CN109347592B - 无线网络内的时间戳复制方法以及无线站 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及无线网络内的时间戳复制。描述了无线网络内的时间戳复制。在实施例中，无线站接收输入时间戳并且使用该输入时间戳以生成输出时间戳。无线站将输出时间戳传送至组成无线网络的多个组中的一个组中的无线站。输出时间戳被生成以补偿在接收输入时间戳和传送输出时间戳之间的延迟，使得在时间T传送的输出时间戳对应于输入时间戳将具有的值，其条件是已经在时间T(并且不是在早于T的时间)接收到输入时间戳。因此，这可以减少或消除由多个不同的系统和进程引起的独立的时间戳误差和抖动。

Description

无线网络内的时间戳复制方法以及无线站
本申请是申请日为2015年5月8日，申请号为201510232690.8，发明名称为“无线网络内的时间戳复制”的申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及无线网络内的时间戳复制。
背景
Wi-FiTM标准描述了许多不同类型的管理帧。一个类型是用于宣布网络的存在的信标帧。以规则的间隔传送信标帧以允许Wi-FiTM站寻找和识别网络。信标帧包括定时同步功能(TSF)时间戳，其由接收无线站(STA)使用以更新本地自由运行时钟。
对于为什么Wi-FiTM站之间的时间同步(或更具体地，它们的本地时钟之间的同步)是重要的，存在很多原因。例如，当Wi-FiTM网络用于流媒体(例如音频或视频数据)时，时钟用于控制接收的媒体的回放。如果播放相同的音乐曲目(例如在多房间音乐系统中)的一对扬声器中的每个扬声器中的本地时钟不是同步的(其中每个音箱是单独的Wi-FiTM站)，则来自每个音箱的音频将不是同步的，并且因为时钟偏离(因为一个时钟比另一个时钟运行得更快)，这将变得收听者可听得见。同样，当在多房间系统中播放相同的音乐时，如果每个音箱不是同步的，则随着收听者从一个房间移动到另一个房间，这将对收听者可听得见。
下文描述的实施例不限于解决同步Wi-FiTM站的已知的方法中的缺点中的任何缺点或所有缺点的实施。
发明内容
本发明内容被提供以用简化形式引入在下文的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容不是旨在识别所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作在确定所要求保护的主题的范围时的帮助。
描述了无线网络内的时间戳复制。在实施例中，无线站接收输入时间戳并且使用该输入时间戳以生成输出时间戳。无线站将该输出时间戳传送到构成该无线网络的很多组中的一个组中的无线站。输出时间戳被生成以补偿在接收输入时间戳和传送输出时间戳之间的延迟，使得在时间T传送的输出时间戳对应于输入时间戳将具有的值，其条件是已经在时间T(并且不是在比T更早的时间)接收到输入时间戳。这可以因此减少或消除由多个不同的系统和过程引起的独立的时间戳误差和抖动。
第一方面提供一种方法，包括：在无线网络中的无线站接收输入时间戳，无线网络包括两组或多于两组无线站；提取输入时间戳；基于输入时间戳生成输出时间戳；以及，将包含输出时间戳的帧传送至多个组中的一组内的无线站。
第二方面提供一种无线站，所述无线站包括：被布置成接收输入时间戳的第一通信接口；和被布置成将输出时间戳传送到无线网络中的多个组中的一组中的无线站的第二通信接口，其中基于输入时间戳生成输出时间戳。
第三方面提供包括如本文描述的无线站的无线网络。
第四方面提供包括计算机程序代码的有形的计算机可读介质以将计算机配置成执行如本文描述的方法。
第五方面提供在其上编码有计算机可读程序代码的计算机可读储存介质用于生成处理器，所述处理器包括：被布置为接收输入时间戳的第一通信接口；和被布置以将输出时间戳传送到无线网络中的多组中的一组中的无线站的第二通信接口，其中，基于输入时间戳生成输出时间戳。
第六方面提供在其上编码有计算机可读程序代码的计算机可读储存介质用于生成被配置为执行本文描述的方法的处理器。
另外的方面提供了基本上如参考附图中的图3所描述的方法、基本上如参考附图中的图2和图8中的任何一个所描述的无线站和基本上如参考附图中的图1、6、7中的任何一个所描述的无线网络。
