312，可以包括一个或多个GPU的卸载设备106使用从手持设备102所卸载的数据实施一个或多个计算操作。如果程序代码也从手持设备102卸载，那么卸载设备106基于经卸载的程序代码实施计算操作。在实施计算操作之后，在将结果在318传输回手持设备102之前，卸载设备106在314将经处理的结果进行编码并且可选地在316将结果进行加密。一旦接收到经处理的结果，那么手持设备102如果必要在320将经处理的结果进行解密并且在322将经处理的结果进行解码。

如前述所示，通过使用一个或多个低延迟通信协议，诸如Wi-Fi Direct或Wi-Fi Direct和RTP的组合，手持设备102可以在可在手持设备102上执行的许多应用所容许的处理时间内将计算操作卸载到卸载设备106并且从卸载设备106接收回经处理的结果。换句话说，手持设备102可以卸载适合于实时计算卸载场景的计算操作，从而回避手持设备直接实施这些计算操作的需要。因此，手持设备102不必耗费电池电力实施这种操作，所述操作典型地是将迅速耗尽对手持设备102供电的电池的计算上密集的操作。

图4是根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备102卸载到具有相对较强大计算能力的卸载设备106的方法步骤的流程图400。尽管结合图1-3描述了方法步骤，但是本领域的技术人员应该理解配置为以任何次序实施方法步骤的任何系统均落在本发明的范围内。

如所示，方法开始于步骤402，其中手持设备102发现WPAN100中的卸载设备106用于卸载计算操作（例如经由发现机制）。作为示例，手持设备102可以使用Wi-Fi保护设定与卸载设备106协商链接。

可选地，在步骤404，手持设备102可以将用于实施计算操作的程序代码卸载到卸载设备106。例如，卸载设备106可以将它的计算能力公告到手持设备102，这允许手持设备102卸载用于实施计算操作的程序代码。

在步骤406，手持设备102将实施计算操作要求的数据卸载到卸载设备106。一旦将数据卸载，则与计算操作相关的处理在卸载设备106处发生。在步骤408，手持设备102接收计算操作的经处理的结果。

用于经由一个或多个低延迟通信协议将计算操作卸载到卸载设备的上文所描述的技术也可以在更常规的Wi-Fi网络拓扑中实现。例如，图5提供了配置为实现本发明的一个或多个方面的常规WPAN500的图。如所示，WPAN500包括但不限于一个或多个电池供电的手持设备502和“卸载”设备506。手持设备502的示例一般包括但不限于蜂窝电话、智能电话、个人数字助理和平板电脑设备。卸载设备506比不同的手持设备502具有相对较强大的计算能力。在各种实施例中，例如，卸载设备506可以是但不限于具有一个或多个GPU或可配置为实现CUDA能力的一个或多个GPU的台式电脑或服务器机器。在其它实施例中，卸载设备可以是具有较高计算能力并且插入交流电源的另一手持设备，并且因此不像手持设备102一样受电力限制。在WPAN500内，不同的手持设备502和卸载设备506经由接入点504进行通信。在各种实施例中，WPAN500可以包括任何数目的手持设备502和任何数目的卸载设备506。设立图5中示出的WPAN，使得接入点504充当手持设备502和卸载设备506连接到的中央集线器。换句话说，手持设备502和卸载设备506不直接进行通信，而是经由接入点504进行通信。

在一个实施例中，WPAN500经配置使得手持设备502通过利用接入点504可以将某些类别的计算操作卸载到卸载设备506。因为在手持设备502和设备506之间的通信通过接入点504来传输，所以当将这些计算操作卸载到卸载设备506时可能存在带宽限制或性能问题。例如，当将特定类型的计算操作卸载到卸载设备506时，从手持设备502所卸载的数据量可能超过手持设备502和卸载设备506之间的信道的带宽限制。在这种情况下，并非所有实施计算操作所必需的数据可以传输到卸载设备506。因此，手持设备502配置为减少传输到卸载设备506的数据量。

除带宽限制之外，也可能存在减少在WPAN500内卸载计算操作的效力的时间限制。例如，将计算操作从手持设备502卸载到卸载设备506并且从卸载设备506接收回经处理的结果所要求的时间量可能增加，因为这些传输必须通过接入点504。因此，与将计算操作从手持设备502卸载到卸载设备506相关联的往返时间可能超过在手持设备502上执行的相关计算应用所容许的处理时间。在这种情况下，本文所描述的卸载技术可能导致欠佳的用户体验。但是，即使当与从手持设备502所卸载的计算操作和卸载设备506相关的传输必须通过接入点504时，某些计算应用也可以具有可以满足的处理时间。这种计算应用的示例可以包括适合于近实时（near-real-time）计算卸载场景的计算操作，诸如大量数据的批处理（例如对存储在手持设备502上的所有照片的面部识别或者不良地经采集的视频的自动修正）。换句话说，手持设备502可以将不要求实时处理的计算操作卸载到卸载设备506。

用于经由一个或多个低延迟通信协议将计算操作卸载到卸载设备的上文所描述的技术允许手持设备执行各种计算应用。例如，图6A提供了根据本发明的一个实施例的、用于手势识别的手持设备602的图600A。如所示，图600A包括WPAN中的手持设备602和卸载设备606。当手持设备602识别手势时，手持设备602可以采集手势的照片或视频，并且将照片或视频传输到卸载设备606用于处理。对于一些实施例而言，除将照片或视频传输到卸载设备606之外，手持设备602将用于实施计算操作的程序代码卸载到卸载设备606。与手势识别任务相关的处理在卸载设备606处发生，并且卸载设备606然后将经处理的结果传输回手持设备602。由于手势识别涉及经采集照片和视频的实时处理，所以使用一个或多个低延迟通信协议来减少延迟是可取的，所述低延迟通信协议诸如Wi-Fi Direct或Wi-Fi Direct和RTP的组合。

