一种功率敏感无线设备的电源管理技术的制作方法

相关申请的交叉引用以及有效申请日期的应得权利

本申请要求2016年7月18日提交、标题为““powermanagementtechniquesforpowersensitivewirelessdevice””(代理人案卷号110729-8054.us00)的美国临时申请62/363,784的权益和优先权，其全部内容通过引用被并入本文。

本公开一般涉及电子通信，更具体地，涉及功率敏感无线设备的功率管理技术。

背景技术：

随着无线网络，传感器技术和互联网的新兴技术的不断增长，对采用这些技术的需求日益增长，以为消费者实现廉价、便利、低维护和可靠的产品和服务。这与在无线网络电路之外配备有传感器并且在电池电力上操作的无线数字相机特别相关，例如电池供电的家庭安全相机。

因此，期望提供降低功率敏感无线设备的功耗的方法和装置。

附图说明

本实施例通过示例的方式示出，并不意图受附图的限制。

图1是其中可以实现一些实施例的代表性计算机网络环境；

图2是示出根据一些实施例的配备有次级处理器的功率敏感无线设备的高层功能框图；

图3是示出根据一些实施例的基于便携式设备的位置来改变功率敏感设备的功率状态的具体示例的某些实现细节的功能图；

图4是示出根据一些实施例的基于便携式设备的位置来改变功率敏感设备的功率状态的方法的流程图；

图5是根据一些实施例的无线传感器从基站发送的确认(ack)分组接收信标信息的时序图；

图6是根据一些实施例的无线传感器从基站接收到在确认(ack)分组已经被发送之后的非预定信标分组的时序图；

图7是根据一些实施例的用于确定用于减少同步计算的时钟漂移的估计的时序图；

图8是示出根据一些实施例的用于确定用于减少同步计算中的频率漂移的估计的方法的流程图；

图9是示出根据一些实施例的可以由基站实现的ieee1588同步的高层功能框图；

图10是示出根据一些实施例的可以由基站实现的ieee1588中定义的精确时间协议的图；

图11是示出根据一些实施例的基于人在地理围栏内或外的监测过程的开始和停止的示例图；

图12是示出根据一些实施例的与三种不同运动状态相对应的三种不同功率状态的示例图；

图13是示出根据一些实施例的在地图上绘制的地理围栏的示例图；

图14是示出根据一些实施例的基于便携式设备应用的用户如何移动的位置序列的示例图；

图15是示出根据一些实施例的向远程服务器发送位置变化检测消息的远程蜂窝通信系统的示例图；

图16是示出根据一些实施例的用于识别便携式设备的位置的蜂窝式塔台三角测量的示例图；

图17是示出根据一些实施例的蜂窝式塔台及来自塔台的范围和扇区的示例图；

在附图和说明书中，相同的附图标记表示相应的部分。

具体实施例

公开了用于降低功率敏感无线设备(例如在电池上操作并在无线局域网(wlan)系统中操作的数字无线相机)的功率消耗的技术。为了理解本发明，功率敏感无线设备是依赖于具有有限量的功率的电源的无线设备，例如电池。根据一些技术，当便携式设备紧邻wlan系统，用户定义的地理围栏或功率敏感无线设备时，可以降低功耗。例如，当一个人在家时，数字无线安全相机上的视频录制可以被撤防。一些技术包括滤波机制，其减少被传送到功率敏感无线设备的无线网络电路的不必要的信息。其他技术包括修改或改编ieee802.11标准以实现减少功率的结果，例如减少唤醒以接收信标的次数。此外，实现改进的同步技术，例如改进的同步精度允许减少用于接收信标的唤醒时间的持续时间。

除了其他益处之外，本文公开的实施例可以通过提供可以单独执行或组合地实现相同或更好性能的各种技术来增加电力寿命并降低功率敏感无线设备的功耗，但是无需不必要的功耗。

在下面的描述中，阐述了许多具体细节，例如具体部件、电路和用于提供本公开的透彻理解的过程的示例。而且，在下面的描述和解释的目的中，阐述了具体的命名以提供对本实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，可能不需要这些具体细节来实施本实施例。在其他情况下，公知的电路和设备以框图形式示出，以避免使本公开变得模糊。

本文所用的术语“耦合”意指直接连接到或通过一个或多个中间组件或电路连接。通过本文描述的各种总线提供的任何信号可以与其他信号进行时间复用，并且通过一个或多个公共总线提供。此外，电路元件或软件块之间的互连可以示为总线或单信号线。每个总线可以可选地是单个信号线，并且每个单个信号线可以替代地是总线，并且单个线路或总线可以表示组件之间的用于通信的无数种物理或逻辑机制中的任何一个或多个(例如，网络)。本实施例不应被解释为限于本文所描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求限定的所有实施例。

系统总览

图1是其中可以实现一些实施例的代表性计算机网络环境100。环境100包括基站110，网络130上的远程服务器以及多个功率敏感无线设备120(“功率敏感设备”)，其中示出了一个这样的设备。

基站110，其被示为在相机的“接入点(ap)”模式中操作，被与远程服务器130耦合在一起，以使得基站110可以使功率敏感设备120能够自/至远程服务器130交换数据。在一些实施例中，基站110和远程服务器130可以被无线地连接(例如，其可以包括采用ieee802.11无线网络或者基于诸如3g，3.5g，4g长期演进(lte)等的无线电话服务的数据业务网络)。支持基站110和远程服务器130之间的通信的技术可以包括以太网(例如，如ieee802.3系列标准中所描述的)和/或其他合适类型的区域网络技术，例如ieee的竞争或替代标准802.11系列标准(如wimax)。ieee802.11系列标准中的不同无线协议的示例可以包括ieee802.11a，ieee802.11b，ieee802.11n，ieee802.11ac，ieee802.11af，ieee802.11ah和ieee802.11ad。

