TWI526840B - 頻道察知工作排程技術 - Google Patents

Description

頻道察知工作排程技術 發明領域

實施例大體上係關於計算平台中之功率管理。更特定言之，實施例係關於用以改良能量效率之頻道察知工作排程。

發明背景

在無線環境中，許多因素可對無線頻道之條件造成影響。舉例而言，共頻道干擾、相鄰平台之間的頻道存取競爭以及歸因於使用者行動性之頻道衰落全部可對無線頻道條件有影響。當頻道條件劣化時，給定平台之網路介面控制器(NIC)可在較高傳輸功率下操作以便補償不良條件。甚至在使用較高傳輸功率的情況下，NIC仍可遭受較低輸送量及頻繁的再傳輸，其又可造成執行於平台上之應用程式在長得多的時間量內完成通訊相關工作。較長的工作完成時間及應用程式執行時間可使平台及/或NIC進入至低功率狀態之時間延遲，其中經延遲的進入最終可引起較高的平台能量消耗。

依據本發明之一實施例，係特地指出一種行動平台，其包含：一電池，其用以將電力供應至該行動平台；一應用程式介面，其用以判定用於關聯於一應用程式之一工作之服務品質(QoS)資訊；一預測模組，其用以判定針對該行動平台之一無線頻道之一條件預測；及一排程器，其用以至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於經由該無線頻道之通訊。

10‧‧‧工作排程架構

12‧‧‧應用程式層

14‧‧‧工作

16‧‧‧網路介面控制器(NIC)

18‧‧‧工作排程器

20‧‧‧應用程式介面

22‧‧‧服務品質(QoS)資訊

24‧‧‧預測模組

26‧‧‧條件預測

28‧‧‧排程決策

30‧‧‧作業系統(OS)

32‧‧‧信號資訊

34‧‧‧行動性資訊

36‧‧‧感測器

38‧‧‧調適模組

40‧‧‧排程工作之方法

42、44、46、48、50、52、54、56‧‧‧區塊

60‧‧‧行動平台

62‧‧‧電池

64‧‧‧處理器

66‧‧‧整合式記憶體控制器(IMC)

68‧‧‧輸入輸出(IO)模組

70‧‧‧系統記憶體

72‧‧‧網路控制器

74‧‧‧音訊輸入輸出(IO)器件

76‧‧‧行動性感測器

78‧‧‧固態磁碟(SSD)

80‧‧‧處理器核心

81‧‧‧功率管理單元(PMU)

82‧‧‧頻道察知邏輯

藉由閱讀以下說明書及附加申請專利範圍且藉由參考以下圖式，熟習此項技術者將顯而易見本發明之實施例之各種優點，在該等圖式中：圖1為根據一實施例的工作排程架構之實例的方塊圖；圖2為根據一實施例的排程工作之方法之實例的流程圖；及圖3為根據一實施例的行動平台之實例的方塊圖。

較佳實施例之詳細說明

圖1展示工作排程架構10，其中應用程式層12產生工作14，工作14涉及經由網路介面控制器(NIC)16在無線頻道上之通訊。應用程式層12可能包括(例如)檔案同步應用程式、備份應用程式、週期性電子郵件更新應用程式，等等。因此，工作14可包括資料、命令等等之傳輸及/或接收，其中工作排程器18可用以對工作14進行排程以用於經由無線頻道之通訊。在所說明實例中，應用程式 介面20判定用於工作14之服務品質(QoS)資訊22，且預測模組24判定針對在討論中的無線頻道之條件預測26。一般而言，排程器18可至少部分地基於QoS資訊22及條件預測26對工作14進行排程以用於經由無線頻道之通訊，其中可藉由將排程決策28發佈給應用程式層12及/或關聯於平台之作業系統(OS)30來達成工作14之排程。

如將更詳細地予以論述，使用條件預測26以發佈排程決策28可使工作排程器18能夠選擇性地強加延遲，以便可在頻道條件相對良好時完成工作14。應特別注意，延遲工作14直至頻道條件相對良好可允許更迅速地完成工作14，其又可允許實現較深睡眠狀態、較大電力節約及較長電池壽命。在所說明實例中，預測模組24自NIC 16接收信號資訊32且自一或多個感測器36接收行動性資訊34，其中條件預測26係基於行動性資訊34及信號資訊32予以判定。

信號資訊32可包括(例如)信雜比(SNR)資訊、所接收信號強度(RSS)資訊、壅塞等級資訊、波動等級資訊，及指示實際頻道條件之其他資料。舉例而言，相對低的SNR及/或RSS可指示可導致封包損失之不良頻道條件。類似地，相對高的壅塞等級(例如，爭奪頻道之傳輸器/接收器之數目增加)及/或波動等級(例如，頻道輸送量及/或品質之可變性增加)可指示不良頻道條件。