进一步地，还提供了以下内容：
1)一种方法，包括：在无线网络中的无线站接收输入时间戳，所述无线网络包括两组或多于两组无线站；存储包括所接收的输入时间戳和在所述输入时间戳被接收时的所述无线站处的计数器的值的数据对；通过从两个存储的数据对进行外推来计算输出时间戳；以及将包括所述输出时间戳的帧传送到多个组中的一组内的无线站。
2)根据1)所述的方法，其中，接收输入时间戳包括：接收包括输入时间戳的帧；以及从所接收的帧提取所述输入时间戳。
3)根据1)所述的方法，还包括：基于在所述无线站处的系统时钟递增所述计数器。
4)根据1)-3)中的任一项所述的方法，其中，包括输入时间戳的帧经由第一通信接口接收，并且包括所述输出时间戳的帧经由第二通信接口传送。
5)根据4)所述的方法，其中，所述无线站包括单个通信接口，所述单个通信接口起到所述第一通信接口和所述第二通信接口两者的作用。
6)根据1)所述的方法，其中，所述输入时间戳是：原始时间戳，所述原始时间戳由所述无线站中的接入点生成；或从另一个组中的主站接收的时间戳，并且所述从另一个组中的主站接收的时间戳由所述主站基于所述主站接收的输入时间戳生成。
7)根据1)所述的方法，其中，所述输入时间戳是从另一个组中的主站接收并且由所述主站基于由所述主站接收的输入时间戳生成的时间戳，并且其中，由所述主站接收的所述输入时间戳是由所述无线网络中的接入点生成的原始时间戳。
8)根据1)所述的方法，其中，所述帧是信标帧。
9)根据1)所述的方法，其中，所述无线站是Wi-FiTM站。
10)根据1)所述的方法，其中，所述无线站是无线音箱。
11)一种无线站，包括：计数器；第一通信接口，所述第一通信接口被布置为接收输入时间戳，并且存储包括所接收的输入时间戳和当所述输入时间戳被接收时的所述计数器的值的数据对；时间戳校正模块，所述时间戳校正模块被布置为通过从两个存储的数据对进行外推来计算输出时间戳；以及第二通信接口，所述第二通信接口被布置为将所述输出时间戳传送到无线网络中的多个组中的一组中的无线站。
12)根据11)所述的无线站，其中，从帧中接收所述输入时间戳，并且所述第一通信接口被布置为从所接收的帧中提取所述输入时间戳。
13)根据11)所述的无线站，还包括系统时钟，并且其中，所述计数器基于所述系统时钟递增。
14)根据11)所述的无线站，包括被布置为起到所述第一通信接口和所述第二通信接口两者作用的接口模块。
15)根据11)所述的无线站，其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口中的一个是无线接口，或其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口两者都是无线接口。
16)根据11)所述的无线站，其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口两者都是无线接口，并且其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口在单个频带内的不同的信道上运行或在不同的频带中运行。
17)根据11)所述的无线站，其中，所述第一通信接口是有线接口。
18)一种无线网络，包括根据11)-17)中的任一项所述的无线站。
19)一种无线网络，包括多个根据11)-17)中的任一项所述的无线站，并且还包括被布置为从多个所述无线站中动态选择无线站以充当计时器并生成原始时间戳的计时器选择元件。
可以由配置有存储在有形的储存介质上的机器可读形式的软件的计算机来执行本文描述的方法，例如，当程序在计算机上运行时并且在计算机程序可以体现在计算机可读储存介质上的情况下，采取包括用于配置计算机以执行描述的方法的组成部分的计算机可读程序代码的计算机程序的形式、或采取包括适于执行本文描述的方法中的任何方法的所有步骤的计算机程序代码工具的计算机程序的形式。有形的(或非暂时的)储存介质的示例包括硬盘、拇指驱动器(thumb drive)、存储卡等，并且不包括传播的信号。软件可以适用于在并行处理器上或串行处理器上执行，使得可以以任何合适的顺序或同时执行该方法步骤。
可以由在其上编码有计算机可读程序代码的非暂时性计算机可读储存介质来生成本文描述的硬件部件。