虽然为了简单起见未示出，但是基站110可以包括一个或多个处理器，其可以是通用处理器，或者可以是应用专用集成电路，其提供算术和控制功能以在基站110上实现本文公开的技术。处理器可以包括高速缓存存储器(为简单起见未示出)以及其他存储器(例如，主存储器和/或非易失性存储器，例如硬盘驱动器或固态驱动器)。在一些示例中，使用sram实现高速缓存存储器，使用dram实现主存储器，并且使用闪存或一个或多个磁盘驱动器来实现非易失性存储器。根据一些实施例，存储器可以包括一个或多个存储器芯片或模块，并且基站110上的处理器可以执行存储在其存储器中的多个指令或程序代码。

功率敏感设备120可以无线地连接到基站110并与基站110进行通信，例如，使用ieee802.11系列标准(例如，无线lan)和/或其他合适类型的区域网络技术，例如ieee802.11系列标准(例如，wimax)的竞争或替代标准，并且可以包括任何合适的中介无线网络设备，包括例如基站、路由器、网关、集线器等。根据实施例，在功率敏感设备120和基站110之间连接的网络技术可以包括诸如公知的蓝牙通信协议或近场通信(nfc)协议之类的其他合适的无线标准。在一些实施例中，设备120和基站110之间的网络技术可以包括wlan的定制版本、蓝牙或其他合适的无线技术的定制版本。功率敏感设备120可以是任何合适的网络连接的相机(或“ip相机”)。预期配备有视频和音频记录技术的设备120的附加示例可以包括计算或移动设备，其包括例如智能电话、平板计算机、笔记本电脑、个人数字助理(pda)等。设备120的附加示例可以包括可以连接到因特网的家庭传感器(例如，运动检测传感器和温度传感器)。

应当注意，本领域的普通技术人员将会理解图1的部件仅是可以实现本实施例的计算机网络环境的一个实现，并且各种替代实施例在本实施例的范围内。例如，环境100还可以包括基站110、程服务器130和功率敏感设备120之间的中间设备(例如，交换机，路由器，集线器等)。在一些示例中，网络(示为信号线)包括因特网，基站110、功率敏感设备120和远程服务器130经该网络连接在一起。

无线网络上的多层次唤醒

在功率敏感无线设备的设计中，设备的主处理器可能大部分时间都在睡眠，并且可以使用技术(诸如wakeonwirelesslan)来唤醒，该技术允许设备(例如，相机120)从待机电源状态或省电模式远程唤醒以用于执行设备相关的操作。已经发现有多个多播广播分组到达功率敏感设备，但不应该唤醒主处理器。此外，功率敏感设备可能需要处理的许多分组，但不需要主处理器的处理功率。因此，不需要为这些类型的分组唤醒主处理器。这些和其他情况在下面详细描述。

图2是示出根据一些实施例的配备有次级处理器的功率敏感无线设备的高层功能框图200。如如图2所示，功率敏感无线设备包括主处理器210，无线网络电路220，次级处理器230和运动传感器240和其他模块260(例如，相机)。根据一个或多个实施例，组件彼此耦合或彼此通过总线250连接。

已经发现接入点(ap)将来自不同源接口的多个多播和广播传输共同转发到无线网络电路接口。这种传输的许多分组不需要被功率敏感的无线设备(例如功率敏感设备120)所听到。对于功率敏感设备120处理这些不必要的分组消耗大部分功率敏感设备的功率。例如，多播分组可能是应用层协议发现阶段的结果。此类协议的示例包括：

通用即插即用；

bonjour(苹果电脑公司的服务器搜索协议)；

多播域名系统(mdns)；和

发现和启动(dial)协议.

已经发现大多数功率敏感设备不需要收听到这些分组，例如如上所描述的。此外，由于动态主机配置协议(dhcp)或地址解析协议(arp)，可能会有多播分组。实际上，存在一些类型的分组，其不需要主处理器210来处理。例如，在执行诸如相机、蜂窝电话和个人计算机(pc)的设备上的应用中，主处理器被设计成以每秒数百万条指令(mips)的级别进行密集处理。因此，主处理器210为不必要的无线网络电路事件的唤醒并从任何省电状态或模式中退出是非常低效的。在一些实施例中，如下面将进一步详细描述的，这样的分组可以由不需要与主处理器210一样强大并因此需要主处理器210唤醒的处理器来处理。功率敏感设备可能不需要听到或处理的分组可能根据应用的不同而不同。一些示例性分组如下：

来自保活连接的定期802.11分组，其是用于发送和接收http请求/响应的单个连接，而不是为每个请求/响应对打开新的连接；

定期arp、dhcp或其他tcp/ip分组；和

不同用例的定期状态报告。

在一些实施例中，为了在功率敏感无线设备120处节省功率，可能具有功率影响的上层堆叠(例如，层3、层4或应用层)中的一些可以被移动到无线网络电路220或者任何处理器，其比主处理器210需要或消耗更少的功率，如下面进一步详细描述的。在一些实施例中，第二处理器(例如次级处理器230)，其是比主处理器210功率更低的处理器，被添加到功率敏感设备120，同样将在下面进一步详细描述。应当注意，将上层堆栈处理移动到无线网络电路220和添加次级处理器230可以在一些实施例中单独地实现或者在其他实施例中进行组合。应该进一步注意的是，使上层堆栈移动到无线网络电路220或到第二处理器可以在基站110或远程服务器130处或其任何组合被发起。