另外，行動性資訊34可包括(例如)加速計資料、羅盤資料，及指示含有架構10之平台之移動的其他資料， 其中此運動可影響(例如，負面地或正面地)頻道條件。因此，信號資訊32可促進對過去頻道條件及當前頻道條件之判定，而行動性資訊34可允許得出關於未來頻道條件之推斷。預測模組24亦可使用平滑技術以濾出短期振盪且平均地獲得條件預測26。因此，條件預測26可構成對無線頻道條件之穩健評估，其使工作排程18能夠作出頻道察知決策。

QoS資訊22可使工作排程器18能夠進一步確保滿足某些約束，諸如，潛時約束。舉例而言，若條件預測26指示無線頻道之輸送量低於一特定臨限值，則可對關聯於工作14之通訊強加延遲，但可使所強加之任何延遲遵照QoS潛時約束。實際上，若工作14為緊急的，則可完全忽略條件預測26，同時將工作14排程用於立即處理。QoS資訊22亦可基於關聯於工作14之應用程式之類型而併入有先前資訊。舉例而言，備份服務或週期性電子郵件更新類型之應用程式可能能夠在不損害使用者體驗的情況下容忍相對較高延遲，而線上串流或網頁瀏覽應用程式可歸因於其時間敏感及互動性質而較不能容忍潛時。

所說明架構10亦包括調適模組38，調適模組38經組配以在經由NIC 16之通訊期間進行對無線頻道之速率調適及/或功率調適。舉例而言，頻道察知速率調適解決方案可使用由無線卡收集之信號強度量測以幫助選擇傳輸速率。此外，可利用頻道互逆性以獲得頻道資訊，使得該資訊可用於傳輸器卻不會招致RTS/CTS(請求發送/接受發送)額外負荷。另外，功率調適解決方案可能在每一資料傳輸 之前執行RTS/CTS訊框交換，且接著選擇用於後續資料訊框傳輸的PHY(實體層)模式與傳輸功率位準之最具能量效率的組合以便節省能量。亦可使用其他此等「微層級」速率及/或功率調適技術。因此，調適模組38可進一步改良能量效率而超出由所說明預測模組24及工作排程器18提供之效率。

圖2展示排程工作之方法40。方法40可實施為儲存於機器或電腦可讀儲存媒體(諸如，隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可規劃ROM(PROM)、韌體、快閃記憶體，等等)、可組配邏輯(諸如，可規劃邏輯陣列(PLA)、場可規劃閘陣列(FPGA)、複合可規劃邏輯器件(CPLD))、使用電路技術之固定功能性邏輯硬體(諸如，特殊應用積體電路(ASIC)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或電晶體間邏輯(TTL)技術)或其任何組合中之邏輯指令集。舉例而言，可以一或多個程式設計語言(包括物件導向式程式設計語言(諸如，Java、Smalltalk、C++或其類似者)及習知程序性程式設計語言(諸如，「C」程式設計語言或類似程式設計語言))之任何組合來撰寫用以進行方法40中所示之操作的電腦程式碼。

所說明處理區塊42提供接收工作請求，其中可在區塊44處獲得針對工作請求之QoS資訊。如已提及，工作請求可能涉及用於應用程式之無線通訊(例如，傳輸及/或接收)，該應用程式諸如檔案同步應用程式、備份應用程式、週期性電子郵件更新應用程式或能夠容忍延遲而對使 用者體驗不具有負面影響的其他「背景」應用程式。可在區塊46處作出關於QoS資訊是否指示工作請求為緊急的之判定。若是，則可在區塊48處立即排程工作以進行經由無線頻道之通訊，其亦可提供在微層級下之速率及/或功率調適，如已論述。否則，所說明區塊50設定QoS計時器且獲得頻道條件預測。如已提及，頻道條件預測可考量廣泛多種因素，諸如，平台行動性、SNR、RSS、壅塞等級資訊、波動等級資訊，等等。

可在區塊52處作出關於頻道條件是否相對良好(例如，無線頻道之輸送量高於特定臨限值)之判定。若是，則可在區塊48處對工作進行排程以用於經由無線頻道之通訊。否則，所說明區塊54判定QoS計時器是否已到期。若QoS計時器已到期，則可在區塊48處對工作進行排程以用於經由無線頻道之通訊。若QoS計時器尚未到期，則可在區塊56處將延遲強加於工作相關通訊中。儘管未予以明確地展示，但亦可在判定頻道條件已劣化的情況下終止通訊(例如，在傳輸及/或接收中間時)，其中可在頻道條件改良時重新開始通訊。另外，所說明解決方案可取決於情形(例如，跳頻)而應用於一個或多個無線頻道。

