BR112014018745B1

BR112014018745B1 - Estação de encaixe para encaixe sem fio com um elemento para encaixe em um ambiente de espectro de rádio compartilhado utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações, e, sistema de encaixe sem fio em um ambiente de espectro de rádio compartilhado

Info

Publication number: BR112014018745B1
Application number: BR112014018745-2A
Authority: BR
Inventors: Koen Johanna Guillaume Holtman
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2020-12-15
Also published as: US9338268B2; RU2014135521A; WO2013114263A1; BR112014018745A2; CN104094187A; EP2823372B1; EP2823372B2; JP2015515158A; CN104094187B; BR112014018745A8; EP2823372A1; US20150024697A1; RU2630376C2; JP6110878B2

Abstract

estação de encaixe para encaixe sem fio com um elemento para encaixe em um ambiente de espectro de rádio compartilhado utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações, e, sistema de encaixe sem fio em um ambiente de espectro de rádio compartilhado. um sistema de encaixe sem fio em um ambiente de espectro de rádio compartilhado inclui uma estação de encaixe (220) configurada com um rádio (224) conectado a uma antena (222), um elemento para encaixe (210) configurado com um rádio (214) conectado a uma antena (212) e utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações com a estação de encaixe, e um sistema para reduzir a sensibilidade do mecanismo de sensibilidade de transmissor, pelo menos, um dentre o rádio (214) do elemento para encaixe (210) e o rádio (224) da estação de encaixe (220).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Essa invenção se refere a encaixe sem fio e, mais particularmente, a uma estação de encaixe sem fio com controle de sensibilidade de transmissor para melhoria e otimização de desempenho de ligação.

[002] Um padrão sem fio, como Wi-Fi, pode ser utilizado para suportar encaixe sem fio. Wi-Fi funciona em uma banda de frequência aberta (ISM), assim, as conexões de Wi-Fi podem ser sujeitas à interferência de outros usuários do mesmo canal, por exemplo, outros usuários do Wi-Fi. Para evitar uma interrupção de comunicações devido a essa interferência, o Wi-Fi é projetado para compartilhar o canal ao ter todos os dispositivos utilizando o mecanismo de CSMA (acesso múltiplo de sensibilidade de transmissor). Esse mecanismo garante que todos os dispositivos, variando um com o outro, revezem no envio dos pacotes.

[003] A Figura 1 apresenta um ambiente no qual elementos para encaixe A 110 e E 130, estações de encaixe B 120 e D 140, um roteador de Wi-Fi 150, e um laptop 160 estão utilizando o mesmo canal sem fio C. O limite 180 indica uma variação na qual elemento para encaixe A 110 pode capturar um sinal de outro dispositivo utilizando o canal C. Isso é uma simplificação, uma vez que a variação pode ser diferente, dependendo do tipo e configurações de energia de transmissão dos outros dispositivos. Para elemento para encaixe A 110 encaixado em uma estação de encaixe B 120 utilizando o canal sem fio C, isso significa que quando o elemento para encaixe E 130, a estação de encaixe D 140, o roteador 150, ou laptop 160 estão utilizando ativamente o mesmo canal sem fio C (ou um canal parcialmente sobreposto), que está na variação 180 do elemento para encaixe A 110, seu uso do canal causar a degradação do desempenho para o elemento para encaixe A 110, conforme comparado ao desempenho quando não estiverem presentes outros usuários ativos. Isso se deve ao fato de que os mecanismos de sensibilidade de transmissor no elemento para encaixe A 110 e estação de encaixe B 120 distanciarão utilizando o canal C, se detectarem que outro dispositivo está utilizando o canal. Essa degradação pode causar, por exemplo, degradação na velocidade de atualização de tela, o que tornaria impossível assistir de maneira confortável a um vídeo por meio da conexão de encaixe sem fio, embora possa não causar uma perda completa da conexão.

ACESSO MÚLTIPLO DE SENSIBILIDADE DE TRANSMISSOR (CSMA)

[004] Suponha que o elemento para encaixe A 110 na Figura 1 seja um dispositivo de objetivo geral, como um telefone móvel, utilizando um rádio 802.11n (‘Wi-Fi n’). Sob circunstâncias normais, a variação na qual o mecanismo de sensibilidade de transmissor de elemento para encaixe A 110 capturará os sinais poderia ser indicada pela área 180. É necessário que o mecanismo de sensibilidade de transmissor (ou detecção de transmissor) em um dispositivo de acordo com 802.11n, como o elemento para encaixe A 110, evite transmissões pelo dispositivo se qualquer situação que segue for real: 1. Um sinal de rádio codificado de acordo com o padrão de Wi-Fi for detectado no canal, com uma potência de sinal de pelo menos X db. 2. Qualquer sinal for detectado no canal, com uma potência de sinal de pelo menos X+Y db. (isto é, o sinal tem de ser significativamente mais forte do que na primeira condição).

[005] Os valores exatos para X e Y, no caso de 802.11n, podem ser encontrados na seção 20.3.22.5 do documento de padrões IEEE 802.11n-2009. Para alguma codificação de sinal em alguns padrões de Wi-Fi anteriores, a segunda condição nem sempre precisa ser implementada.

[006] As duas condições acima significam que as transmissões por qualquer um dos dispositivos 130, 140, 150, e 160 podem fazer com que o elemento para encaixe A 110 aguarde antes de acessar o canal, causando uma degradação de desempenho na comunicação entre o elemento para encaixe A 110 e a estação de encaixe B 120.

[007] Um problema particular é que uma implementação de rádio 802.11n de objetivo geral, conforme se espera por estar presente no elemento para encaixe A 110, respeitará às restrições acima até quando um dispositivo puder transmitir, mesmo se o elemento para encaixe A 110 em si estiver transmitindo em uma baixa energia. Por exemplo, as restrições ainda se aplicarão, mesmo se o elemento para encaixe A 110 transmitir em uma baixa energia, que é suficientemente forte para ser entendida pela estação de encaixe próxima 120, mas muito baixa para causar uma potência de sinal Z<<X nas antenas dos dispositivos mais distantes 130, 140, 150 e 160, com isso, tornando muito improvável que essa transmissão interfira no uso simultâneo do canal C pelos dispositivos 130, 140, 150 e 160. O padrão de Wi-Fi (e a maioria dos padrões sem fio) não foi projetado com o caso especial de comunicação de rádio por uma distância muito curta em mente. Assim, implementações comuns desses padrões de Wi-Fi, tipicamente, não fazem exceções para otimizar o uso de canal quando implementadas de acordo com o exemplo acima. Um regime de certificação, de acordo com o padrão, pode até desabilitar os dispositivos de fazerem determinadas exceções.

[008] Uma maneira para aprimorar o desempenho na situação da Figura 1 é isolar o elemento para encaixe A 110 e a estação de encaixe B 120 de seu ambiente ao envolvê- los, por exemplo, em uma gaiola de faraday. Entretanto, essa não é uma solução prática para o caso de encaixe sem fio. Outra maneira de aprimorar o desempenho é garantir que a maioria dos dispositivos na área utilize diferentes canais que não se sobrepõem. Entretanto, o número de canais disponíveis para uso por rádios 802.11n é limitado, assim, essa é somente uma solução parcial na melhor das hipóteses. Por exemplo, em um edifício de escritórios de plano aberto, presumindo uma estação de encaixe por mesa (por funcionário), e um espaço de piso médio de 5x5 metros por funcionário, então, dentro de uma grade de 50x50 metros ao redor de uma única estação de encaixe, 99 outras estações de encaixe podem ser encontradas no mesmo piso. Se 802.11n vinculado a canal for utilizado, haverá somente alguns 10 pares de canal que não se sobrepõem para escolher. Isso significa que, em um ambiente de escritório, a Figura 1 apresenta uma representação realística, talvez, até otimista, de outros dispositivos dentro da variação, mediante a suposição de que somente dispositivos que utilizam o mesmo canal são apresentados.

[009] O documento US 2007/0120752 revela um laptop adequado para ser encaixado de maneira destacável a um dispositivo de encaixe externo. O laptop inclui uma primeira antena, uma segunda antena, uma terceira antena provida em uma posição predeterminada no corpo principal, que é mais próxima à primeira antena do que a segunda antena quando o corpo principal estiver encaixado ao dispositivo de encaixe, e uma segunda unidade de comunicação de rádio que é provida no corpo principal, e se comunica por rádio com o dispositivo de encaixe s ao utilizar a terceira antena, quando o corpo principal estiver encaixado com o dispositivo de encaixe.