在一些实施例中，处理器被添加到功率敏感设备，例如次级处理器230。次级处理器230具有与网络电路220和主处理器210两者的接口。此外，次级处理器230本身处理分组，并且还被配置为基于某些标准来决定哪些分组不需要主处理器210的唤醒，诸如分组是否表示无线网络电路事件。因此，在一些实施例中，无线网络电路220可以被配置为在接收到分组时决定哪些分组要发送到主处理器210以及哪些分组要发送到次级处理器230。

在一些实施例中，主处理器210被配置为学习哪些分组是不必要的，例如采用机器学习算法。由于主处理器210学习哪些分组是不必要的，所以主处理器210还可以被配置为将该知识传送到网络电路220或次级处理器230。例如，不必要的分组可以被添加到不必要分组的表中并且这样的表可以从主处理器220发送到网络电路220和次级处理器230中的一个或两者。

根据其他实施例，不需要在主处理器220上执行的一些处理可以集成到已经可用的处理器中。已经观察到，诸如网络电路220的一些无线网络电路集成了用于卸载通常在主处理器210上运行的驱动器的高级risc处理器(“arm内核”)。这些arm内核可以具有足够的处理功率来处理不需要主处理器210的唤醒的分组。通常，网络电路220在最高为层2运行，并留下较高层以供主处理器220处理。然而，一些实施例包括移动一些上层处理，这使得由于网络电路220的卸载处理器，主处理器210不需要被唤醒。

基于便携式设备的位置更改功率敏感无线设备的电源状态

为了管理功率敏感设备的功率消耗，目前对于这样的设备，基于设备的选择用户(“用户”)的需要或者基于在此刻的任何其他需要来具有不同的功率设置是有益的。选择用户可以是例如wlan系统的所有者或管理员。指定这样的选择用户的方法可以是例如用户使用在用户的移动设备上运行的软件应用(例如，移动应用)并作为选择用户登录。可以通过适当的方式来识别选择用户的列表，包括例如在云服务器(例如，远程服务器130)中进行这样的指定的系统的管理员，或者通过登录到无线网络系统110的基站的管理员配置页面。例如，安全相机系统可以基于用户是否在家(例如，并且安全相机系统可以被撤防或具有较低接合度)或者用户是否不在家(并且安全相机系统需要完全或接近完全可操作)而需要不同的功率设置。

在一些实施例中，可以基于检查用户可能正在使用的便携式设备(例如，智能电话或平板计算机)的wlan关联来更改功率设置和功率敏感设备的状态，下面将更详细地讨论。在一些实施例中，功率设置和功率敏感设备的状态可以基于便携式设备的全球定位系统(gps)位置来改变，下面将进一步详细讨论。应当注意，根据实施例可以修改的功率敏感设备的功率设置包括无线功率状态、无线唤醒周期，传感相关设置或主处理器(例如，中央处理单元(cpu))设置。

关于无线网络电路220的无线相关设置，已知这种网络电路可以处于不同的功率状态。具体地，当功率敏感设备120的无线网络电路220处于睡眠模式时，网络电路220周期性地唤醒以接收信标，例如，传送业务指示消息(dtim)信标。dtim信标是通常从ap广播到使用省电模式并且包含用于信标传送的间隔设置(例如，dtim)的设备的信标。dtim是一种业务指示图(tim)，向客户端指示接入点上存在缓冲的多播/广播数据。因此，根据该技术，当功率敏感设备的网络电路处于睡眠模式，网络电路周期性地唤醒以接收信标，例如dtim信标。通常，网络电路唤醒的时间段由ap控制。ap可以基于延迟要求(例如，基于业务需求并且避免网络中的传输冲突)来改变用于通信耦合的功率敏感设备的子集的dtim。如果用户在家中或家外，延迟要求可能会不同。因此，根据一些实施例，ap可以被配置为基于从功率敏感设备接收的实时的特定延迟要求来改变功率敏感设备的dtim的定时。在一个实施例中，基于由wlan系统中的基站检测选择用户是否在与wlan系统的预定物理接近度内的结果进一步改变定时。

在一些实施例中，为了节省功率敏感设备120的功率消耗，功率敏感设备120和基站110各自被配置为在扩展睡眠模式中使用或协调，例如ieee802.11系列标准(例如，802.11v)中定义的无线网络管理(wnm)-睡眠模式，其基于检测便携式设备130的位置的结果。为此，wnm睡眠模式是扩展的省电模式，用于功率敏感设备120，其中功率敏感设备120不需要监听每个dtim信标帧，并且不需要执行其他网络相关更新。因此，根据一些实施例，扩展睡眠模式使得功率敏感设备120能够向在延长的时间段内将处于睡眠模式的基站110(或任何ap)发信号。在扩展睡眠模式下，功率敏感设备120继续与基站110相关联，但不需要从基站110接收或向基站110发送分组。应当注意，在一些实施例中，扩展睡眠模式可以与基于位置的无线设置更改组合使用，无需ap参与。

在一些实施例中，可以基于用户的位置或(例如，便携式设备的位置)来修改传感器的设置。例如，可以基于用户或便携式设备的位置来修改相机设置，例如功率敏感设备上的相机的帧速率和/或压缩比，如下面详细讨论的。同样，当人们在家时也可以修改运动检测器设置(下面将进一步详细讨论)。例如，可以基于检测到的用户或便携式设备的位置标准来禁用运动检测器或者可以改变运动检测器灵敏度。作为另一示例，可以改变运动检测器的被动红外传感器被监视的频率。根据一些实施例，在诸如红外阵列传感器的阵列传感器的情况下，除了减少采样频率以节省功率之外，还可以减少阵列传感器的数量。例如，响应于检测到选择用户处于与wlan系统的预定物理接近度内的结果，功率敏感设备可以改变功率敏感设备监视被动红外传感器的采样频率。作为另一示例，响应于检测到选择用户处于与wlan系统的预定物理接近度内的结果，功率敏感设备可以改变功率敏感设备在红外传感器中监视的多个传感器。