現在轉向圖3，展示行動平台60。平台60可為具有計算功能性(例如，個人數位助理/PDA、膝上型電腦、智慧型平板)、通訊功能性(例如，無線智慧型手機)、成像功能性、媒體播放功能性(例如，智慧型電視/TV)或其任何組合(例如，行動網際網路器件/MID)之行動器件之部件。 在所說明實例中，平台60包括一電池62、一處理器64、一整合式記憶體控制器(IMC)66、一輸入輸出(IO)模組68、系統記憶體70、一網路控制器(例如，網路介面控制器/NIC)72、一音訊IO器件74、一或多個行動性感測器(例如，加速計、迴轉儀、羅盤)76及一固態磁碟(SSD)78。可包括具有一或若干處理器核心80之一核心區的處理器64可使用功率管理單元(PMU)81以基於效能及/或功率管理影響而將其核心80及其他平台組件置於一或多個作用中狀態及/或睡眠(例如，低功率)狀態。

有時被稱作晶片組之南橋(Southbridge)或南複合體(South Complex)之所說明IO模組68充當主機控制器且與網路控制器72通訊，其可出於廣泛多種用途提供平台外通訊功能性，該等用途諸如，蜂巢式電話(例如，W-CDMA(UMTS)、CDMA2000(IS-856/IS-2000)，等等)、WiFi(無線保真度，例如，電氣與電子工程師學會/IEEE 802.11-2007、無線區域網路/LAN媒體存取控制(MAC)及PHY規範)、4GLTE(第四代長期演進)、藍芽(Bluetooth)(例如，IEEE 802.15.1-2005、無線個人區域網路)、WiMax(例如，IEEE 802.16-2004、LAN/MAN寬頻帶無線LANS)、全球定位系統(GPS)、展頻(例如，90MHz)，及其他射頻(RF)電話用途。IO模組68亦可包括用以支援此功能性之一或多個無線硬體電路區塊。儘管處理器64及IO模組68被說明為分離區塊，但處理器64及IO模組68可經實施為同一半導體晶粒上之系統單晶片(SoC)。

處理器64之所說明核心80經組配以執行頻道察知邏輯82，頻道察知邏輯82可判定用於與執行於平台60上之應用程式相關聯的工作之QoS資訊，判定針對平台60之無線頻道之條件預測，且至少部分地基於QoS資訊及條件預測而對工作進行排程以用於經由無線頻道之通訊。在一實例中，對工作進行排程包括在條件預測指示無線頻道之輸送量低於一臨限值的情況下將延遲強加於通訊中，且該延遲遵照QoS資訊之潛時約束。因此，頻道察知邏輯82可針對諸如檔案同步應用程式、備份應用程式、週期性電子郵件更新應用程式及能夠容忍延遲而不損害使用者體驗之其他背景應用程式之應用程式實施工作排程器18及預測模組24(圖1)。

因此，本文所描述之技術可監視及預測在執行時間之頻道條件，且基於頻道條件及QoS約束兩者而對檔案同步類型之應用程式進行排程。此途徑可特別有用於在幾毫秒以上的時間(例如，長於微層級調適時間週期)中呈持續不變形式的頻道條件。此外，可藉由在頻道條件相對良好時機會性地對工作進行排程，因此快速地完成工作且使平台及/或網路控制器能夠進入較深低功率狀態而最大化能量節省。因此，可在對使用者體驗不具有負面影響的情況下最佳化平台能量效率。在行動平台使用者經由雲端計算基礎架構及/或區域網路而儲存及擷取視訊、音樂、相片或其他內容的設定中，此解決方案可特別有利。

因此，實施例可包括一種行動平台，該行動平台 具有一電池，其用以將電力供應至該行動平台；及一應用程式介面，其用以判定用於關聯於一應用程式之一工作之QoS資訊。該行動平台亦可具有：一預測模組，其用以判定針對該行動平台之一無線頻道之一條件預測；及一排程器，其用以至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於經由該無線頻道之通訊。

實施例亦可包括一種裝置，該裝置具有：一應用程式介面，其用以判定用於關聯於一應用程式之一工作之QoS資訊；及一預測模組，其用以判定針對一行動平台之一無線頻道之一條件預測。該裝置亦可具有一排程器，該排程器用以至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於經由該無線頻道之通訊。