[010] Rakesh Kumar Jha revelou, em um documento na 2010 ITU-T Kaleidoscope Academic Conference intelligent uma camada física de interferência de WLAN ao gerar ruído de alta energia contínuo na proximidade dos nós receptores sem fio.

[011] No documento “Adaptive CSMA for Scalable Network Capacity in High-Density WLAN: A Hardware Prototyping Approach,” por Zhu, J. Metzler, B. Guo, X. Liu, Y., em: INFOCOM 2006, 25th IEEE International Conference on Computer Communications, Proceedings, o problema acima é descrito e se sugere que, em ambientes de WLAN densos, a alta sensibilidade do mecanismo de sensibilidade de transmissor pode ser um problema de desempenho. Uma solução é proposta para solucionar o problema é que os dispositivos em questão utilizem um algoritmo de adaptação de nível de sensibilidade de transmissor (CAA) incorporado (figura 3, no documento) para se direcionar para um limite maior (potência de sinal mais forte) para o mecanismo de sensibilidade de transmissor. A Figura 11(a), no documento, apresenta, para um teste em um escritório de plano aberto apresentado na figura 9 do documento, as melhorias de desempenho alcançadas utilizando essa técnica. Entretanto, se aplicada a encaixe sem fio, essa técnica precisa de componentes de hardware e software especiais tanto no elemento para encaixe como na estação de encaixe. Além disso, precisa de um loop de controle complexo entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe para atingir uma configuração ideal. Essa técnica é complexa e cara de se implementar e não é facilmente adaptada aos dispositivos sem fio existentes.

[012] Ao contrário do mencionado acima, determinadas realizações descritas aqui implementam um controle da sensibilidade de transmissor, de modo que o elemento para encaixe seja menos sensível na detecção de sinais de transmissor de outros dispositivos. De maneira vantajosa, o elemento para encaixe pode se comunicar de maneira mais fácil com a estação de encaixe sem interferência de transmissões por outros dispositivos. Em uma realização, um sinal de ruído é gerado para provocar o fundo de ruído em uma área, de modo que somente os sinais de dispositivos próximos sejam fortes o suficiente para chegar acima desse piso. Em outra realização, um absorvedor de sinal é utilizado para reduzir as potências de sinais que passam através do absorvedor, de modo que somente sinais de dispositivos próximos sejam fortes o suficiente para atingir o limite de detecção de transmissor. Em outra realização, o limite de detecção de transmissor no elemento para encaixe e/ou na estação de encaixe é elevado, de modo que somente sinais de dispositivos próximos sejam fortes o suficiente para atingirem esse limite.

[013] De maneira vantajosa, diversas realizações aqui descritas não contam com qualquer mecanismo incorporado no elemento para encaixe que faça o transmissor detectar um mecanismo do elemento para encaixe utilizando um limite diferente. O limite é reduzido por um mecanismo externo ao elemento para encaixe. Em segundo lugar, se um mecanismo no elemento para encaixe for utilizado, esse mecanismo não utiliza um loop de controle, conforme proposto no documento mencionado acima, para atingir uma configuração ideal para o limite ao utilizar as propriedades do ambiente de rádio. Ao contrário, o conceito de encaixe físico é utilizado como um discriminador entre a inserção de um regime de sensibilidade de transmissor ‘normal’ e um regime de sensibilidade de transmissor modificado. Isso evitar ter de implementar um mecanismo à prova de falhas, complexo no projeto de um loop de controle, de modo que não possa afetar, de maneira não vantajosa, outros usuários de canal no caso de uma falha de loop de controle.

[014] Mediante a aplicação de uma realização da invenção aqui descrita, a variação, conforme apresentada na Figura 1, na qual o elemento para encaixe A 110 pode capturar um sinal de outro dispositivo que utiliza, por exemplo, o canal C, é reduzida, conforme indicado pela variação menor marcada como 190. Assim, mesmo se houver Wi-Fi ou outros dispositivos na variação que utilizam o canal C e/ou um canal de sobreposição, haverá desempenho aprimorado da ligação entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe. Isso pode ser particularmente desejável se muitas estações de encaixe sem fio estiverem todas bastante próximas umas das outras em uma única sala ou área, por exemplo, em um web café ou em um escritório de plano aberto.

[015] Determinadas realizações aqui, de maneira vantajosa, permitem que o canal C seja utilizado, mesmo se houver dispositivos Wi-Fi (ou outros) na variação que utilizam o canal C e/ou um canal de sobreposição, maximizando, com isso, o desempenho da ligação link entre o elemento para encaixe A 110 e a estação de encaixe B 120.

[016] Determinadas realizações aqui atingem o desempenho máximo, preferencialmente com alterações mínimas de hardware ou software ao elemento para encaixe A 110 e, em algumas realizações, sem alterações de software. A invenção conta, em parte, com o fato de que é possível controlar o mecanismo de sensibilidade de transmissor dos (pelo menos alguns) chipsets de Wi-Fi por software externo - isto é, esses mecanismos não são completamente codificados de maneira permanente no firmware.

[017] Em uma realização, a invenção se refere a uma estação de encaixe para encaixe sem fio com um elemento para encaixe em um ambiente de espectro de rádio compartilhado, em que o elemento para encaixe é configurado com um rádio conectado a uma antena utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações, a estação de encaixe incluindo: um rádio conectado a uma antena; e um gerador de ruído; em que o gerador de ruído transmite ruído, ou transmite outro sinal que mascara transmissões no padrão de rádio, de modo que, dentro de uma área ao redor do elemento para encaixe, o sinal do gerador de ruído não evite que transmissões pelo rádio da estação de encaixe sejam detectadas ou recebidas pelo rádio de elemento para encaixe, mas seja forte o suficiente para reduzir a capacidade de o mecanismo de sensibilidade de transmissor do rádio de elemento para encaixe detectar transmissões por outros dispositivos no ambiente de espectro de rádio compartilhado.

[018] Em outra realização, a invenção se refere a uma estação de encaixe para encaixe sem fio com um elemento para encaixe em um ambiente de espectro de rádio compartilhado, em que o elemento para encaixe é configurado com um rádio conectado a uma antena utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações, a estação de encaixe incluindo: um rádio conectado a uma antena; e um absorvedor de rádio tendo uma fenda para a inserção do elemento para encaixe, de modo que, mediante a inserção do elemento para encaixe, o absorvedor de rádio circunde substancialmente a antena do elemento para encaixe, em que o absorvedor de rádio é feito de um material de absorção de rádio para absorver a energia dos sinais de rádio.

[019] Em outra realização, a invenção se refere a um sistema de encaixe sem fio em um ambiente de espectro de rádio compartilhado, em que um elemento para encaixe é configurado com um rádio conectado a uma antena utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações, e a estação de encaixe é configurada com um rádio conectado a uma antena; o sistema de encaixe ainda compreendendo: um primeiro módulo de modificação de rádio para alternar a operação do rádio de elemento para encaixe entre pelo menos um primeiro modo e um segundo modo; um sensor para detectar o encaixe físico entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe; e um sistema de controle configurado para alterar o modo do primeiro módulo de modificação de rádio, dependendo, pelo menos, das leituras do sensor.

[020] Em geral, os diversos aspectos da invenção podem ser combinados e unidos de qualquer maneira possível, dentro do escopo da invenção. O assunto que é tratado como a invenção é particularmente destacado e reivindicado de maneira distinta nas reivindicações, na conclusão da especificação. Os aspectos de vantagens anteriores e outros serão aparentes a partir da descrição detalhada a seguir, considerada em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[021] A Figura 1 apresenta múltiplos dispositivos sem fio que utilizam o mesmo canal ou canal de sobreposição.

[022] A Figura 2 apresenta um elemento para encaixe com uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção.

[023] A Figura 3 apresenta potências de sinais em relação aos limites de encaixado e de desencaixado, de acordo com uma realização da invenção.

[024] As Figuras 4(a) e (b) apresentam, respectivamente, potências de sinais antes e após o sinal de ruído ser adicionado, de acordo com uma realização da invenção.