在一些实施例中，可以基于位置(例如，用户的便携式设备的位置)来改变功率敏感设备120的功率设置。可以参照图3来理解本发明的实施例。图3是示出根据一些实施例的基于便携式设备的位置来改变功率敏感设备的功率状态的具体示例的某些实现细节的功能图300。如上所述，在一些实施例中，可以使用gps和在用户的便携式设备340上运行的应用来检测位置，所述应用例如用于监视安全相机系统的传感器。例如，检测可以基于由选择用户的便携式设备的全球定位系统(gps)报告的选择用户的位置。

检测位置的其他各种实施例如下所述。根据一些实施例，便携式设备340上的应用通信地耦合到远程服务器130(例如，云)。同样，远程服务器130可以直接与功率敏感设备120进行通信，或者可以与住地(例如，家庭)网关或家庭ap350或传感器网关(未示出)进行通信，以改变功率敏感设备120的功率设置。在其他实施例中，便携式设备340在适当配置时可以直接与传感器网关(未示出)、家庭ap350或传感器ap(未示出)进行通信。在其他实施例中，便携式设备340可以被配置为直接与功率敏感设备120通信。在其他实施例中，属于系统用户的便携式设备340的网络电路连接可以被检测到家庭ap或家庭网关350。在这种情况下，家庭或传感器网关350指示功率敏感设备120改变功率设置。在一些实施例中，可以使用多播发现机制来检测诸如便携式设备340的低功率设备在家庭网络内(例如，与家庭ap350相关联)，并且该机制可以指示功率敏感设备120改变其功率设置。在一些实施例中，lte相关位置信息用于检测功率敏感设备120和便携式设备340的周围地区。例如，检测是基于来自选择用户的便携式设备的长期演进(lte)相关信息。基于这种检测，可以向功率敏感设备120发送指令以改变功率设置。在其他实施例中，电话应用接口可以由用户使用来指示用户期望改变功率敏感设备120的功率设置。例如，在回家时，用户可以打开他或她手机上的安全相机应用，并输入指示更改的信息，以将相机置于延长睡眠模式。作为另一示例，功率敏感设备可以从选择用户的便携式设备上的应用接收用户手动改变功率敏感设备的功率设置的指令。在另一个实施例中，功率敏感设备120上的运动检测器可以触发并开始记录。可以检测到运动相当频繁地发生，并且经常基于诸如在预定间隔中的触发事件的最大数量的阈值标准跳闸相机。用户可以被要求确认他或她是否在场所。例如，运动传感器的触发次数可以从功率敏感设备120经由基站110发送到达远程服务器130。远程服务器130可以被配置为确定运动检测次数的阈值触发器已经超出并且可以发送用于用户手机上的应用的消息来提醒用户。例如，消息可以要求用户确认他或她确实在家。然后，当知道用户在家时，远程服务器130可以通过基站110指示功率敏感设备120撤防并进入低功率模式或休眠模式以节省电池电力。

应当注意，上面公开的任何位置检测技术可以单独使用或组合使用。例如，除了多播发现之外，一个实施例可以允许gps和便携式设备340上的应用的位置检测。例如，可以基于wlan的多播发现机制进行检测。

参考图4可以理解一些实施例，图4是示出根据便携式设备340的位置改变功率敏感设备120的电源状态的方法的流程图。如上所述，可以使用各种机制(如gps、多播等)周期性地监视或检查用户的便携式设备350的位置(410)。当方法确定用户不在家(420)时，例如，使用gps确定便携式设备350不靠近功率敏感设备120，则该方法在再次检查位置(410)之前等待预定量的时间(430)。当方法确定用户在家(420)时，例如，使用gps确定便携式设备350在指定区域(例如，在基站的通信范围内，在地理围栏内)的某一接近范围内(下面进一步讨论)和/或在一些示例中是功率敏感设备120本身)，则该方法使得(例如，通过发送指令)功率敏感设备120来改变功率设置(例如，从睡眠模式唤醒)，在此之后该方法在再次检查位置(410)之前再次等待预定量的时间(450)。

在一些实施例中，位置检测机构采用地理围栏技术来实现这里介绍的省电技术。地理围栏技术允许用户定义地理围栏(即，基于多个指定地理位置点的用户定义的具有周界的虚拟围栏)。在一些示例中，例如用于基站的出厂默认模式，地理围栏可以被简单地设置为与wlan系统和/或功率敏感设备120的预定物理接近度，例如上面引入的。附加地或替代地，一些实施例提供了远程服务器和/或软件应用(例如，“移动应用”)可以采用图形用户界面(例如，显示交互式地图)来允许授权用户(例如，所有者或管理员)输入和定义他或她认为合适的地理围栏，以便具有他或她希望系统监视的可定制区域(例如，出于安全目的和/或部署在这里介绍的省电技术)。地理围栏可以实现对由虚拟围栏(例如，地理围栏)围绕的特定位置(例如，家庭)的实体的远程监控，以及对处在地理围栏内外的用户的自动检测。因此，例如，系统可被配置为根据用户是否进入或离开地理围栏，在地理围栏的区域内启动或停止跟踪移动对象。例如，当用户的移动设备在地理围栏之外时，系统可能开始跟踪指定用户的移动设备。此外，在一些实施例中，通过跟踪配备有客户端应用的便携式设备(例如，蜂窝电话)的位置并且相对于地理围栏做出决定，可以改变功率敏感设备的功率状态。例如，当相机被布防(例如，处于监视模式)时，系统可以被配置为更频繁地唤醒相机和/或减少dtim间隔。例如，图11示出了基于人是在地理围栏内还是外部的监视过程的开始和停止。