實施例亦可涉及一種方法，其中判定用於關聯於一應用程式之一工作之QoS資訊，且判定針對一行動平台之一無線頻道之一條件預測。該方法亦可提供：至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於經由該無線頻道之通訊。

實施例亦可包括至少一機器可讀儲存媒體，其具有一指令集，該等指令在由至少一處理器執行時使一行動平台判定用於關聯於一應用程式之一工作之QoS資訊。該等指令在經執行時亦可使該行動平台至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於經由該無線頻道之通訊。

本發明之實施例可適用於供所有類型之半導體 積體電路「IC」晶片使用。此等IC晶片之實例包括(但不限於)處理器、控制器、晶片組組件、可規劃邏輯陣列(PLA)、記憶體晶片、網路晶片、系統單晶片(SoC)、SSD/NAND控制器ASIC，及其類似者。另外，在一些圖式中，信號導體線係用線來表示。一些線可不同以指示更多構成信號路徑，可具有數字標籤以指示構成信號路徑之數目，及/或可在一或多個末端處具有箭頭以指示主要資訊流方向。然而，不應以限制性方式來解釋此。實情為，可結合一或多個例示性實施例來使用此添加之細節，以促進對電路之較容易理解。任何所表示信號線(無論是否具有額外資訊)實際上皆可包含可在多個方向上行進且可用任何合適類型之信號方案實施的一或多個信號，例如，用差分對、光纖線及/或單端線實施之數位或類比線。

可已給出實例大小/模型/值/範圍，但本發明之實施例不限於此。隨著製造技術(例如，光微影)隨著時間推移而成熟，預期可製造大小更小之器件。另外，至IC晶片及其他組件之熟知電力/接地連接可能或可能不在圖內展示，以實現說明及論述之簡單性，且以便不混淆本發明之實施例之某些態樣。另外，為了避免混淆本發明之實施例，且亦鑒於關於此等方塊圖配置之實施之具體細節高度取決於將實施該實施例之平台(亦即，此等具體細節應完全在熟習此項技術者之能力範圍內)，配置可以方塊圖形式予以展示。在闡述特定細節(例如，電路)以便描述本發明之實例實施例的情況下，對於熟習此項技術者應顯而易見，可在不 具有此等特定細節或具有此等特定細節之變化的情況下實踐本發明之實施例。因此，描述應被視為說明性的而非限制性的。

術語「耦接」可在本文中用以指在討論中的組件之間的任何類型之關係(直接或間接)，且可應用於電氣、機械、流體、光學、電磁、機電或其他連接。另外，術語「第一」、「第二」等等在本文中僅用以促進論述，且除非另有指示，否則不帶有特定時間或年代順序意義。

熟習此項技術者應自前述描述瞭解，可以多種形式實施本發明之實施例之廣泛技術。因此，雖然本發明之實施例已結合其特定實例予以描述，但本發明之實施例之真正範疇不應限於此，此係因為熟習此項技術者在研究圖式、說明書及以下申請專利範圍之後將顯而易見其他修改。

10‧‧‧工作排程架構

12‧‧‧應用程式層

14‧‧‧工作

16‧‧‧網路介面控制器(NIC)

18‧‧‧工作排程器

20‧‧‧應用程式介面

22‧‧‧服務品質(QoS)資訊

24‧‧‧預測模組

26‧‧‧條件預測

28‧‧‧排程決策

30‧‧‧作業系統(OS)

32‧‧‧信號資訊

34‧‧‧行動性資訊

36‧‧‧感測器

38‧‧‧調適模組

Claims (20)