[025] As Figuras 5(a) e (b) apresentam, respectivamente, potências de sinais antes e após um absorvedor de rádio ser adicionado, de acordo com uma realização da invenção.

[026] A Figura 6 apresenta um elemento para encaixe com uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção.

[027] A Figura 7 apresenta um absorvedor de rádio em uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção.

[028] A Figura 8 apresenta potências de sinais em relação aos limites normal e modificado, de acordo com uma realização da invenção.

[029] A Figura 9 apresenta um elemento para encaixe com uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção.

[030] A Figura 10 apresenta o fluxo de processo de um primeiro cenário de operações, de acordo com uma realização da invenção.

[031] A Figura 11 apresenta o fluxo de processo de um segundo cenário de operações, de acordo com uma realização da invenção.

[032] A Figura 12 apresenta o fluxo de processo de um terceiro cenário de operações, de acordo com uma realização da invenção.

[033] A Figura 13 apresenta o fluxo de processo de um quarto cenário de operações, de acordo com uma realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES ENCAIXE SEM FIO

[034] Encaixe sem fio utiliza tecnologias sem fio para conectar dispositivos portáteis, como celulares, laptops etc., a ambientes de encaixe tipicamente fixos. Esses dispositivos portáteis são denominados um elemento para encaixe ou elemento para encaixe sem fio. O ambiente de encaixe sem fio dá ao elemento para encaixe acesso a periféricos, como uma tela ampla, um teclado, um mouse, e portas de entrada/saída que podem ser utilizadas para aprimorar a experiência e a produtividade do usuário final ao interagir com aplicativos que executam no elemento para encaixe. Um exemplo de encaixe sem fio é dar ao usuário de um celular a capacidade de utilizar um tela maior, como uma TV ou monitor de PC, ao interagir com um aplicativo, como um cliente de e-mail ou um navegador da web, que executa no celular.

[035] Para realizar o encaixe sem fio, o elemento para encaixe se conecta da maneira sem fio a uma ou mais estações de encaixe sem fio, também conhecidas como hospedeiros de encaixe sem fio, a fim de obter acesso aos periféricos no ambiente de encaixe sem fio. No caso mais simples, o ambiente de encaixe sem fio é realizado ao ter, em uma localização (em uma sala de estar, em uma mesa de um escritório etc.), uma única estação de encaixe sem fio, à qual periféricos, como TVs, monitores de PC, teclados etc., estão todos conectados. Em um exemplo específico, um teclado sem fio, Bluetooth e uma webcam USB poderiam estar conectados a uma estação de encaixe, a fim de se tornarem parte de um ambiente de encaixe. Assim, o elemento para encaixe seria conectado ao teclado sem fio e webcam USB após encaixe com a estação de encaixe.

[036] Em termos práticos, o Wi-Fi será o protocolo sem fio mais lógico para permitir que o encaixe sem fio entre a estação de encaixe e o dispositivo de elemento para encaixe, tanto quantos dispositivos de elemento para encaixe (possíveis) já com suporte de Wi-Fi incorporado. Entretanto, um sistema de encaixe sem fio completo que visa garantir compatibilidade cruzada entre dispositivos e cruzada entre fabricantes entre diferentes elementos para encaixe e estações de encaixe de maneira agradável ao usuário é adicionalmente definido por um conjunto de mecanismos ou protocolos entre elementos para encaixe e estações de encaixe que realizam uma configuração de conexão de Wi-Fi automática fácil e conveniente entre o elemento para encaixe e as estações de encaixe, e seus periféricos associados.

[037] No ambiente de encaixe sem fio, o estado de ‘estar encaixado’, por exemplo, o estado encaixado, nesse contexto, é o estado no qual um elemento para encaixe tem acesso a todos os periféricos no ambiente de encaixe sem fio, ou pelo menos a todos os periféricos no ambiente de encaixe sem fio em que o elemento para encaixe escolheu acessar. O agrupamento de muitos periféricos em um único ambiente de encaixe sem fio e, então, a permissão de que o usuário conecte o elemento para encaixe a todos os periféricos no ambiente de encaixe sem fio ao iniciar uma única ação de ‘encaixe’ é o conceito principal para habilitar a facilidade de uso. O estado de estar ‘não encaixado’ é um estado no qual não há acessos a qualquer um dos periféricos no ambiente de encaixe sem fio. Preferencialmente, os procedimentos de encaixe e desencaixe são ambos os mais automáticos possíveis, precisando de mínima intervenção de usuário e mínima configuração prévia por um usuário.

[038] Uma estação de encaixe poderia ser realizada de diversas maneiras. Poderia ser um dispositivo de objetivo único, projetado especialmente ou poderia ser, por exemplo, um PC que executa alguns aplicativos de software, que pode ter algum hardware extra incluído para tornar o encaixe mais conveniente e/ou eficiente. Uma TV HD também poderia ter funcionalidade incorporada para agir como uma estação de encaixe. Uma opção de projeto é considerada para todas essas classes de estações de encaixe é equipar a estação de encaixe com uma estrutura de suporte, na qual o elemento para encaixe pode ser colocado. A colocação do elemento para encaixe na estrutura de suporte, de modo geral, terá efeito de desencadeamento de uma ação de encaixe. Outra opção é equipar a estação de encaixe com um bloco de encaixe, uma superfície na qual o elemento para encaixe pode ser estabelecido. Novamente, a ação de estabelecimento desencadearia uma ação de encaixe, pelo menos quando o elemento para encaixe estiver no estado desencaixado antes da ação de estabelecimento.

[039] Equipar uma estação de encaixe com uma estrutura de suporte, bloco ou outra área demarcada tem a vantagem de que, se uma única sala ou única área em um edifício contiver muitas estações de encaixe, todas dentro da possível variação de sem fio, haverá uma maneira fácil para um usuário indicar qual estação e ambiente de encaixe sem fio indicado aos quais o usuário desejar encaixar.

[040] Outra ação de desencadeamento pode ser utilizar um menu no dispositivo de elemento para encaixe. Por exemplo, em uma sala de estar, quando um usuário estiver sentado em uma cadeira com o dispositivo de elemento para encaixe em sua mão, seria conveniente desencadear um ação de encaixe com uma estação de encaixe que não estiver dentro do alcance dos braços, ao utilizar um menu no elemento para encaixe. Desencadeamentos adicionais para começar de um estado não encaixado para um encaixado incluem (a) escaneamento de uma indicação de NFC (Comunicação de Campo Próximo) em uma estação de encaixe por um elemento para encaixe; (b) pressionar um botão específico no elemento para encaixe ou a estação de encaixe. Um padrão encaixe sem fio maximamente útil permite muitos desses tipos de ações de desencadeamento, com isso, dando aos fabricantes do dispositivo e usuários finais a escolha de selecionar o que é mais conveniente para eles.

[041] Para criar facilidade de utilização de usuário máxima, o desencadeamento de uma ação de ‘desencaixe’ nem sempre seria inverso a um desencadeamento de uma ação de ‘encaixe’. Por exemplo, um encaixe pode ser iniciado automaticamente pelo usuário que coloca um elemento para encaixe de celular em um bloco de encaixe. Entretanto, pode não ser conveniente se o desencaixe acontecer automaticamente quando o usuário pegar o celular para atender a uma chamada. Uma ligação de Wi-Fi entre o telefone e a estação de encaixe pode ser somente mantida, assim como quando o usuário tiver pegado o telefone do bloco de encaixe. Entretanto, em alguns casos, a produção da ligação pode sofrer quando o telefone for removido do bloco de encaixe, por exemplo, pelo usuário bloqueando um caminho de sinal direto com seu corpo.

[042] Se um elemento para encaixe estiver colocado em um bloco de encaixe, posicionado em uma estrutura de suporte, ou colocado pelo usuário em uma área (demarcada fisicamente ou somente conhecida por existir) que é associada a uma estação de encaixe ou ambiente de encaixe, o elemento para encaixe é considerado por estar no estado de ser ‘encaixado fisicamente’. Se um elemento para encaixe entrar no estado de estar fisicamente encaixado, isso pode desencadear uma ação de encaixe, resultando em o elemento para encaixe também se tornar logicamente encaixado. Se o elemento para encaixe deixar o estado de estar fisicamente encaixado, o elemento para encaixe poderia não necessariamente parar de estar logicamente encaixado.