在一些实施例中，功率敏感设备的功率状态可以通过运动状态改变而改变。参考图12可以理解一个实施例。图12是示出与三种不同运动状态(例如，到达，居住和离开)相对应的三种不同功率状态的示例图。在图12所示的例子中，当具有便携式设备的用户到达地理围栏时，功率敏感设备基于到达地理围栏的用户的自动检测将功率敏感设备的功率状态改变为功率状态2。当用户在预定的最小时间内(例如，驻留)内保持在地理围栏内时，功率敏感设备自动将功率状态改变为功率状态3。当用户离开地理围栏时，功率敏感设备基于离开地理围栏的便携式设备的用户的自动检测，将功率敏感设备的功率状态改变为功率状态1。例如，功率设置可以包括第一配置文件，功耗大于第一配置文件的第二配置文件，以及功耗大于第二配置文件的功耗的第三配置文件。

在一些实施例中，确定功率敏感设备的适当功率设置包括比较便携式设备的历史位置以确定运动状态。然后，根据运动状态调整适当的功率设置。历史位置可以从机器学习技术得到，其中表示用户/便携式设备的位置的数据随着时间的推移被收集，并且统计学习技术被应用于这样的数据以识别模式。

参考图13可以理解一些实施例，图13是示出在地图上绘制的地理围栏的示例图。用户可以通过例如远程服务器或通过使用便携式设备上的应用在大的地理区域上定义地理围栏。远程服务器和/或应用为用户提供合适的用户界面，以指定地理围栏的参数。

参考图14可以理解一些实施例，图14是示出基于便携式设备应用的用户如何移动的位置序列的示例图。可以基于位置的顺序来改变功率敏感设备的电源状态。作为示例并参考图14，检测到用户在第一地理围栏(例如，位置1：办公室停车场)中，进行到第二位置(例如，位置2：靠近标记的感兴趣的位置的圆形)，进行到不同地理围栏的第三位置(例如，位置3：加油站)，然后向前(例如，位置4：用户离开地理围栏)。从检测到的位置的这种模式，可以从模式识别(例如，多半可能或者超过特定的概率)确定用户正在回家(或接近选择的地理围栏或者另一个选择的监测点)并且将要改变功率敏感设备上的功率设置(例如，将设备置于睡眠模式)。

参考图15可以理解一些实施例，图15是示出向远程服务器发送位置变化检测消息的远程蜂窝通信系统的示例图。从第三方的基站处在便携式设备接收无线电信号测量。第三方可以估计便携式设备的位置，并且通过通信网络(例如，因特网)将该位置和位置的任何后续改变传送到远程服务器。远程服务器具有到通信网络的适当接口，用于接收便携式设备的位置。当接收到位置检测数据时，如本公开所述，远程服务器可以间接地改变功率敏感设备的功率设置。

在一些实施例中，蜂窝塔三角测量被用于识别便携式设备的位置，如图16所示。三角测量是通过测量来自两个或三个不同点的接收信号的径向距离或方向来确定便携式设备的无线电发射机的位置的过程。图17是示出根据一些实施例的蜂窝式塔台及其来自塔台的范围和扇区的示例图。

使用802.11的智能无线传感器

通常已知网络电路协议802.11可在具有无线因特网接入的大多数家庭设备上使用。大多数无线上网设备都提供此协议。此外，该协议是用于功率敏感无线传感器的可用技术。包括例如：

门传感器；

窗传感器；

温度传感器；

(红外)红外运动检测传感器；和

其他功率敏感的无线传感器，其电池可能持续数月或数年。

然而，已经发现，对于这些类型的传感器，802.11功率消耗可能太高，意味着消耗的功率与传感器的操作不相关。如上所述，一个例子是唤醒主处理器210用于不需要由主处理器210的功率处理的网络电路事件。

在一些实施例中，修改标准802.11n/ac/b/g协议以类似于使用基于802.15.4的协议的传感器(例如，zigbee，zwave或蓝牙)来操作诸如网络电路220的较低功率传感器。在这种情况下，较低功率传感器是一种传感器，它比当前系统的主处理器需要较少的操作功率。虽然802.11ah可以提供一些解决方案来要求功率敏感设备120消耗更少的功率，但是这样的协议可能不容易获得，并且另外，协议可能不能提供足够的功能。

在一些实施例中，网络电路220表现为不依赖于接收信标的802.11传感器。相反，网络电路220发起通信并且要求来自ap(例如，基站110)的适当信息。网络电路220请求的适当信息的示例包括业务指示图(tim)，网络电路220可从该业务指示映射(tim)确定ap是否具有存在的缓冲帧。作为另一示例，实施例采用经修改的ieee802.11标准，使得用于维护与功率敏感设备的连接的对信标接收的依赖性被减少或消除。