这承认，固件和软件可以被单独使用并且是有价值的。旨在包括在“非智能(dumb)”或标准硬件上运行或控制“非智能”或标准硬件的软件以执行期望的功能。还旨在包括如用于设计硅芯片或用于配置通用可编程芯片的“描述”或限定硬件的配置的软件(例如HDL(硬件描述语言)软件)以执行期望的功能。
优选的特征可以被酌情组合，这对于技术人员将是明显的，并且可以与本发明的方面中的任何方面进行组合。
附图说明
将通过示例的方式参考以下附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是示出了示例无线网络的示意图；
图2示出了示例主无线站的示意图；
图3是运行例如图2中示出的主无线站的示例方法的流程图；
图4是演示了可如何通过从数据对外推来生成输出时间戳的曲线图；
图5示出了示例信标帧的格式的示意图；
图6示出了另一个示例无线网络的示意图；
图7示出了其每个包括多个域的另外的示例无线网络的示意图；以及
图8示出了可以作为复制和转播时间戳的无线站操作的、示例性的基于计算的设备的各个部件。
在整个附图中使用共同的附图标记以指示相似的特征。
具体实施方式
以下仅通过示例的方式来描述本发明的实施例。这些示例代表申请人目前已知的将本发明付诸实践的最优方式，但是它们不是其中可以实现本发明的仅有的方式。描述阐述了示例的功能以及用于构造和操作本示例的步骤的顺序。然而，可以通过不同的示例来完成相同的或等同的功能和顺序。
为了使无线网络内的无线站(STA)同步，一个站(其可以是接入点(AP))广播包括时间戳的帧。时间戳在广播无线站处生成并且基于在广播站处的计数器的值，该计数器基于自由运行的本地振荡器(即在广播无线站中的振荡器)递增。接收该帧的无线站使用所接收的时间戳以使本地计数器(即在接收无线站中的计数器)同步，该计数器基于接收站内的自由运行的振荡器(LCO)的“滴答(tick)”而递增。即使在无线站中的所有的振荡器以相同的标称速率(例如1MHZ)运行时，振荡器中的实际差异也意味着它们的时钟速率是略有不同的，使得即使计数器最初一致，但是它们在经历长的时间段后也将不保持同步。
为了使在接收无线站的计数器与在广播站的计数器同步，每次时间戳被无线站接收时，该时间戳可以用于重写本地计数器。这将无线站之间的同步误差限制为在收到的包括时间戳的帧之间的振荡器中的漂移。英国专利GB2494949描述了两种不同的技术，这两种不同的技术可以用于提高发送无线站和接收无线站之间的同步。在第一种技术中，在对接收站中的计数器的值进行重写之前，计算接收的时间戳的值和计数器的当前值之间的误差。该误差然后可以用于调节接收站中的计数器的速率(即，使得本地振荡器的滴答和计数器的递增之间不必存在固定的关系)。例如，通过了解自从先前校正(例如响应于接收先前的帧)经过的时间，可以确定AP计数器(其对应于时间戳的值)和STA计数器之间的漂移量。速率调节单元(其可以使用锁相环来实现)然后可以用于以非常接近AP计数器的速率的速率递增STA计数器。通过在每次接收新的时间戳时重复该漂移确定并且调节该速率调节单元，误差在短的时间段内趋向于最小值。在英国专利GB2494949中描述的第二种技术中，在每次接收新的时间戳时，STA存储对应于接收的计数器的值和STA计数器的当前值的一对值。然后，取代对STA计数器进行速率控制(如采用第一种技术)，存储的成对的值可以由STA内的更高的软件层使用以监测该漂移并且补偿STA计数器的值。
以上描述的同步方法依赖于网络中的所有的无线站能够直接接收来自于广播站(例如AP)的包含原始时间戳的帧。如果无线网络遍布足够大或具有足够多阻碍无线传输的障碍物的区域，则这可能是不可能的。在其中所有的站不能直接接收帧的示例中，无线站可以被划分为组或域，每个组或域包括无线站的子集，其中每个组具有主站，该主站生成并广播包括时间戳的帧。这些时间戳由每个主站独立生成，并且可以以不同的值开始和/或以不同的速率递增，使得在各组之间不存在时间同步并且每个组作为其自身网络高效运行。这意味着，在其中时间戳用于共同解码处理的应用中，例如对主无线站已经将时间戳添加到其上的数据(例如音频流)进行解码，该数据(例如具有添加的时间戳的数据)不能在多组中进行重复使用，而是，必须在每组内将时间戳添加到数据，并且产生的数据在组内单独分发。这是低效的，因为其浪费处理能力(例如经历生成时间戳标记的数据的重复工作)并且还潜在地浪费无线网络内的带宽(例如经历多个时间戳标记的数据流的分发)。此外，如果两组或多于两组正使用相同的或重叠的无线信道，具有相同流数据的多个副本(例如每个副本具有不同的添加的时间戳)，则导致对于信道带宽的竞争。