[043] O encaixe físico pode ser feito por um usuário por diversos motivos, e diversos desses motivos podem se aplicar ao mesmo tempo: 1. Para desencadear um processo de encaixe lógico. 2. Para garantir que o elemento para encaixe esteja conectado a uma fonte de energia, por exemplo, carregamento sem fio ao colocar um telefone em um bloco de carregamento. 3. Para otimizar ou tornar mais previsível a qualidade da comunicação sem fio entre o elemento para encaixe e a/o estação de encaixe/ambiente de encaixe. A qualidade (velocidade, latência) e previsibilidade da comunicação, depois, terão todas um enfeito na utilidade da combinação do elemento para encaixe com os periféricos no ambiente de encaixe. 4. Para criar uma entrada a um mecanismo de segurança, de modo que (a) o processo de encaixe possa proceder de maneira mais segura e/ou (b) o processo de encaixe possa omitir algumas etapas de diálogo de segurança que o usuário teria de atravessar, de outra forma, quando em encaixe lógico de uma distância. As conexões sem fio podem ser sujeitas a ataques indiretos pelos quais um atacador (remoto) com o equipamento correto pode personificar sendo um elemento para encaixe para uma estação de encaixe, ou uma estação de encaixe para um elemento para encaixe. Embora mecanismos bem conhecidos, como autenticação de código de número de identificação pessoa (de Bluetooth), possa reduzir a chance de ataques de sucesso, eles não são de fácil utilização pelo usuário. O encaixe físico com um mecanismo de detecção para encaixe físico que é difícil para um atacador intermediário remoto influenciar é, portanto, uma via importante para o aprimoramento da segurança, sem perder a facilidade de utilização do usuário.

[044] Diversos elementos de processo importantes são identificados para o processo que leva de um estado desencaixado para um encaixado. Esses elementos de processo não têm de ocorrer em uma ordem fixa, nem sempre têm de ocorrer para cada tipo de processo de encaixe previsto. Alguns desses elementos são: 1. Um mecanismo/evento de desencadeamento ou inicialização que começa o processo de encaixe, onde esse desencadeamento pode selecionar um único ambiente de encaixe sem fio dentro múltiplos ambientes de encaixe sem fio que estão todos dentro da variação sem fio. 2. A criação de uma ou mais conexões sem fio segurar entre o elemento para encaixe e estação(ões) de encaixe ou outros elementos no ambiente de encaixe, com a inicialização dessas conexões seguras que geralmente contam com mecanismos de ‘criação/detecção de relação real’ que protegem contra um ataque indireto. 3. A seleção de protocolos e configurações de interface sem fio ideais para utilizar em comunicações para o e de funções periféricas no estado encaixado, por exemplo, canal Wi-Fi.

BOLHA DE RUÍDO

[045] Uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção, é apresentada na Figura 2. A estação de encaixe B 220 é equipada com uma antena P 222. Embora a antena na estação de encaixe possa estar em diferentes formas, dependendo, por exemplo, da forma e tamanho da estação de encaixe na qual a antena reside, em uma realização preferida, essa antena é formada para ser integrada com um bloco que cobre o topo da estação de encaixe, e o elemento para encaixe é colocado diretamente sobre o bloco.

[046] A estação de encaixe B 220 também é equipada com um rádio R 224 conectado à antena P 222. Em determinadas realizações, um gerador de ruído N 226 também é conectado à antena P 222, de modo que o gerador de ruído N 226 transmita um sinal de ruído no canal C na direção da antena do elemento para encaixe A 210. O gerador de ruído N 226 não precisa ser conectado à antena P 222, mas pode ser conectado à outra antena, se disponível, na estação de encaixe.

[047] O elemento para encaixe A 210 inclui um rádio 214 conectado a uma antena 212. Opcionalmente, em determinadas realizações descritas abaixo, o elemento para encaixe A 210 inclui um mecanismo de controle de energia de trânsito (TPC) dinâmico 218.

[048] Ao encaixar, é criada uma relação quando o elemento para encaixe A 210 for colocado próximo à antena P 222 da estação de encaixe B 220. Sendo que “colocado próximo” é em comparação a distâncias às antenas de todos outros dispositivos no ambiente sem fio. A “proximidade” necessária para criar a relação de encaixe é afetada por: 1. a antena P 222 estar fisicamente próxima ao elemento para encaixe A 210, e/ou 2. a antena P 222 sendo direcional na direção do elemento para encaixe A 210, e/ou 3. a antena P 222 e o rádio R 224 sendo configurados para detectar somente sinais muito fortes, de modo que somente o sinal do elemento para encaixe próximo A 210 seja forte o suficiente para ser detectado. Isso pode ser implementado em hardware e/ou software, por exemplo, com um mecanismo que envolve um loop de feedback loop para determinar a melhor configuração.

[049] Observe que a proximidade do elemento para encaixe A 210 e da estação de encaixe B 220 e/ou a direcionalidade da antena P 222 permite a provisão de alta ligação entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe, conforme comparado às situações normais de utilização de WiFi padrão, e conforme comparado à provisão de ligação entre o elemento para encaixe A ou estação de encaixe B e qualquer um dos outros dispositivos no ambiente sem fio. Essa provisão de ligação comparativamente alta é explorada em algumas realizações da invenção.

[050] De maneira vantajosa, na configuração da Figura 2, com o elemento para encaixe A 210 estando fisicamente encaixado, o mecanismo de CSMA no rádio R 224 da estação de encaixe B 220 atrasará corretamente as transmissões pela estação de encaixe B 220 se o elemento para encaixe A 210 estiver enviando, mas não atrasará uma transmissão se quaisquer outros dispositivos sem fio no ambiente sem fio estiverem enviando, devido às transmissões por esses outros dispositivos sem fio estarem abaixo do limite de detecção do rádio R 224.

[051] Conforme ilustrado na Figura 3, o limite de detecção para um estado encaixado pode ser modificado para ser maior que o limite de detecção para um estado desencaixado. Devido ao sinal do elemento para encaixe A ser maior, em virtude da proximidade estrita e/ou a direção da antena P da estação de encaixe B, mesmo se o limite de detecção for elevado no estado encaixado, a estação de encaixe B ainda pode detectar transmissões pelo elemento para encaixe A. As transmissões por outros dispositivos, como E e F, apresentadas na Figura 3, não são detectadas no estado encaixado, mas, de outra forma, seriam detectadas no estado desencaixado.

[052] Em uma realização, para elevar o limite de detecção para um estado encaixado, o gerador de ruído N 226 envia ruído no canal C na direção da antena do elemento para encaixe A 210. A Figura 4(a) apresenta as potências de sinais para a estação de encaixe B e outros dispositivos E e F recebidos no elemento para encaixe A 210 antes da geração do ruído. A Figura 4(b) apresenta as potências de sinais para a estação de encaixe B e outros dispositivos E e F recebidos no elemento para encaixe A 210 após a geração de ruído. Conforme apresentado na Figura 4(b), esse ruído tem o efeito benéfico de elevação do fundo de ruído para o rádio no elemento para encaixe A 210 a um nível no qual atenda ou exceda as potências de sinais recebidas de outros dispositivos E e F. Isso faz com que o rádio no elemento para encaixe A 210 seja incapaz de detectar transmissões por outros dispositivos E e F, enquanto ainda é capaz de detectar transmissões de B.

[053] Conforme apresentado na Figura 2, com a adição da geração de ruído, a variação de detecção de sinal do elemento para encaixe A 210 diminuída da variação 280 para a variação 290. Assim, o elemento para encaixe A 210 está em uma ‘bolha de ruído’ criada pela estação de encaixe B 220.

[054] A ‘bolha de ruído’ descrita acima permite que o CSMA no rádio do elemento para encaixe A 210 atrase transmissões pelo elemento para encaixe A, se a estação de encaixe B 220 estiver enviando, mas não atrasará uma transmissão se quaisquer dos outros dispositivos sem fio no ambiente sem fio estiverem enviando, devido às transmissões por esses outros dispositivos sem fio serem mascaradas pelo ruído.

[055] Como um resultado da configuração de antena-rádio acima e bolha de ruído, o elemento para encaixe A 210 e a estação de encaixe B 220 podem utilizar a capacidade espectral completa do canal C, mesmo onde outros dispositivos estão na variação normal 280 do elemento para encaixe A 210.