而且，在一些实施例中，为了降低功耗，网络电路220可以根据需要向ap询问定时同步数据。例如，在安全无线相机环境中，当网络电路220具有数据(例如，要上传到远程服务器130的视频)时，网络电路220可以向基站110发送数据，并且可以在发送数据期间向基站110指示它正在为该网络电路220在特殊信标中寻找tim。具有网络电路的功率敏感设备(例如，功率敏感无线设备120)在发送这样的数据之后保持清醒并且ap(例如，基站110)知道在接收到数据之后立即发送分组。在其他实施例中，关于功率敏感设备120和基站110之间的同步，基站110可以将定时同步功能(tsf)集成到确认(ack)下行链路数据分组中。使用tsf来实现定时同步是本领域公知的，这里不需要描述。应当注意，在一些实施例中，ap可以被配置为发送仅用于与功率敏感设备120同步的分组。

在其他实施例中，为了降低功率敏感设备120的功率消耗，设备120被配置为依赖于ap将分组封装在ip中并将这样的封装分组发送到适当的目的地，例如，远程服务器130。在一些实施例中，ap将ip地址分配给客户端并代表功率敏感设备120执行封装。例如，基站110可以将ip地址分配给功率敏感设备120，并且可以封装表示功率敏感设备120捕获并发送到基站110的视频的分组。ap也可以执行诸如tcp/ip或udp/ip的标准无线相关协议，客户端可能需要在预定的附近区域(例如，在家庭内)与其他设备或向外部设备通信。在一些情况下，功率敏感设备120可能需要使用因特网协议(ip)。为了节省功耗，可以将设备120配置为使用为传感器定义的ip报头压缩。使用ip报头压缩可以减少总字节数，减少发送或接收的字节数，从而节省功耗。在另一个实施例中，功率敏感设备120可以获得ip地址，然后将这样的ip地址存储预定的时间长度，从而通过不必重新发送ip地址来降低功率。在其他实施例中，功率敏感设备120可以基于先前存储在设备120中的信息或基于该设备唯一的信息的散列函数来计算ip地址。

在一些实施例中，功率敏感设备120期望接收非调度信标，而不是接收周期性发送的信标。这里，设备可以在预定时间或取决于标准的时间唤醒并接收信标。根据一些实施例，功率敏感设备120被配置为决定是否使用嵌入在信标中的tlm信息并且退出省电。在其他实施例中，功率敏感设备120可以被配置为按预定的、规则的时间退出省电。或者，在其他实施例中，功率敏感设备120可以被配置为根据基于设备120的检测到的电池状态的时间表来退出或进入功率节省。例如，如果电池状态低于一阈值，功率敏感设备120可以进入省电模式。在其他实施例中，通过将适当信息集成到在信标、ack分组或管理分组中定义的对应字段中，可以将唤醒行为(例如，dtim)传送到设备120。

可以参考图5来理解本发明的实施例，图5是无线传感器从由基站发送的确认(ack)分组接收信标信息的时序图500。传感器(例如，电池供电的无线相机)醒来。例如，它可能已经从运动检测传感器接收到运动触发，以使相机开始记录视频数据。在唤醒后的某个时刻，传感器向ap(例如，基站)发送数据。在接收到数据后，ap向传感器发送确认(ack)，其中附加信息已添加到ack。这种添加信息的示例包括：tsf、dtim、tim和其他相关信标信息。

可以参考图6来理解本发明的实施例，图6是在已经发送了确认(ack)分组之后无线传感器从基站接收到非调度信标分组的时序图。在该示例中，传感器(例如，电池供电的无线相机)唤醒，并且如图5所示，向ap(例如，基站)发送数据。在接收到数据后，ap向传感器发送确认(ack)。ap被配置为在向这种传感器发送ack之后向该特定传感器发送信标。在传感器侧，传感器被配置为在发送数据之后保持唤醒一段预定时间，以确保其保持清醒足够长以接收来自ap的任何信标。信标包含传感器的标准信标相关信息，例如传感器进入和退出唤醒模式的标准。收到信标后，传感器会相应地调整其功率设置。例如，在将视频记录发送到基站110之后，功率敏感设备120可以经由信标接收信息以进入睡眠模式。例如，远程服务器130可能已经接收到来自用户的指令，此时不需要记录相机的视频，这导致远程服务器130经由用于相机的信标指令进入睡眠模式。

在一些实施例中，功率敏感设备120的功耗被ap110减少，其被配置为改善管理从ap110到功率敏感设备120的通信。根据一些实施例，ap110被配置的一种方式是将功率敏感设备120的分组保持为比其他802.11设备的分组长。然后，ap110可以在单个聚合发送中发送分组，而不是使得功率敏感设备120在多个传输上接收分组时消耗功率。关于保持针对功率敏感设备120的分组，ap110可以以下参数之一进行配置：

没有超时；或

预定的非常长的超时(例如，比ieee802.11系列标准中提供的超时还要长的预定超时)。

与先前讨论的类似，根据一些实施例，ap110可以使用ack、信标或任何其他ap110或功率敏感设备120发起的通信来将其想要发送的信息集成到功率敏感设备120或向功率敏感设备120指示或建议该设备需要从其当前的低功率状态退出。随后，当功率敏感设备120退出低功率状态时，ap110基于诸如功率敏感设备120的识别的某些标准确保功率敏感设备120的分组被分配最高优先级或比去往其他无线设备的某些分组更高的最高优先级之一。例如，在一些实施例中，现有队列可被ap110清除，导致功率敏感设备120的分组比不具有优先级的传输更快。该技术通过减少针对功率敏感设备120的分组的传输次数来降低功耗。