图6B提供了根据本发明的一个实施例的、用于将计算操作从手持设备608卸载到卸载设备610的图600B。如所示，图600B包括具有包含一个或多个GPU的基座（即卸载设备610）的可拆开的手持设备608。当用户将手持设备608与它的基座拆开时，手持设备608可以将某些类别的计算操作卸载到基座，从而回避手持设备608实施这些计算操作的需要，所述计算操作将耗尽对手持设备608供电的电池。可由手持设备608执行的各种计算应用的示例包括但不限于经采集视频的自动修正（例如视频稳定化）、立体图像和视频处理、计算机视觉（例如手势识别和面部识别）以及计算摄影（例如全景图拼接）。

总而言之，本发明的实施例提供了用于将某些类别的计算操作从在无线私有区域网络（WPAN）中操作的电池供电的手持设备卸载到在WPAN中操作的、具有相对较强大计算能力的、不受电池电力限制的设备的技术。具有较强大计算能力、但不受供电限制的这种“卸载”设备的示例包括但不限于具有一个或多个图形处理单元（GPU）或可配置为实现计算统一设备架构（CUDA）能力的一个或多个GPU的台式电脑或服务器机器。为了卸载某些类别的计算操作，手持设备（即客户端）可以经由包括低延迟数据传输协议的发现机制发现本地网络内的卸载设备，所述低延迟数据传输协议诸如Wi-Fi Direct。一旦卸载设备被发现，手持设备就可以将大型或复杂计算操作卸载到卸载设备，从而回避手持设备实施这些计算操作的需要，所述计算操作将耗尽对手持设备供电的电池。

作为用于将某些类别的计算任务从手持设备卸载到卸载设备的示例，卸载设备可以公告手持设备可能需要的具体服务，诸如对手势识别或面部识别任务的支持。如果手持设备随后用于手势识别或面部识别任务，那么手持设备可以将由手持设备所收集的数据卸载到已公告这些具体服务的卸载设备上，所述数据诸如一个或多个经采集的图像。换句话说，与手势识别或面部识别任务相关的处理在卸载设备处发生，并且卸载设备随后将经处理的结果传输回手持设备。

在另一个构想的实现方案中，卸载设备可以将它的计算能力公告给手持设备，而不是公告手持设备可能利用的具体服务。手持设备可以根据需要来利用这些计算能力，诸如当执行更繁复的计算机程序时。例如，除将用于手势识别或面部识别任务的经采集的图像从手持设备卸载到卸载设备之外，手持设备还可以将用于实施手势识别或面部识别任务的程序代码卸载到卸载设备。因此，卸载设备处理手势识别或面部识别任务并且然后将经处理的结果传输回手持设备。

所公开的技术的一个优势在于，技术允许手持设备实施复杂操作而大致不影响电池寿命。另一个优势在于，手持设备在使用手持设备可以安装或下载和执行的应用的类型方面具有更多灵活性。

本发明的一个实施例可被实施为与计算机系统一起使用的程序产品。该程序产品的程序定义实施例的各功能（包括本文中描述的方法）并且可以被包含在各种计算机可读存储介质上。示例性计算机可读存储介质包括但不限于：（i）不可写的存储介质（例如，计算机内的只读存储器设备，诸如可由CD-ROM驱动器读取的光盘只读存储器（CD-ROM）盘、闪存、只读存储器（ROM）芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器），在其上存储永久性信息；和（ii）可写的存储介质（例如，磁盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或者任何类型的固态随机存取半导体存储器），在其上存储可更改的信息。

以上已参照特定实施例对本发明进行了描述。然而，本领域普通技术人员将理解的是，可对此做出各种修改和变化而不脱离如随附权利要求书中所阐述的本发明的较宽精神和范围。因此，前面的描述以及附图应被视为是例示性而非限制性的意义。

因此，本发明的实施例的范围在下面的权利要求中进行阐述。

Claims (10)

1.一种系统，包括：

能够将一个或多个计算操作卸载到卸载设备的手持设备，其中所述手持设备配置为：

经由低延迟通信协议发现在无线私有区域网络（WPAN）中的所述卸

载设备；

将数据卸载到所述卸载设备用于实施所述一个或多个计算操作；以及

从所述卸载设备接收当对经卸载的数据实施所述一个或多个计算操

作时所生成的经处理的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述低延迟通信协议包括Wi-FiDirect或实时传输协议（RTP）。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持设备配置为通过接收所述卸载设备能够实施的一个或多个具体计算操作的公告来发现所述卸载设备。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述一个或多个具体计算操作包括所述一个或多个计算操作。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括所述卸载设备，其中所述卸载设备配置为基于所述经卸载的数据和安装在所述卸载设备上的程序代码来实施所述一个或多个计算操作。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持设备配置为通过接收所述卸载设备的计算能力的公告来发现所述卸载设备。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述手持设备进一步配置为将程序代码卸载到所述卸载设备以在实施所述一个或多个计算操作中使用。

8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括所述卸载设备，其中所述卸载设备配置为基于所述经卸载的数据和经卸载的程序代码来实施所述一个或多个计算操作。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持设备配置为通过经由Wi-Fi保护设定与所述卸载设备协商链接来发现所述卸载设备。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述卸载设备包括包括一个或多个图形处理单元（GPU）或可配置为实现计算统一设备架构（CUDA）的一个或多个GPU的机器。

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