本文描述了无线网络内的时间戳复制的方法，其使相同时间戳标记的数据能在多个无线组/域中使用。本文描述的方法理论上将各组无线站统一(join)到单个时间，即使每组使用不同的定时时钟运行。该方法涉及无线站内的时间戳的复制，无线站包括两个通信接口，并且其可以在域内作为AP或主站(例如Wi-FiTM直连系统内的点对点(P2P)组的所有者)运行并且广播包括时间戳的帧。无线站在第一接口上接收帧中的时间戳(例如来自AP或其它主站)，并且在第二接口上复制帧中的时间戳并且将帧中的时间戳广播到域中的其它无线站，在域中该无线站是AP/主站。这两个接口可以使用相同的无线协议和频率或其可以使用不同的协议/频率(其中至少该第二协议是无线协议)。在一些示例中，相同的物理接口(例如相同的Wi-FiTM模块)可以充当两个接口，并且可以使用时分多路复用以在接收包括时间戳的帧和转播帧中的时间戳之间进行切换。以这种方式，无线站充当桥梁，复制时间戳并且将该时间戳转播给另一组设备。
该转播的时间戳可以与接收到的时间戳具有相同的值；然而，在很多示例中，无线站包括时间戳校正模块，其调节时间戳的值，其被广播(使得其不是与所接收的时间戳具相同的值)以解释无线站内的任何延迟(例如由于网络堆栈和处理引起的)。时间戳校正模块预测在该帧被广播的时刻在该接收机处的时间戳的值。在这样的示例中，如果时间戳的接收和转播在完全相同的时间发生，则复制和转播的时间戳(TS出)具有接收的时间戳(TS入)可能已具有的值，即TS出＝TS入+ΔTS，其中ΔTS是在转播站接收时间戳和转播站转播时间戳之间、生成原始时间戳的站处的计数器在时间上递增的量。
通过以这种方式对校正的时间戳进行转播，由无线网络(以及跨越该网络内的多个组/域)内的AP/主站广播的所有帧包括同步的时间戳(即时间戳在所有域中是统一的)，并且，即使并不是所有的无线站直接接收来自相同站的包括时间戳的帧，不同的域中的无线站也全部被同步。所有的域可以因此被描述为在相同的时间区域中，并且时间戳可以被描述为在所有域中处于锁步(lock-step)中。跨越所有域的时间戳的这种同步使数据(例如时间戳标记的音频数据)能在所有多个域(具有相同的精确度)重复使用，并且还意味着：可以在不同的域中生成该数据，所述不同的域不同于其中生成原始的时间戳的域(而没有任何精确度的损失，其中数据在域之间进行共享)。此外，无线网络的重新配置更快和更容易，因为无线站(其从一个域移动到另一个域)不需使自身与新的域中的时间同步。在无线站是便携式设备(例如无线音箱)的情况下，用户可以周期性地在其家中的各个地方重新布置这些设备(例如针对不同的场合(例如内部聚会、外部聚会等)重新定位无线音箱)。还可以遍及多个无线网络使用本文描述的方法，使得在不同的网络中的无线站被全部同步，即使它们接收包括来自不同主站的时间戳的帧。
因为简便，使用本文描述的方法的无线网络可以被描述为“自修复”，利用该简便，无线站可以改变域(例如由于对主设备的重新定位或主设备的故障引起的)。在各个示例中，网络可以被动态地重新配置(例如在音频回放期间)，使得用户可以拿起无线音箱并且将其从一个房间移动到另一个房间，并且音箱可以从一个域到另一个域无缝切换，并且持续回放该音频，只要其持续从广播无线站接收时间戳帧和从相同的或不同的无线站接收音频流即可。在另一个示例场景中，系统主站可能(例如由于CPU正被用于其他任务)变得过载并且因此从站可以无缝地转变为新的主站，因为所有的时钟被同步。
在各个示例中，使用本文描述的方法被同步的不同的域可以在不同的物理信道上运行，其中这些信道可以在相同的频带内(例如在2.4GHz或5GHz的频带内)或在不同的频带内(例如一个信道在2.4GHz的频带内，并且另一个信道在5GHz的频带内)。在示例场景中，可以存在运行在2.4GHz的第一无线网络和运行在5GHz的第二无线网络。如果2.4GHz的频带变得无法使用(例如由于微波或其它干扰)，则运行在2.4GHz的网络中的无线站可以自修复并且切换到5GHz的网络，并且仍然保持时钟精确度，这是由于本文描述的时间戳复制方法被用于同步这两个无线网络之间的时间。