实施例包括ap110采用的如下其他技术。在一些实施例中，ap110可以为功率敏感设备120创建单独的队列。在其他实施例中，信标、管理或某种其他类型的较高优先级队列可以被建立并将其用于功率敏感设备120。在其他实施例中，某些802.11参数(例如，退避过程和能量检测(ed))可以被忽略，或者可以被分配给下行链路分组的最激进的数量，一旦功率敏感设备120退出省电状态，其转入到功率敏感设备120。例如，ap110可以被配置，以使得可以将短帧间空间(sifs)和pcf帧间间隔(pifs)用作等待空闲信道的退避过程，并且可以将ed增加到更高的数量。以这种方式，通过忽略分组或通过较早地发送分组来降低功耗。例如，ap110通常遵从计数器，计数器通常分配0和15之间的随机数。在示例实现中，ap可以选择0到4之间的数字，例如更激进的分配，使得这些分组更快地发出去，它们都很短，因为它们包含一个字节的信息。ed增加到更高数量的例子如下。一些实施例包括能量阈值，使得如果检测到的信道的能量高于阈值，则该信道被认为是繁忙的。因此，通过增加功率敏感设备的阈值，由于分组很短，传输成功的可能性很大。注意，即使传输不成功，由于分组大小较短，所以重传也具有成功发送的高可能性。

为了节省功率敏感设备120上的功率消耗，一些实施例为功率敏感设备120、ap110或两者提供不同的速率控制。设置不同速率控制的一个原因是因为可以想到，由于功率敏感设备不接收或发送许多分组，本领域的公共速率控制机制可能没有足够的分组来学习。另一个原因是因为传感器发送一个字节的数据，一些实施例使得能够对这样的分组使用较低或最低的数据速率，或者将默认速率设置为固定的低速率。然而，假设有一个请求升级传感器上的某些软件，那么还有更多的数据被发送到传感器。因此，根据一些实施例，在这种情况下，数据速率增加(例如，到更高或甚至最高的速率)，以获得更好的结果和生产率(例如，有效的软件升级)。在其他实施例中，可以使用具有非常长的存储器的速率控制机构。例如，一些实施例采用非标准速率控制机制，其包括用于基站和功率敏感设备之间的通信的延长到期时间。此外，在一些实施例中，可以使用具有更具侵略性的回退速率的不同重试机制。例如，根据一些实施例，实现不同的重试机制，其中功率敏感设备120唤醒并且在发送一个字节(例如，传感器被配置为发送的一个数字)之前不执行任何监听相关操作。在发送之前，不要求功率敏感设备120进行监听节省功率消耗。继续该示例，如果功率敏感设备120接收到ack，则传输成功。然而，如果不是，则不同的重试机制尝试随后发送该数字。已经发现，由于分组很短，第二次(或重试)提交的可能性很高。在这种情况下，看来发送不成功(例如，在预定次数的重试之后)，功率敏感设备可以配置成在发送分组之前进行侦听操作。换句话说，不同的速率机制可以包括在通话之前侦听的标准重试机制的操作。因此，使用如上所述的不同速率机构节省了大量的功率。

已知使用聚合来改善802.11的性能，使得不针对数据的每个字节发送帧头。应当注意，本文中没有教导标准聚合技术，因为本领域技术人员将容易地理解分组的标准聚合，因为其与802.11有关。分组的聚合减少了开销操作并增加了吞吐量(tput)。虽然聚合确实在通信中引入了一些延迟。在本公开中，由于功率敏感设备120的分组通常很小，所以很少需要聚合，或者在某些情况下，根本不需要或使用聚合。例如，聚合对于低数据速率应用可能不是有用的，因为在开始阶段设置聚合有一些开销。此外，很少甚至不需要处理块确认(blockack)机制，该机制是将数据帧的块从发起者传送到接收者的机制，以提高mac效率。这里没有教授blockack机制，因为它们是本领域技术人员容易理解的。因此，考虑到上述标准，并且根据一些实施例，可以调整分组聚合设置。分组聚合的大小应由ap110动态改变(例如，接近实时地并且基于包括当前功率状态和当前网络业务在内的标准)，以反映需要设备支持的功率敏感设备的功率状态和当前网络业务。因此，在一些实施例中，对于包含短分组的常规分组，不使用聚合或使用小的聚合大小，其中小聚合大小对应于短分组。对于更多的数据密集型项目(如数据日志转储或数据趋势)，ap110的聚合大小可以由ap110增加。例如，ap110的聚合大小可以增加到中等大小或接近中等大小(例如，大小在最小尺寸到最大尺寸之间，并且对应于分组的大小)。对于其他情况，例如固件升级到传感器，可以使用大的或最大的聚合尺寸。此外，当在任何时候有大量数据(例如固件升级)，则可以以上述方式实时进行协商来协商聚合大小。此外，应注意802.11中的标准聚合通常会造成延迟。例如，在接收到第一分组之后，接收实体可以等待预定的时间量来确定第二(或更多)分组是否将到达。等待时间是延迟。根据本公开，由于ap和功率敏感装置120可以是配置为立即发送传感器数据，除非指示协商聚合，否则没有延迟，这也节省了功耗。

用于节省功耗和mac效率的802.11同步改进

根据本文的一些实施例，可以通过改善同步来降低功耗。下面详细讨论用于改善同步的各种技术。换句话说，网络的异步性质导致功率敏感设备120消耗不必要的功率。已知802.11是不同ap不同步的网络中的协议。客户端通过更新时钟同步自己。没有实现时间跟踪锁相环(pll)状态机制。结果有如下两组问题。首先，需要唤醒功率敏感设备120以从ap110获得tsf定时器。其次，当不同的ap不同步并且它们协调时，结果是mac效率问题。

