動態功能劃分的制作方法
【專利說明】動態功能劃分
[0001] 背景
[0002] 微電電路系統持續實現越來越復雜的功能。在許多實現中，采用專用微電電路系 統來形成專用傳感器節點和主處理器（例如，無線（或通過線纜）耦合至一個或多個處理 單元的傳感器）的特定配置。然而，環境條件可能使得該特定配置在操作期間是次優的。例 如，在給定場景中，對遠程傳感器可用的功率和通信帶寬可能與原始設計時所預想的不同 (例如更多功率但更少帶寬）。由此，如果遠程傳感器與中央數據處理子系統之間的功能針 對可用功率、熱環境和通信能力被更好地優化（例如，以增加遠程傳感器處的數據預處理 以及以減少或以其他方式改變傳感器與中央系統之間的通信要求），包括此類遠程傳感器 的系統可在操作環境中更好地執行。此外，這些因素隨著時間改變，所以沒有一種靜態設計 將針對所有的操作環境。現有系統不提供用于在中央數據處理子系統與一個或多個遠程傳 感器之間的功能的動態劃分。
[0003] 概述
[0004] 本文描述并且要求保護的各實現通過提供一種基于可用通信能力（諸如數據話 務、擁塞、噪聲等）在各個遠程傳感器節點與處理子系統之間動態劃分或分配功能的系統 來解決上述問題。冗余功能位于處理子系統以及各個遠程傳感器節點中的每一者處，并且 每一傳感器節點與處理子系統協調以確定執行特定功能的位置（例如，在處理子系統處還 是在傳感器節點處）。
[0005] 提供本
【發明內容】
是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一 些概念。本
【發明內容】
并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于 限制所要求保護主題的范圍。
[0006] 此處還描述和列舉了其他實現。
【附圖說明】
[0007] 圖1解說了采用動態功能劃分的傳感器節點和處理子系統的示例系統。
[0008] 圖2解說了通過動態功能劃分來利用大通信帶寬的示例傳感器節點和示例處理 子系統。
[0009] 圖3解說了通過動態功能劃分來利用小通信帶寬的示例傳感器節點和示例處理 子系統。
[0010] 圖4解說了從傳感器節點的角度用于動態劃分功能的操作。
[0011] 圖5解說了從處理子系統的角度用于動態劃分功能的示例操作。
[0012] 圖6解說了可以對實現所描述的技術有用的示例系統。
[0013] 圖7解說了可用于實現所描述的技術的另一示例傳感器節點。
[0014] 詳細描述
[0015] 在一個示例環境中，多個傳感器節點遍及環境來分布，從而將感測到的數據報告 給處理子系統。例如，交通相機可以遍及城市中心來分布，從而將流傳輸的視頻或靜態圖像 傳送給交通中心以用于監視城市中的機動車流和通勤情況。交通中心可以使用這些交通信 息來調整交通信號頻率、部署緊急人員等。交通中心還經由交通網站或電視廣播來提供此 類交通信息。然而，應當理解，也可在所述技術的范圍內采用其他類型的傳感器節點和處理 子系統，包括但不限于，控制臺游戲環境中的相機和話筒、制造環境中的化學檢測器、安全 環境中的話筒和紅外相機、泵站中的壓力傳感器等。
[0016] 本文所公開的系統實現包括多個傳感器節點以及處理來自傳感器節點的傳感器 數據的處理子系統。此類系統可被配置成基于各個工作條件和參數來容適來自各個傳感器 節點前往處理子系統的大量傳感器數據。在一示例實現中，在傳感器節點經由無線通信網 絡與處理子系統通信的情況下，可用于處理子系統與傳感器節點之間的通信的帶寬可以取 決于無線接口條件而顯著改變。在此類實現中，可用帶寬可基于各種工作條件來改變，諸 如無線網絡上可用的最大帶寬、影響網絡的干擾量、要傳送的傳感器數據量、數據傳輸的頻 率、應用于所傳達數據的電平等。
[0017] 為了考慮到通信中的這一可變性，傳感器節點可以在將傳感器數據傳送給處理子 系統之前改變其對傳感器數據執行的預處理量。在一種實現中，傳感器節點和處理子系統 兩者采用補充預處理功能，該補充預處理功能可以在處理子系統與個體傳感器節點之間動 態分配。取決于可用通信帶寬，系統可以選擇它們自己在傳感器節點上對傳感器數據執行 或多或少的預處理，從而調節任何給定時間所要求的無線帶寬的量。
[0018] 圖1解說了采用動態功能劃分的傳感器節點（例如，交通相機102)和處理子系統 (例如，機動車交通監視子系統104)的示例系統100。在圖1中，關于交通監視系統來描繪 和描述系統100,但此類系統可以用于其他應用，包括安全監視、化學處理監視、天氣監視、 游戲、醫療處理等。