[056] Em algumas realizações do elemento para encaixe A 210, o rádio 214 é configurado de modo que um alto fundo de ruído gerado pelo gerador de ruído N 226 não seja interpretado como a presença de bastante energia (modulada) no canal, isto é, a presença de um rádio que utiliza uma modulação de canal não conhecida ao elemento para encaixe A. Essa interpretação faria com que o mecanismo de CSMA no elemento para encaixe A, se estiver incorporado, por exemplo, de acordo com o padrão 802.11n, atrase a transmissão, possivelmente, de maneira indefinida. Portanto, em outra realização, o elemento para encaixe A é configurado para evitar fazer essas interpretações incorretas ao utilizar um método de discriminação de sinal de transmissor. Em outra realização, o gerador de ruído N 226 é configurado de modo que o fundo de ruído não seja elevado a muito alto, o que faz com que o elemento para encaixe A 210 atrase a transmissão.

[057] Observe que o objetivo do gerador de ruído N é gerar um sinal de distúrbio com uma determinada amplitude que evite que o elemento para encaixe A 210 detecte os sinais de transmissor de outros dispositivos, exceto para a estação de encaixe B. Em uma realização, o sinal de distúrbio é ruído branco. Outros sinais de distúrbio também são contemplados, uma vez que muitos sinais modulados (sem ruído) também funcionarão, contanto que esses sinais não sejam interpretados pelo elemento para encaixe A como sinais de transmissor Wi-Fi.

[058] O gerador de ruído preferencialmente limita sua produção para a geração de um distúrbio no canal C, ou parte do canal C, para alcançar esse efeito, embora vazamento para fora do canal C não interferirá no funcionamento correto das realizações acima. As leis e regulamentações aplicáveis podem, entretanto, limitar as frequências nas quais o gerador de ruído cria um sinal (significativo), por exemplo, vazamento para fora das bandas ISM precisa ser baixo.

[059] Em outra realização, o mecanismo de controle de energia de trânsito (TPC) dinâmico opcional 218, conforme apresentado na Figura 2, é implementado. O TPC 218 é configurado para controlar o rádio 214 do elemento para encaixe A 210 para transmitir em uma configuração de baixa energia. A configuração de baixa energia é alta o suficiente, de modo que o rádio 224 na estação de encaixe B 220 possa decodificar as mensagens, mas não muito maior. O TPC 218 reduzirá a interferência indevida pelo elemento para encaixe A mediante outros dispositivos sem fio no ambiente sem fio.

[060] Observe que para o padrão de Wi-Fi 802.11a, TPC é obrigatório na banda de 5 GHz na União Europeia (UE), e é implementado de acordo com o padrão 802.11h. Wi-Fi 802.11g e 802.11n têm mecanismos de TPC incorporados, mas seu uso não é obrigatório, embora os mecanismos sejam implementados em hardware e software de WiFi mais comuns. O mecanismo de TCP de Wi-Fi é descrito em IEEE 802.11-2007.

[061] Para uma realização com base em Wi-Fi, preferencialmente, o elemento para encaixe A 210 tem seu mecanismo de TPC habilitado, e um ou mais dos seguintes mecanismos é utilizado na estação de encaixe B 220: 1. A estação de encaixe suporta relatos de TPC de Wi-Fi, com conteúdos de relato, em particular, a margem de ligação no relato, preenchidos para suportar a configuração de energia de transmissão acima. 2. A estação de encaixe suporta relatos de TPC de Wi-Fi, com conteúdos de elemento de restrição de energia, na energia de transmissão máxima local para o canal, preenchido para suportar a configuração de energia de transmissão acima. Observe que a energia de transmissão máxima local preenchida será geralmente muito menor que a energia de transmissão máxima habilitada de acordo com restrições regulatórias.

[062] De acordo com outra realização, o elemento para encaixe e estação de encaixe ajustam níveis de energia de transmissão utilizando um protocolo pré-disposto especializado que não é parte da especificação de Wi-Fi. Esse protocolo também pode ser utilizado para sintonizar parâmetros de rádio diferentes da energia de transmissão. Por exemplo, alguns rádios têm níveis sintonizáveis em seus mecanismos de CSMA ou em seus estágios pré-amplificação - esses níveis poderiam ser ajustados para maximizar a provisão de ligação, enquanto minimiza o potencial impacto nos outros usuários do canal C.

[063] Em outra realização, o gerador de ruído N 226 e antena P 222 são configurados para garantir que o sinal de ruído recebido por outros dispositivos na área seja relativamente pequeno - abaixo da potência de sinal dos outros dispositivos que estão se comunicando. Isso pode ser alcançado por: 1. a antena P 222 da estação de encaixe B 220 sendo direcional, de modo que não envie sinais a dispositivos que não o elemento para encaixe A 210, e/ou 2. A antena P 222 e o gerador de ruído N 226 sendo configurados, em hardware e ou software, possivelmente com um mecanismo que envolve um loop de feedback para determinar a melhor configuração para enviar somente um sinal fraco, de modo que somente o elemento para encaixe da proximidade A 210 seja fortemente afetado pelo ruído. Isso garante que os outros dispositivos não sofram de interferência indevida pela estação de encaixe B 220.

[064] Em uma realização, a antena P 222 é uma antena direcional tendo um gerador de ruído N 226 conectado. A estação de encaixe B 220 também tem antenas onidirecionais de objetivo geral (não apresentadas) sem uma conexão ao gerador de ruído, isto é, o mesmo tipo de antenas que o dispositivo ou ponto de acesso de Wi-Fi geral, de modo que a estação de encaixe B 220 possa fazer uma conexão ideal com o elemento para encaixe por meio de antenas onidirecionais de objetivo geral, se o elemento para encaixe não for colocado diretamente no topo da estação de encaixe. Se houver muitos usuários ativos no canal C, essa conexão de variação mais longa terá, de fato, um desempenho degradado comparado à conexão por meio da antena P 222.

[065] Observe que uma antena de direcionamento de feixe é uma antena direcional cuja direção pode ser alterada eletronicamente, sem movimentar os elementos da antena fisicamente. Em uma realização aqui, com uma antena de direcionamento de feixe, um gerador de ruído N 226 poderia ser combinado com uma antena de direcionamento de feixe na estação de encaixe B 220 para permitir o encaixe com alto desempenho em grandes distâncias, mesmo enquanto a antena no elemento para encaixe A 210 permanecer onidirecional. O direcionamento de feixe de um sinal de ruído, conforme descrito acima, é mais fácil que o direcionamento de feixe do sinal de Wi-Fi. Em uma realização, a estação de encaixe será equipada com uma antena de direcionamento de feixe para o sinal de ruído, mas o sinal Wi-Fi será transmitido e recebido utilizando uma antena normal, ou utilizando direcionamento de feixe, por meio das mesmas ou de outras antenas, com um feixe mais amplo.

ESPUMA DE AMORTECIMENTO

[066] Em outra realização aqui, a estação de encaixe é equipada com um elemento de absorção de rádio, de modo que os sinais de rádio sejam atenuados a uma medida em que somente sinais de dispositivos próximos sejam fortes o suficiente para atingir o nível de detecção de transmissor. De maneira ilustrativa, a Figura 5(a) apresenta um exemplo dos sinais de rádio sem o absorvedor de rádio. As potências de sinais da estação de encaixe B e outros dispositivos E e F no ambiente sem fio estão todas acima do limite de detecção do elemento para encaixe. Quando um absorvedor de rádio for utilizado conforme ilustrado na Figura 5(b), as potências de sinais recebidas no elemento para encaixe diminuam, de modo que somente o sinal da estação de encaixe próximo seja forte o suficiente, mesmo, para seus sinais atenuados atingirem o limite de detecção de transmissor e de codificação de sinal.

[067] Em uma realização aqui, uma estrutura de suporte de encaixe é configurada com materiais de blindagem ou de absorção de rádio. Entretanto, um problema com o projeto de estrutura de suporte de blindagem/absorção de rádio é que para criar uma boa blindagem, a estrutura de suporte precisa se ajustar à forma do elemento para encaixe (por exemplo, um modelo específico de um celular) conforme exatamente possível. Se houver lacunas, então, o efeito de blindagem e/ou amortecimento é reduzido. Isso significa que diferentes modelos de estruturas de suporte são necessários para diferentes modelos de telefones, ou que um usuário final tem de fazer alguma personalização na estrutura de suporte após comprá-la.