关于第一个问题，如上所述，唤醒主处理器210不必要地导致功耗损失。这是因为客户端(例如，功率敏感设备120)需要频繁地唤醒以使得信标被同步，这导致大的功率消耗。此外，目前，客户端需要早于信标唤醒，以适应客户端时钟的不准确性，从而导致更多的功率损失。关于第二个问题，不同的ap不能正确地协调和时间共享。它们依靠edca，因此mac效率下降。不同的ap不能正确协调和时间共享，并且它们依赖于增强型分布式通道访问(edca)，并且mac效率被降低。

如下所述，各种实施例为客户端ap(例如，功率敏感设备120-基站110)提供了用于节省功率的各种改进机制。一些实施例在与功率敏感设备通信之前由基站采用同步机制，其中所述同步机制的特征在于至少将与同步相关联的处理任务的一部分从功率敏感设备卸载到基站。在其他实施例中，提供了一种机制，其中客户端可以计算ap与其本身之间的时钟频率偏移，并且对于层2进行自校正，并且不仅仅依赖于使用tsf来更新时钟。这种机制可以用来节省功率。根据另一种机制，对于从ap发送到客户端的每个分组，在分组的开始处计算时钟频率偏移(cfo)并将其应用。在前导码期间从cfo计算得到的cfo可以用作学习(例如，“看见”)晶体偏移的方式。可以使用分组中的导频信号。可以使用随时间推移计算tsf偏移量并跟踪趋势。可以使用新的分组交换来跟踪时钟频率和相位并执行补偿操作。用于本地化完成的802.11规范的同步也可用于进一步改善客户端-ap同步。

参考图7可以理解一个实施例，图7是用于确定时钟漂移的估计以用于减少用于同步每个交换机的同步计算以节省功率的时序图700。客户端(例如，相机)在信标之前醒来以适应与ap的不同步的时钟。相机唤醒到信标到达之间的时间间隔被计算并保存为δt1。在另一个信标的预定等待时间(它不一定是下一个后续信标)之后，从相机唤醒到第二个信标到达的时间间隔被计算并保存为δt2。在计算并保存至少两个间隔之后，计算那些间隔之间的差异(例如δt2-δt1)。这是提早唤醒时间与信标到达之间的这两个差异之间的差，用于计算相机的时钟漂移的估计值。

参考图8可以理解另一个实施例，图8是流程图800，其示出了用于确定用于减少在同步每个交换的同步计算的频率漂移的估计以节省功率的方法。当ap(例如，基站110)向客户端(例如，相机)发送分组时，ap尝试以某一特定频率发送分组。例如，假设ap以5850兆赫发送分组给客户端。但客户端在5800兆赫兹接收到分组。因此，频率漂移为50千赫兹。这个频率漂移可以用来计算另一边有多少时钟漂移，因为时钟来自振荡器。一旦确定了振荡器，就可以补偿一次，从而节省功耗。参考图8讨论示例性技术。一旦频率偏移已知，就可以将其应用于允许处理，而无需重新计算每个分组的频率偏移。当出现任何原因甚至已知频率偏移可能不正确或漂移的情况时，应用误差余量(例如，偏移阈值)。因此，根据该技术，如上所述计算频率偏移(例如，频率偏移的估计)(802)。该技术确定所计算的偏移是否大于预定阈值(804)。如果是，则定时器中断值因此被修改(810)以考虑偏移量。客户端进入不同的状态，并等待(812)，直到再次估计频率偏移(802)为止。当计算出的偏移量不大于预定阈值(806)时，定时器中断值保持相同并进入不同的状态，等待(808)直到再次估计频率偏移(802)为止。

关于不同ap之间的同步，一些实施例认识到可以使用不同ap之间的同步来更好地共享时间。可以使用为有线和无线网络定义的同步机制来同步不同的ap。这种同步机制的示例及其各自的准确性包括：

·ieee1588-次微秒(submicrosecond)；

·gps-次微秒；

·ttp-次微秒；

·ntp-几毫秒；和

·sercos-次微秒。

关于这些同步协议，给出以下内容：对于ieee1588，目标是一组相对稳定的组件，局部联网(几个子网)，在一组定义明确的任务上进行协作。对于ntp：(网络时间协议，rfc1305)，目标是广泛分散在互联网上的自治系统。对于gps：(美国国防部卫星全球定位系统)，目标是自主的，分散的系统。对于ttp(www5ttpforumeorg)，sercos(iec61491)，目标是紧密集成的，通常是总线或基于专用tdma网络的封闭系统。

可以通过监听其他ap的分组和不同ap之间的相应计算的cfo来进一步提高精度。此外，在一些实施例中，可以分配数十毫秒数量级的不同持续时间的同步技术，这导致mac效率大大提高。应该注意的是，这些机制可以用于部署的网状网络。

本实施例认识到ieee1588同步可能是用于同步客户端-ap通信的良好候选。应当理解，ieee1588是被设计为使得使用次微秒网络进行通信的分布式系统的节点中的实时时钟同步的协议。为了理解的目的，参考图9，其示出了可以由例如基站110实现的ieee1588同步的高层功能框图900。此外，本领域技术人员将容易地认识到ieee1588同步，如图10所示，图10是示出了可以由例如基站110实现的ieee1588中定义的精确时间协议的图1000。因此，在一些实施例中，通过改进同步，可以大大降低信标接收时间(例如，根据现有技术的程序几乎不能精确地减少其时间的一半)。

可以通过监听其他ap的分组和不同ap之间的相应计算的cfo来进一步提高精度。此外，在一些实施例中，可以指定大约数十毫秒的不同持续时间的同步技术，这导致mac效率大大提高。应该注意的是，这些机制可以用于部署的网状网络。

从前述可以理解，为了说明的目的，本文已经描述了本发明的具体实施例，但是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，本发明不受限制。