1. 一種行動平台，其包含：一電池，其用以將電力供應至該行動平台；一應用程式介面，其用以判定用於關聯於一應用程式之一工作的服務品質(QoS)資訊；一預測電路，其用以判定針對該行動平台之一無線頻道之一條件預測；一排程器，其用以至少部分地基於該QoS資訊及由該預測電路所判定之該條件預測而對該工作進行排程以用於在該無線頻道上之通訊；以及一網路介面控制器，其中該預測電路用以自該網路介面控制器接收包括信雜比(SNR)資訊、所接收信號強度(RSS)資訊、壅塞等級資訊及波動等級資訊中之一或多者的信號資訊，且其中該條件預測是要至少部分地基於該信號資訊而被判定。
2. 如請求項1之行動平台，其中該排程器用以在若該條件預測指示出該無線頻道之一輸送量低於一臨限值時將一延遲強加於該通訊中，且該延遲遵照該QoS資訊之一潛時約束。
3. 如請求項1之行動平台，其進一步包括一或多個感測器，其中該預測電路用以自該等一或多個感測器中之至少一者接收行動性資訊，且其中該條件預測是要至少部分地基於該行動性資訊而被判定。
4. 如請求項1之行動平台，其中該工作將與一檔案同步應用程式、一備份應用程式及一週期性電子郵件更新應用程式中之一或多者相關聯。
5. 如請求項1之行動平台，其進一步包括一調適模組，該調適模組用以在該通訊期間進行用於該無線頻道的速率調適及功率調適中之一或多者。
6. 一種用於工作排程之裝置，其包含：一應用程式介面，其用以判定用於關聯於一應用程式之一工作的服務品質(QoS)資訊；一預測電路，其用以判定針對一行動平台之一無線頻道之一條件預測；以及一排程器，其用以至少部分地基於該QoS資訊及由該預測電路所判定之該條件預測而對該工作進行排程以用於在該無線頻道上之通訊，其中該預測電路用以自一網路介面控制器接收包括信雜比(SNR)資訊、所接收信號強度(RSS)資訊、壅塞等級資訊及波動等級資訊中之一或多者的信號資訊，且其中該條件預測是要至少部分地基於該信號資訊而被判定。
7. 如請求項6之裝置，其中該排程器用以在若該條件預測指示出該無線頻道之一輸送量低於一臨限值時將一延遲強加於該通訊中，且該延遲遵照該QoS資訊之一潛時約束。
8. 如請求項6之裝置，其中該預測電路用以自該行動平台 之一或多個感測器接收行動性資訊，其中該條件預測是要至少部分地基於該行動性資訊而被判定。
9. 如請求項6之裝置，其中該工作用以與一檔案同步應用程式、一備份應用程式及一週期性電子郵件更新應用程式中之一或多者相關聯。
10. 如請求項6之裝置，其進一步包括一調適模組，該調適模組用以在該通訊期間進行用於該無線頻道的速率調適及功率調適中之一或多者。
11. 一種用於工作排程之方法，其包含下列步驟：判定用於關聯於一應用程式之一工作的服務品質(QoS)資訊；判定針對一行動平台之一無線頻道之一條件預測；至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於在該無線頻道上之通訊；以及自一網路介面控制器接收包括信雜比(SNR)資訊、所接收信號強度(RSS)資訊、壅塞等級資訊及波動等級資訊中之一或多者的信號資訊，其中該條件預測至少部分地基於該信號資訊而被判定。
12. 如請求項11之方法，其中對該工作進行排程之步驟包括在若該條件預測指示出該無線頻道之一輸送量低於一臨限值時將一延遲強加於該通訊中，且該延遲遵照該QoS資訊之一潛時約束。
13. 如請求項11之方法，其進一步包括自該行動平台上之一或多個感測器接收行動性資訊的步驟，其中該條件預 測至少部分地基於該行動性資訊而被判定。
14. 如請求項11之方法，其中該工作係與一檔案同步應用程式、一備份應用程式及一週期性電子郵件更新應用程式中之一或多者相關聯。
15. 如請求項11之方法，其進一步包括在該通訊期間進行用於該無線頻道的速率調適及功率調適中之一或多者。
16. 一種機器可讀儲存媒體，其包括含有一指令集之至少一機器可讀儲存媒體，該等指令在由至少一處理器執行時致使一行動平台用以：判定用於關聯於一應用程式之一工作的服務品質(QoS)資訊；判定針對該行動平台之一無線頻道之一條件預測；至少部分地基於該QoS資訊及該條件預測而對該工作進行排程以用於在該無線頻道上之通訊；以及自一網路介面控制器接收包括信雜比(SNR)資訊、所接收信號強度(RSS)資訊、壅塞等級資訊及波動等級資訊中之一或多者的信號資訊，且其中該條件預測將至少部分地基於該信號資訊而被判定。
17. 如請求項16之機器可讀儲存媒體，其中該等指令在經執行時致使該行動平台在若該條件預測指示出該無線頻道之一輸送量低於一臨限值時將一延遲強加於該通訊中，且該延遲遵照該QoS資訊之一潛時約束。
18. 如請求項16之機器可讀儲存媒體，其中該等指令在經執行時致使該行動平台用以自該行動平台之一或多個 感測器接收行動性資訊，其中該條件預測是要至少部分地基於該行動性資訊而被判定。
19. 如請求項16之機器可讀儲存媒體，其中該工作用以與一檔案同步應用程式、一備份應用程式及一週期性電子郵件更新應用程式中之一或多者相關聯。
20. 如請求項16之機器可讀儲存媒體，其中該等指令在經執行時進一步致使該行動平台在該通訊期間進行用於該無線頻道的速率調適及功率調適中之一或多者。