[068] A Figura 6 apresenta uma vista em seção transversal de uma estação de encaixe, de acordo com uma realização da invenção. A estação de encaixe, realizada como uma estrutura de suporte de encaixe 620 inclui uma antena 622 que se comunica com a antena 612 localizada no elemento para encaixe 610. Quando uma estação de encaixe for realizada como uma estrutura de suporte, pode ser mencionada como uma estrutura de suporte de encaixe. A estrutura de suporte de encaixe 620 tem um elemento de espuma 630 no qual o elemento para encaixe 610 se ajusta de maneira confortável, de modo que o elemento de espuma 630 circunde substancialmente a antena 612. A estação de encaixe também pode incluir um elemento de blindagem 640.

[069] O elemento de espuma 630 é feito de um material de espuma de objetivo geral que absorve ondas de rádio (a energia das ondas de rádio) que passam através dele. Em uma realização, a espuma também pode ser deformada a uma determinada medida. Há diversos fabricantes que fazem o material de espuma com essas propriedades, por exemplo, TDK™ e ARC Technologies™. O uso atual típico dessa espuma é alinhar as paredes de câmaras de teste de rádio anecoicas. Essa espuma é fabricada ao misturar um material de condução (por exemplo, partículas de carbono) com um agente de espuma de poliestireno. As ondas de rádio que entram na espuma criam correntes no material de condução, com essa corrente, então, sendo dissipadas no calor, devido à resistência interna do material.

[070] Em uma realização, o elemento de espuma é um tanto flexível, permitindo que ele deforme para dar um ajuste hermético próximo a uma variação de formas de elemento para encaixe. A Figura 7 apresenta uma realização mais detalhada da forma da espuma, onde o elemento de espuma 730 pode deformar ao ser comprimido, mas também ao se dobrar para fora, ao espaço de invólucro 710. Devido ao elemento de espuma 730 poder ser comprimido e dobrado, diferentes formas e tamanhos de dispositivo de elemento para encaixes podem ser acomodados na fenda 770 e ainda podem prover absorção substancial de sinais de rádio externos que poderiam atingir a antena do elemento para encaixe. A espuma 730 pode ser fixa no local, por exemplo, por cola em pontos de cola 750 no fundo de espaço de invólucro.

[071] Observe que as Figuras 6 e 7 apresentam que a lacuna 790 (a fenda) no material não deformável 780 constituindo a cobertura superior da estrutura de suporte, se o material com essa fenda 790 estiver presente, deve ser um pouco maior que a fenda inicial 770 na espuma em sua configuração não deformada. A fenda 790 no topo tem de ser dimensionada para aceitar o tamanho do elemento para encaixe previsto máximo; a configuração não deformada da fenda na espuma tem de ser dimensionada para envolver completamente o tamanho de elemento para encaixe previsto mínimo. O elemento de espuma, ou o conjunto de elementos de espuma, é preferencialmente construído para manter o elemento para encaixe bem centralizado dentro da fenda de cobertura superior quando o elemento para encaixe estiver inserido, criando um efeito visual de ‘limpeza’ o que é valioso ao usuário. Em uma realização, o elemento de blindagem 640 na Figura 6 é feito de um material de reflexão de rádio, por exemplo, chapa de metal. Observe que esse elemento de blindagem é opcional, uma vez que o elemento de espuma também funciona como um dispositivo de redução de eficiência de antena, sem um elemento de blindagem separado, ao absorver a maioria da energia de rádio das ondas que passam através dele. O material de blindagem 640 pode ser utilizado, entretanto, para aprimorar a eficiência geral do efeito de redução de eficiência de antena, especialmente, se um objetivo desejado for economizar o volume de material de espuma necessário. Ao refletir de volta a maioria das ondas de rádio que entram através da espuma de volta para a espuma, a espuma obtém uma chance adicional de absorver energia, que não poderia ser absorvida anteriormente.

[072] Observe que algumas espumas de absorção de rádio no mercado têm camadas de condução incorporadas nelas. Se essa espuma for utilizada em uma realização, então, o elemento de blindagem pode ser dito por ter sido parcialmente incorporado à espuma.

[073] Observe que a configuração da Figura 6 pode não alcançar uma redução completa da eficiência da antena para o elemento para encaixe A, isto é, uma redução completa a zero da sensibilidade do rádio de A para sinais de fora da espuma. Alguns desses sinais externos podem ser capturados pela parte do elemento para encaixe A que está colocado fora da estrutura de suporte, e esses sinais serão geralmente conduzidos em direção ao circuito de rádio. Não obstante, o elemento de espuma cria uma redução de eficiência de antena que é alta o suficiente para ser valiosa na prática.

[074] Além da redução da sensibilidade de transmissor para o elemento para encaixe, o elemento de espuma pode reduzir a interferência de sinais enviados da antena do elemento para encaixe e, possivelmente, da antena da estação de encaixe, conforme apresentado por outros dispositivos no ambiente sem fio. De maneira vantajosa, o ajuste confortável e ambiente de rádio blindado criado pelo elemento de espuma pode permitir que a estação de encaixe detecte mais precisamente o ‘encaixe físico’, e as antenas do elemento para encaixe e da estação de encaixe também podem ser mais precisamente alinhadas entre si.

MÓDULO DE MODIFICAÇÃO DE RÁDIO

[075] Em outra realização da invenção, um módulo de modificação de rádio (RMM) é introduzido no elemento para encaixe que obtém um sinal de direcionamento com pelo menos duas configurações: ‘normal’ e ‘modificada’. A configuração ‘normal’ significa que o rádio deve se comportar de acordo com as regras e práticas comuns do esquema de comunicação (por exemplo, Wi-Fi), e a configuração ‘modificada’, que é associada ao elemento para encaixe, sendo fisicamente encaixada, conforme explicado em detalhes abaixo, significa que o mecanismo de sensibilidade de transmissor no rádio deve ser modificado além do que é normalmente aplicável no esquema de comunicação, onde a modificação inclui pelo menos um dentre: (a) desabilitação do mecanismo de sensibilidade de transmissor inteiramente, ou (b) torná-lo muito mais sensível a sinais de transmissor (por exemplo, configuração do limite de sensibilidade em uma potência de sinal maior).

[076] A Figura 8 ilustra a situação de uma realização na qual o limite de sensibilidade é ajustado a um nível de potência de sinal maior por RMM. Portanto, o elemento para encaixe, que pode detectar sinais da estação de encaixe B e outros dispositivos E e F que utilizam o limite normal, não será mais capaz de detectar sinais de dispositivos E e F quando o limite modificado for utilizado para sensibilidade de transmissor.

[077] Em uma realização, o sinal de direcionamento é ajustado dependendo do projeto específico e/ou preferência de usuário. Por exemplo, antes do encaixe, o sinal de direcionamento é ajustado como ‘normal’, então, após o encaixe físico, o sinal de direcionamento é ajustado para ‘modificado’ e, então, o sinal de direcionamento é ajustado de volta para ‘normal’ após desencaixe.

[078] Em uma realização, quando for feito encaixe físico e/ou o RMM estiver na configuração modificada, a energia de transmissão do rádio de elemento para encaixe é regulada para ser menor que o necessário para cobrir todo o ambiente sem fio, mas alta o suficiente para atingir pelo menos uma antena de estação de encaixe.

[079] Em outra realização, um RMM semelhante ou simétrico é utilizado para controlar o rádio de estação de encaixe, de modo que a estação de encaixe seja capaz de se comunicar ao longo de distâncias longas com o elemento para encaixe quando o elemento para encaixe estiver fisicamente desencaixado, mas ainda logicamente encaixado.