使用本文描述的方法以同步时间戳的网络的自修复性质还可以结合网络内选择最优无线站的模块使用以充当计时器(并且因此广播原始时间戳，其然后被其它主站复制)。这种选择可以例如被动态执行，使得计时器无线站可以随着网络波动(例如在精确度和范围两个方面)而变化。
尽管本文描述的示例中的很多示例涉及回放音频数据，但是这些方法可以用于媒体数据、控制数据等。例如，这些方法可以用于要求在整个扩展区域(例如使得存在两个或多于两个域)中同步的任何应用中，例如在过程控制、制造、科学仪器等领域中。
在本文使用的术语“Wi-FiTM网络”指的是基于电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准的无线局域网。在本文使用的术语“Wi-FiTM站”指的是具有Wi-FiTM模块的电子设备，该Wi-FiTM模块允许该设备使用IEEE.802.11标准来无线交换数据。在本文使用的术语“Wi-FiTM接入点”指的是电子设备，该电子设备充当W-FiTM信号(如在IEEE 802.11标准中规定的)的中央发射机和接收机。
尽管方法和系统在本文被描述为用于Wi-FiTM网络(例如用于Wi-FiTM组)，但是将理解的是，方法还可以适用于其它无线网络中，这些无线网络使用某种形式的基于时间戳的同步，并且其运行不同于IEEE 802.11的标准。术语“组”和“域”在本文可互换使用，以提及无线站的集合，其中不同的组/域用不同的定时时钟运行，而不考虑这些站使用的标准和协议。术语“组”不将描述的方法限于Wi-FiTM直连，并且术语“域”不将描述的方法限于在使用不同的协议/频率的无线站的组之间复制时间戳，尽管方法可以用于这样的情景中。在示例中，本文描述的方法可以用于在两个Wi-FiTM域(或两个Wi-FiTM网络)之间同步时间戳，一个Wi-FiTM域在2.4GHz并且一个Wi-FiTM域在5GHz，其中每个域(或网络)遭受不同的处理延迟，因为用于在5GHz的频带(例如针对IEEE 802.11n和更先进的传送方案)内传送时间戳的帧(例如信标帧)可以更大。在其它示例中，本文描述的方法可以用于在组之间同步时间戳，这些组在相同的频带内的不同的信道(例如2.4GHz频带内的信道1至信道14)上运行。
图1是示出了无线网络100的示意图，无线网络100可以是Wi-FiTM网络。无线网咯100包括多个域101-103，表示为域A101、域B102和域C103。当其是Wi-FiTM网络时，这些域可以是Wi-FiTM直连组。每个域101-103包括主STA 104-106和一个或多个从STA 108。应当理解的是，无线站可能能够充当主STA和从STA两者，并且图1中应用的标记指代无线站的当前角色，而非指代每个站的能力。图1中示出的无线网络100还包括AP 110，其生成包括原始时间戳(TS)的帧，并且可以因此被称为网络100内的“计时器”。应当理解的是，在一些示例中，包括原始时间戳的帧可以相反由主STA生成(例如主STA A 104可以充当计时器)。
在域A 101中的所有的从STA 108接收由AP 110广播的包括原始时间戳的帧(如通过箭头112所指示的)并且使用接收的时间戳以将自身与AP 110同步(例如使用以上描述的方法中的一个方法)。此外，在域B 101中的主STA B 105接收原始时间戳(如通过箭头114所指示的)。主STA B 105可以在AP的范围内，使得其还无线接收由AP 110广播的包括原始时间戳的帧(如图1中所示，如主STA B 105被示出在域A 101和域B 102之间的重叠的区域中)，或可替代地，主STA B 105可以通过另一个路径(例如经由来自AP 110的有线网络)接收时间戳。主STA B 105使用从AP 110接收的时间戳以复制该时间戳，之后将其(在帧中)转播到域B 102内的从STA 108(如通过箭头116指示的)。同样，主STA C 106可以在AP的范围内，使得其接收由AP 110广播的包括原始时间戳的帧，或在主STA B 105的范围内(如图1中所示，如主STA C 106被示出在域B 102和域C 103之间的重叠的区域中)或主STA C 106可以通过另一个路径(例如，如通过箭头118所指示的，从AP 110经由另一个网络，例如有线网络)接收时间戳。主STA C 106使用从AP 110/主STA B 105接收的时间戳以复制时间戳，之后将其(在帧中)转播到域C103内的从STA 108(如通过箭头120所指示的)。应当理解的是，尽管图1示出了域的线性布置(使得B连接到A，并且C连接到B)，但是域可以被以任何形式布置，并且图6和7中示出了另外的示例。