[0019] 在所解說的示例中，機動車交通監視子系統104用于接收和處理接收自各個交通 相機102的傳感器數據。通信信道（由無線連接106解說）取決于系統需求可以是有線的 (包括數字或模擬信令）或無線的（包括射頻或光信令）。在一些實現中，用于一個傳感器 節點的通信信道可以是無線的，而用于另一傳感器節點的通信信道可以是有線的。相應地， 對任何個體傳感器節點的動態劃分可以獨立于用于另一個體傳感器節點的動態劃分。然 而，這一特征并不排除個體傳感器節點之間或之中的交互，如下文更詳細地描述的。
[0020] 盡管機動車交通監視子系統104和交通相機102可以由分立組件來實現，但可對 動態功能劃分做出貢獻的一種技術被稱為片上系統（SOC)，其中傳感器節點中的大部分或 全部組件被集成到集成電路（1C)中，該集成電路可包含但不限于數字、模擬、混合信號、 光、射頻、中央處理單元、預處理器和存儲器組件。通過將此類傳感器組件與個體預處理器 (例如，圖像和視頻預處理加速器、語音/音頻預處理器、數字信號處理器OSP)、通信監視 器、功率監視器、運動檢測器等）和其他組件集成，個體傳感器節點可以提供廣泛選擇的功 能，這些功能取決于上下文可以由傳感器節點執行或者被卸載到機動車交通監視104。所述 技術可動態地調節此類功能在這些設備之間和之中的分配。
[0021] 在一個示例中，交通相機102正在監視貫穿城市中心的機動車交通，并且將視頻 數據傳送回機動車交通監視子系統104以供由交通控制者、電視和無線電新聞人員等審 閱。此類交通監視系統的通信要求可以是重要的，因為多個交通相機102所捕捉的越高的 分辨率以及越高的幀速率可導致每秒由每一相機傳達給機動車交通監視子系統104的大 量視頻數據。在一種實現中，單個視頻數據幀可包含數百千字節的圖像數據（這取決于圖 像的分辨率），并且視頻幀通常以大約每秒30幀來傳送，雖然分辨率和幀速率兩者均可改 變。相應地，盡管用于視頻壓縮的各種技術可用，但可以采用0. 7Mbps和2000Mbps之間的 傳輸比特率以用于不同的分辨率和幀速率。另外，許多視頻系統被配置成將25%的可用帶 寬作為未被使用來分配以允許視頻數據的偶爾突發以及其他通信應用，諸如VoIP和其他 側信道通信。這些因素可以通過在傳感器節點處對各個預處理功能的動態劃分來容適（包 括壓縮、消噪、平滑化、空間歸一化等）以增大或減小個體傳感器節點在任何特定時間點的 帶寬要求。
[0022] 作為進一步的解說，假定交通相機108、110、112和114分布在城市中心中的不同 交叉口處。每一交通相機初始地被配置成以25fps和720x480的分辨率將其視頻傳送給機 動車交通監視子系統104,從而要求用于原始視頻數據的750-1000kbps的帶寬范圍。如果 交通相機108檢測到丟失的分組或擁塞或受約束帶寬的其他證據，則交通相機可以啟用其 預處理加速度計中的一者或多者以壓縮視頻流以供對可用帶寬的更好使用。壓縮的示例可 包括無損壓縮、有損壓縮、空間圖像壓縮、時間運動補償等。
[0023] 例如，交通相機108可位于繁忙的交叉口處。由此，響應于檢測到網絡擁塞，交通 相機108可以執行有損空間圖像壓縮以降低其帶寬需要同時維護可接受的保真度損失（例 如，所傳送的視頻數據可以采用較低的分辨率水平或較高的有損壓縮水平但仍然可接受用 于交通監視目的）。作為對比，交通相機110可位于不太繁忙的交叉口處，并且因此由交通 相機110在交叉口處捕捉到的許多幀展現出與彼此較少的差異。由此，交通相機110可以 選擇時間運動壓縮預處理器以降低其通信要求來取代交通相機108所使用的空間圖像壓 縮預處理器。此外，交通相機112未經歷帶寬約束并且因此繼續將原始視頻數據傳送給機 動車交通監視子系統104而其本身不作任何預處理。可由每一交通相機考慮的其他因素可 包括而不限于，幾點鐘、日期、可用功率、由機動車交通監視子系統104指定的參數（例如， 期望分辨率或幀速率）等。在這一上下文中，個體交通相機可在個體的基礎上取決于圖像 內容、可用帶寬、可用功率、以及由每一交通相機標識的其他因素來動態地在多個預處理器 之中進行選擇。
[0024] 此外，在傳感器節點處略去某些功能（經由動態劃分）的情況下，該功能可以由 機動車交通監視子系統104處的補充預處理器來提供。例如，如果交通相機108從其對所 捕捉的視頻的預處理中略去消噪功能，則機動車交通監視子系統104可以因此啟用在通信 信道的它這側處的消噪預處理器以改善視頻質量。在一種實現中，機動車交通監視子系統 104和個體交通相機關于