[080] A Figura 9 apresenta um sistema de encaixe sem fio, de acordo com uma realização da invenção. O sistema inclui um elemento para encaixe 910 com um rádio 916 conectado a uma antena 918, e uma estação de encaixe 920 com um rádio 926 conectado a uma antena 928. Nesse exemplo, os rádios estão operando de acordo com o padrão Wi-Fi 802.11n. Entretanto, outros padrões sem fio também são aplicáveis. A estação de encaixe 920 tem um sensor 930 para detectar o encaixe físico. Nesse exemplo, o encaixe físico é a ação de colocar o elemento para encaixe no topo da estação de encaixe, de modo que o sensor detecte a presença de um objeto colocado sobre o topo da estação de encaixe. O sensor não pode detectar que o objeto é um elemento para encaixe real, muito menos a identidade do elemento para encaixe, assim, além desse sensor, medições de potência de sinal de rádio são utilizadas (conforme explicado abaixo), a fim de criar um sistema inteligente. Em outra realização, o sensor 930 pode não estar utilizando qualquer hardware que detecta a presença física de um objeto, mas o sensor contar puramente com medições de potência de sinal de rádio. Em outra realização, o sensor 930 utiliza hardware de sensibilidade ou hardware de geração de sinal dentro do elemento para encaixe 910 além do hardware na estação de encaixe 920, ou utiliza hardware que é colocado exclusivamente no elemento para encaixe 910.

[081] Conforme indicado pela linha de acoplamento 950, há comunicações sem fio entre as duas antenas 918 e 928, o que permite que as unidades de controle 912 e 922 se comuniquem entre si para alcançar o encaixe - esse comunicação de nível maior entre os sistemas de controle é apresentada com a linha 960. Especificamente, essa comunicação permite que a unidade de controle 912 no elemento para encaixe 910 seja informada se encaixe físico for detectado, ou se o encaixe físico parar de ser detectado.

[082] Elementos de RMM 914, 924 foram adicionados tanto ao elemento para encaixe 910 como a estação de encaixe 920, nessa realização. Os elementos de RMM 914, 924 são configurados para receber sinais de suas respectivas unidades de controle 912, 922. Os sinais podem ser pelo menos selecionados dentre ‘normal’ e ‘modificado’. Se o sinal ao RMM for ‘modificado’, então, esse RMM altera as configurações em rádio afixado 926/916 para: (a) aumentar o limite de sensibilidade de transmissor comparado à configuração normal para Wi-Fi, que é, preferencialmente, somente a sensibilidade de transmissor ser feita antes da transmissão de pacotes endereçados ao elemento para encaixe ou contraparte de estação de encaixe, e (b) reduzir a potência de sinal utilizada para transmissões de pacote pelo rádio (comparado à configuração normal utilizada para Wi-Fi), preferencialmente, só para a transmissão de pacotes endereçados ao elemento para encaixe ou contraparte de estação de encaixe. A utilização dos elementos RMM permite o controle de sensibilidade de transmissor com alterações de software mínimas para o elemento para encaixe, de modo que algumas realizações da invenção possam ser implementadas ao fazer uma melhoria de software de sistema em um elemento para encaixe que é construído como dispositivo de Wi-Fi de objetivo geral, utilizando a tecnologia padrão. Isso pode ser alcançado, pois é possível controlar o mecanismo de sensibilidade de transmissor de pelo menos alguns chipsets de Wi-Fi por software externo, sem ter de possuir o módulo de modificação de rádio completamente codificado permanentemente no firmware de chipset.

[083] A estação de encaixe 920 pode incluir um periférico de exibição 940, de modo que dados de exibição no elemento para encaixe possam ser exibidos no periférico de exibição 940 após encaixe.

[084] O funcionamento desse sistema é adicionalmente ilustrado pelos exemplos a seguir de cenários operacionais e os protocolos associados. A Figura 10 apresenta o processo de operação para um primeiro cenário, de acordo com uma realização. No início 1010, o sinal é ‘normal’, e os RMMs ajustam os respectivos rádios para a configuração normal. No início, o elemento para encaixe ainda não está encaixado, e não está colocado sobre o topo da estação de encaixe. O usuário, agora, coloca o elemento para encaixe sobre o topo da estação de encaixe, sinalizando a intenção de encaixe físico e lógico.

[085] O sistema de controle dentro da estação de encaixe detecta a presença de um objeto sobre o topo dela, por meio do sensor no loop de detecção 1020.

[086] Em 1030, o sistema de controle utiliza seu rádio para difundir uma solicitação com um formato predeterminado ao longo de um canal de Wi-Fi predeterminado, de acordo com o padrão de encaixe sem fio. A solicitação introduz qualquer dispositivo capaz de ser um elemento para encaixe que esteja na variação de comunicação para enviar de volta uma resposta, declarando sua identidade e, também, a potência de sinal com a qual o pacote de solicitação foi recebido.

[087] Em 1040, o elemento para encaixe, sendo um dispositivo que escuta no canal predeterminado acima, responde conforme descrito acima.

[088] Em 1050, a estação de encaixe sistema de controle recebe a resposta, assim como uma segunda resposta do elemento para encaixe mais distante, e seleciona a resposta que indicou a potência de sinal mais forte para o pacote de solicitação recebido, obtendo, com isso, a identidade (por exemplo, endereço de MAC de Wi-Fi) do elemento para encaixe que o usuário desejou se encaixar fisicamente. A potência de sinal pode ser utilizada aqui para medir a proximidade à estação de encaixe. Outras maneiras de medir a proximidade ao enviar sinais, utilizando mais de um único pacote de solicitação, também são possíveis, e poderiam ser preferidas algumas vezes, devido a poderem oferecer precisão maior.

[089] Em 1060, a estação de encaixe, então, informa o elemento para encaixe, utilizando seu rádio, endereçando-o por sua identidade, que foi fisicamente encaixado, e que o encaixe lógico também pode proceder.

[090] Em 1070, um sinal ‘modificado’ é enviado aos RMMs, e os RMMs modificam a configuração nos rádios. O elemento para encaixe e a estação de encaixe funcionam juntamente para concluir o processo de encaixe lógico.

[091] Em 1080, o elemento para encaixe é, agora, capaz de enviar dados à estação de encaixe, por exemplo, dados de exibição ao periférico de exibição administrado pela estação de encaixe.

[092] Isso aprimora o desempenho da ligação de comunicação de encaixe, devido aos rádios não serem mais influenciados por sinais de transmissor que chegam de outros dispositivos.

[093] A Figura 11 apresenta o processo de operação para um segundo cenário, de acordo com uma realização. Em 1110, o elemento para encaixe é encaixado com a estação de encaixe. Portanto, o sinal atual é ‘modificado’ e os RMMs ajustam a operação dos respectivos rádios da mesma forma. Um usuário pega o elemento para encaixe, por exemplo, devido ao usuário tentar responder a uma chama de chegada. A estação de encaixe detecta, por meio de seu sensor, que não há mais qualquer encaixe físico no loop de detecção 1120.

[094] Em 1130, a estação de encaixe, utilizando seu rádio, informa o elemento para encaixe da descontinuação do encaixe físico. Isso não desencadeia desencaixe lógico, uma vez que os rádios ainda estão na variação, de modo que a relação de encaixe lógico seja continuada em 1140.

[095] Em 1150, o controle na estação de encaixe altera o sinal para seus RMM para ‘normal’ e, também, introduz o controle no elemento para encaixe, por meio de seu rádio, que o encaixe físico terminou, e que deve alterar o sinal apara seu RMM para ‘normal’. Isso permite que a conectividade de ligação entre os rádios seja mantida, mesmo conforme os crescimentos de distância entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe. O desempenho de ligação é, novamente, influenciado e reduzido por outros dispositivos no ambiente sem fio.

[096] A Figura 12 apresenta o processo de operação para um terceiro cenário, de acordo com uma realização. Esse cenário ilustrado na Figura 12 segue as ações no segundo cenário, ilustrado na Figura 11. Em 1210, uma vez que o usuário levou o elemento para encaixe fora anteriormente para responder a uma chama de telefone, o sinal atual é ‘normal’, e os RMMs ajustam a operação dos respectivos rádios da mesma forma. O sistema de controle da estação de encaixe detecta encaixe físico, novamente, por meio do sensor no loop de detecção 1220. Em 1230, a estação de encaixe informa o elemento para encaixe, utilizando seu rádio, que o encaixe físico é encerrado. Em 1240, os sinais a ambos os RMMs são ajustados para ‘modificados’ novamente.

[097] A Figura 13 apresenta o processo de operação para um quarto cenário, de acordo realização. No quarto cenário, uma ação de desencaixe é desencadeada, por exemplo, ao pressionar um botão no elemento para encaixe, indicando que, por exemplo, um usuário deseja desencaixar.