无线网络100内的接入点110和无线站104-106、108可以是基于计算的设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、数字收音机、智能TV、游戏机、媒体播放器等。在一些示例中，无线站104-106、108可能够发挥与AP相同的作用，并且因此AP 110可以是当前充当AP(例如充当AP的Wi-FiTM系统中的主节点)的无线站104-106、108。在其它示例中，AP110可以是专用的无线联网设备，其充当AP并且可以包括附加的联网功能(例如其还可以充当路由器)，但是可能不能够包括更多通用功能或非联网功能。在各个示例中，AP 110和/或无线站104-106、108可以是无线音箱。
可以参考图2和3来描述转播时间戳的主STA的运行。图2示出了示例主STA 200的示意图，并且图3是例如在图2中示出的主STA的运行的示例方法的流程图。主STA 200包括两个通信接口202、204，并且被布置为经由接收机201和第一接口202接收帧，并且经由第二接口204和发射机205广播帧。第二接口204是无线接口，其用于将包括时间戳(TS出)的帧(经由无线发射机205)广播到其域内的从STA。第一接口202可以是无线接口(例如使得主STA可以从另一个域中的主STA接收帧，或从AP无线接收帧，如图1中所示)或可以是有线接口，并且因此接收机201可以是有线或无线接收机。在各个示例中，第一接口202可以是Wi-FiTM接口或有线接口(例如使用与Wi-FiTM类似的分组帧和管理帧的有线接口)。在各个示例中，第二接口204可以是Wi-FiTM接口。在各个示例中，第一接口和第二接口202、204可以是相同的接口，其在帧接收(经由接收机201)和帧传送(经由发射机205)之间进行切换。在各个示例中，第一接口和第二接口202、204可以都是无线接口(例如它们可以都是Wi-FiTM接口)，但是可以使用不同的频率(例如一个可以使用2.4GHz的频率并且另一个可以使用5GHz的频率)或相同的频带内的不同的物理信道。
如图3中所示，主STA 200接收时间戳(框301)，本文称为输入时间戳TS入。在各个示例中，经由接收机201和第一接口202接收帧内的时间戳(框302)，并且第一接口202从帧中提取输入时间戳(框304)。主STA然后基于输入时间戳生成输出(或复制的)时间戳TS出(框306)，并且然后经由第二接口204和发射机205广播包括输出时间戳的帧(框308)。在一些示例中，TS入＝TS出；然而，在很多示例中，主STA 200还包括时间戳(T.S.)校正模块206并且TS入≠TS出。
输出时间戳的生成(框306中)可以包括在校正模块中将校正ΔTS应用到输入时间戳，其中，校正针对主STA200内在接收包括输入时间戳的帧(框302中)和广播包括输出时间戳的帧(框308中)之间的任何延迟进行补偿。例如，这些延迟可以是处理延迟和/或网络堆栈延迟。时间戳校正模块206可以因此预测在接收机处在时间戳被从发射机转播的时刻的时间戳的当前值。在一些示例中，校正ΔTS可以被明确地计算，并且然后添加到输入时间戳以生成输出时间戳；然而，在其它示例中，当生成输出时间戳时，校正ΔTS不被明确计算。
存在很多方式，其中输出时间戳、TS出和/或校正ΔTS可以由校正模块206计算和/或由主STA的其它部分计算(框306中)，并且在各个示例中，输出时间戳和/或校正可以参考主STA内的时钟来计算，例如参考本地振荡器或系统时钟208(其还可以被称为公共事件时钟并且与物理层时钟相比，可以运行更高的频率)。例如，系统时钟可以被实施为系统级芯片(system on chip，SoC)内的软件控制环路，并且可被SoC的所有部分访问。在这样的示例中，每次时间戳被第一接口202所接收时，第一接口202存储一对值(框310)。这对值包括接收的时间戳的值和在时间戳的值被接收时的计数器210的值(其以与本地振荡器/系统时钟208相同的速率递增)。这些存储的数据对然后用于(例如通过校正模块206)通过从对应于存储的对的已知的数据点外推而生成输出时间戳(框312)。这可以参考图4进行描述。
图4示出了x轴上的计数器值及y轴上的时间戳的值的曲线。考虑两个存储的数据对{C1,TS1}和{C2,TS2}(通过箭头402、404指示)，如果在生成输出时间戳时计数器210的值具有值C3，则通过从存储的数据对进行外推，生成具有值TS3的输出时间戳。在该示例中，返回参考先前使用的记号，TS入＝TS2，TS出＝TS3，并且ΔTS＝TS3–TS2。尽管图4示出了计算TS出而没有首先明确地计算ΔTS的方法，但是应当理解的是，外推可以使用校正值(而非实际TS值)并且明确地计算应用于输入时间戳的校正值。
时间戳的校正(框306中)也可以以其它方式执行。在另一个示例中，输入时间戳(TS入)可以用于重写由本地振荡器驱动的本地计数器，并且输出(或复制的)时间戳(TS出)的值可以基于在帧被广播(或预测将被广播)的时刻的本地计数器的值来生成。该本地计数器可以被称为“自保持的本地时间戳计数器”。为了增加本地计数器的精确度，在各个示例中，在对本地计数器的值重写之前，计算输入时间戳值(TS入)和计数器的当前值之间的误差。该误差可以然后用于调节在接收站中的计数器的速率(即，使得在本地振荡器的滴答和计数器的递增之间没有必要存在固定的关系)。例如，通过了解自从先前的校正所经过的时间(例如响应于接收包括时间戳的先前帧)，可以确定本地计数器和主站时间戳之间的漂移量。速率调节单元(其可以使用锁相环来实现)可以然后用于以更接近主站时间戳的速率的速率来使本地计数器递增。通过在每次新的时间戳被接收时重复该漂移确定和对速率调节单元的调节，在短的时间段内误差趋向于最小值。
本文描述的方法可以结合保持时钟的其它方法(例如使用IEEE802.11v中所定义的方法)进行使用。在这样的示例中，另一个标准方法(例如IEEE 802.11v)可以用于保持域中的时钟，该域能够以该标准运行，并且本文描述的时间戳复制方法可以用于将时间复制到不能够以该标准运行的域(例如非IEEE 802.11v域)中。
如上所述，在各个示例中，无线网络100可以是Wi-FiTM网络，并且在这种情况下，时间戳可以在信标帧内广播。图5示出了示例信标帧500的格式的示意图。在该示例中，信标帧如被Wi-FiTM标准所定义的，但是如上所述，本文描述的方法不限于与Wi-FiTM一起使用，并且可以与其它无线标准一起使用。示出的信标帧500是IEEE 802.11管理帧的示例，并且为确保Wi-FiTM网络中的所有的接入点和站可以适当地识别管理帧，其具有在图5的上半部分中示出的标准帧格式，其中对于帧体部分504，不同的管理帧具有不同的格式，针对图5的下半部分中的信标帧，帧体部分504被更加详细地示出。
所有管理帧公共的信标帧500的部分包括MAC(媒体访问控制)帧头(header)部分502、帧体部分504、和帧控制部分506。MAC帧头部分502包括帧控制字段508、持续时间字段510、目的地址字段512、源地址字段514、基本服务集标识符(BSSID)字段516、和顺序控制字段518。如本领域技术人员所知的，单个接入点连同所有关联的站被称为基本服务集(BSS)。接入点充当该BSS内的各站的主站。每个BSS由BSSID标识。在基础结构型BSS中，BSSID是接入点的MAC地址。
根据IEEE 802.11标准，信标帧的帧体部分504包括时间戳字段522、信标间隔字段524、能力信息字段526、和SSID字段528。时间戳字段522包括传送信标帧的设备的定时同步功能(TSF)的时间值。信标间隔字段524包括以时间单位(TU)表示的传送设备的信标帧传送之间的时间间隔。能力字段526包括关于网络和/或设备的能力的信息。其可以包括例如但不限于以下的信息：运行模式(自组织或基础结构型)、关于轮询的支持、加密等。SSID信息元素528指定了由发送设备使用的一个SSID或多个SSID。如本领域技术人员所知的，SSID是唯一地限定了Wi-FiTM网络的字母数字字符(字母或数字)的序列。试图连接到特定的Wi-FiTM网络的所有的接入点和站使用相同的SSID。