[098] Em 1310, o RMM está no estado “modificado”. Um desencaixe é desencadeado no loop de detecção 1320. Em 1330, em resposta a esse desencadeamento, a estação de encaixe e o elemento para encaixe terminam a relação de encaixe lógico. Em 1340, ambos os sinais de RMM são alterados para ‘normal’ novamente. O usuário pode pegar o elemento para encaixe e pode começar com o trabalho com o aplicativo no dispositivo desencaixado.

[099] Em uma realização, a estação de encaixe pode funcionar como uma transmissão sem fio ou prover conectividade de Internet ao elemento para encaixe, devido a ele estar conectado à Internet utilizando uma conexão cabeada, por exemplo, por meio de um cabo de Ethernet. Portanto, essa realização tem a vantagem de que um RMM não tem necessariamente de ser projetado para funcionar por pacote e pode manter a conectividade de Internet enquanto o sinal de RMM é ‘modificado’.

[0100] Essa invenção é aplicável a: encaixe sem fio, e outros ambientes nos quais uma conexão sem fio precisa ser feita em um ambiente de rádio obstruído, no qual o usuário tem a liberdade de colocar seu dispositivo sem fio em uma determinada localização fixa.

[0101] Determinadas realizações aqui proveem uma ligação entre um elemento para encaixe e uma estação de encaixe que é mais difícil de monitorar ou obstruir de uma distância. Comumente, criptografia será utilizada para comunicações seguras, mas uma camada extra de proteção provida pela invenção é uma vantagem sobre outras soluções de encaixe sem fio.

[0102] Embora a descrição acima das diversas realizações coloque o sensor 930 na estação de encaixe, e a iniciativa para muitas das ações desencadeadas pelo sensor no controlador da estação de encaixe, realizações alternativas proveem o sensor no elemento para encaixe e o elemento para encaixe controlador tomando a iniciativa. Em uma realização possível, o elemento para encaixe utiliza um sensor de NFC (RFID de comunicação de campo próximo) para detectar e escanear uma indicação de NFC presente dentro da estação de encaixe.

[0103] A descrição detalhada anterior estabeleceu um pouco das muitas formas que a invenção pode obter. Pretende-se que a descrição detalhada anterior seja entendida como uma ilustração das formas selecionadas que a invenção pode obter e não como uma limitação à definição da invenção. São somente as reivindicações, incluindo todos os equivalentes que são destinados a definirem o escopo dessa invenção.

[0104] Mais preferencialmente, os princípios da invenção são implementados como qualquer combinação de hardware, firmware e software. Ademais, o software é preferencialmente implementado como um programa de aplicativo realizado de maneira tangível em uma unidade de armazenamento de programa ou meio de armazenamento legível por computador que consiste em partes, ou de determinados dispositivos e/ou uma combinação de dispositivos. O programa de aplicativo pode ser carregado e executado por uma máquina compreendendo qualquer arquitetura adequada. Preferencialmente, a máquina é implementada em uma plataforma de computador tendo hardware, como uma ou mais unidades de processamento centrais (“CPUs”), uma memória, e interfaces de entrada/saída. A plataforma de computador também pode incluir um sistema operacional e microcódigo de instrução. Os diversos processos e funções aqui descritos podem ser parte do microcódigo de instrução ou parte do programa de aplicativo, ou qualquer combinação destes, que possam ser executados por uma CPU, esse computador ou processador sendo ou não explicitamente apresentado. Além disso, diversas outras unidades periféricas podem ser conectadas à plataforma de computador, como uma unidade de armazenamento de dados adicional e uma unidade de impressão.

Claims

1. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (220) PARA ENCAIXE SEM FIO COM UM ELEMENTO PARA ENCAIXE (210) EM UM AMBIENTE DE ESPECTRO DE RÁDIO COMPARTILHADO UTILIZANDO UM PADRÃO DE RÁDIO COM UM MECANISMO DE SENSIBILIDADE DE TRANSMISSOR PARA COMUNICAÇÕES, sendo a estação de encaixe (220) caracterizada por compreender: um rádio (224); uma antena (222) conectada ao rádio (224), em que o rádio é configurado para causar uma modificação de um limite de detecção de mecanismo de sensibilidade de transmissor quando um elemento para encaixe (210) for encaixado para ser maior que o de um limite de detecção de mecanismo de sensibilidade de transmissor quando o elemento para encaixe (210) não estiver encaixado.

2. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (220), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ainda compreender um gerador de ruído (226), em que o gerador de ruído (226) transmite sinais, originando, com isso, o fundo de ruído dos sinais recebidos no elemento para encaixe A (210) a um nível que mascare as transmissões de rádio no ambiente de rádio diferentes das transmissões de rádio da estação de encaixe (220).

3. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (220), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela antena (222) da estação de encaixe (220) ser direcional, de modo que os sinais transmitidos da estação de encaixe (220) sejam direcionados ao elemento para encaixe (210) quando encaixado.

4. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (220), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela estação de encaixe (220) ser configurada para prover relato de controle de energia de trânsito (TPC) a um elemento para encaixe que implementa TPC (218), de modo que a estação de encaixe possa prover feedback ao elemento para encaixe para reduzir as configurações de energia de transmissão utilizadas pelo elemento para encaixe (210) quando encaixado.

5. ESTAÇÃO DE ENCAIXE, de acordo com a reivindicação 1, em que a estação de encaixe é caracterizada por ainda compreender um sensor (930) para detectar encaixe físico entre o elemento para encaixe e a estação de encaixe; e um sistema de controle configurado para alterar a dita modificação de um limite de detecção de mecanismo de sensibilidade de transmissor, dependendo pelo menos das leituras do sensor.

6. ESTAÇÃO DE ENCAIXE, de acordo com a reivindicação 5, em que a dita modificação é caracterizada por compreender o aumento do limite de sensibilidade de transmissor em um estado encaixado comparado a um valor normal.

7. ESTAÇÃO DE ENCAIXE, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pela estação de encaixe ser ainda adaptada para reduzir, no dito estado encaixado, uma potência de sinal utilizada para transmissões de pacote pelo rádio, de maneira preferencial, somente para a transmissão de pacotes endereçados ao elemento para encaixe.

8. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620) PARA ENCAIXE SEM FIO COM UM ELEMENTO PARA ENCAIXE (610) EM UM AMBIENTE DE ESPECTRO DE RÁDIO COMPARTILHADO UTILIZANDO UM PADRÃO DE RÁDIO COM UM MECANISMO DE SENSIBILIDADE DE TRANSMISSOR PARA COMUNICAÇÃO COM A ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620), sendo a estação de encaixe (620) caracterizada por compreender: um rádio conectado a uma antena (622); e um absorvedor de rádio (630) tendo uma fenda (770) para a inserção do elemento para encaixe, de modo que, mediante a inserção do elemento para encaixe, o absorvedor de rádio substancialmente circunda a antena (612) do elemento para encaixe, em que o absorvedor de rádio é feito de um material de absorção de rádio para absorver a energia dos sinais de rádio de passagem.

9. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo absorvedor ser feito de um material de absorção de rádio flexível e ser configurado para deformar, de modo a aceitar e circundar substancialmente as antenas de diferentes tipos de elementos para encaixe tendo uma variação de tamanhos.

10. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por ainda compreender um elemento de blindagem (640) para refletir sinais de rádio ao absorvedor de rádio (630).

11. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo elemento de blindagem (640) ser incorporado no absorvedor de rádio (630).

12. ESTAÇÃO DE ENCAIXE (620), de acordo com a reivindicação 8, em que o absorvedor de rádio (630) é uma espuma caracterizada por compreender um material de condução.

13. SISTEMA DE ENCAIXE SEM FIO EM UM AMBIENTE DE ESPECTRO DE RÁDIO COMPARTILHADO, caracterizado por compreender um elemento para encaixe (910) configurado com um rádio (916) conectado a uma antena (918) utilizando um padrão de rádio com um mecanismo de sensibilidade de transmissor para comunicações e uma estação de encaixe, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

14. SISTEMA DE ENCAIXE SEM FIO, conforme definido na reivindicação 12, em que o elemento para encaixe é caracterizado por ainda compreender um sistema de controle para alternar a operação de um rádio de elemento para encaixe (916) entre pelo menos um primeiro modo e um segundo modo.