信标帧的帧体504还可以可选地包括一个或多个可选的字段530、532、534。可选的字段可以包括但不限于，支持的速率字段、跳频(FH)参数集字段、直接序列(DS)参数集字段、无竞争(CF)参数集字段、IBSS参数集字段、传输指示映射(TIM)字段、和供应商特定字段534(其可以用于携带未在IEEE 802.11标准中定义的信息)。IEEE 802.11标准规定了顺序，可选的字段将以这种顺序放置在帧体504中。特别地，IEEE802.11标准规定供应商特定字段534将是信标帧的帧体504中的最后一个字段。
在无线网络100是Wi-FiTM网络的情况下，每个后续域102、103(即不直接从AP 110接收信标帧的那些域)可以是Wi-FiTM直连组，其中在那些组中的STA从站108是点对点(P2P)客户端，并且后续域中的STA主站105、106是P2P组所有者(P2P GO)。
图6示出了其中可以实现本文描述的方法的另一个无线网络600的示意图。无线网络600包括多个无线音箱601-604(或其它媒体回放设备)，接入点606和控制点608。控制点(CP)608提供用于无线网络的控制数据，并且可以例如是在智能手机或其它计算设备上运行的应用。在该示例中，音频数据从远程源609(例如经由互联网或其它网络610)进行流式传输。
使用控制点608，用户能够控制无线网络600的运行，例如浏览内容(例如以选择待播放的曲目)、(例如通过暂停、快进等)控制回放并且选择在其上将播放内容的音箱。基于所选择的音箱(例如音箱601-604)和其连接和功能来指定一个或多个主站。在图6中示出的示例中，指定了两个主站；房间1中的会话主站601(如通过虚线区域614所指示的)和房间2中的本地主站603(如通过曲线区域616所指示的)。因为音箱601-604的布置使用了两个主站，其意味着，不存在可以直接与所有的其它音箱进行通信的单个音箱。控制数据(通过虚线箭头612所指示的)经由会话主站601和AP 606从控制点在整个网络600进行分发。
会话主站601接收来自远程源609的音频流(通过实线箭头618所指示的)并且将时间戳添加到音频流。该时间戳标记的音频流经由AP 606从会话主站601被发送到房间2中的本地主站603(通过箭头620所指示的)，并且然后每个从音箱602、604直接从它们的本地主站(即主站，它们与该主站具有直接通信)流式传输音频数据，使得音箱602从会话主站601流式传输时间戳标记的音频流，以及音箱604从本地主站603流式传输时间戳标记的音频流(通过虚线箭头622所指示)。
为了使房间2中的音箱可以使用由会话主站601生成的时间戳标记的音频流(即为了使仅仅存在一个将时间戳添加到数据的源主站)，本文描述的方法用于确保两个房间是相同时间区域的一部分。在该示例配置中，主站601、603两者从AP 606接收包括原始时间戳的帧。主站601、603两者复制并且转播该时间戳(例如使用图3中示出的方法)，使得转播的时间戳锁步到(即同步到)由AP 606生成的原始时间戳。
图7示出了每个都包括多个域701的另外的无线网络71-73的示意图。每个域包括广播包含时间戳的帧(例如信标帧)的主站、以及不接收原始时间戳的充当桥梁并且复制和转播包括与原始时间戳同步的时间戳的帧的任何主站。在图7中的示意图中，通过矩形702描绘了广播包括原始时间戳的帧(并且因此充当计时器)的设备(其中这可以是主STA或AP)，充当桥梁的主STA用黑色实心圆704描绘，并且从STA被描绘为空心圆706。
在图7中的第一示例网络71中，存在接收无线接收包括原始时间戳的帧的两个主STA、以及经由可替代工具(例如经由另一个网络710)接收原始时间戳的一个主STA。不被示出为与其它域重叠的域可以与其它域在地理上共同定位(例如其可以表示相同建筑物内的另一个房间或具有表示建筑物内的房间的重叠的域的建筑物外的区域)或其可以与其它域地理上分离。在第二示例网络72中，不广播原始时间戳的主STA中的每个主STA经由另一个网络710接收原始时间戳。第三示例网络73示出了更网状化的网络，其中存在在域之间的显著的重叠以及可以充当任何域内的主站的一个以上的无线站。这意味着，如果主STA730被移动、被用户或故障切断，从STA 732中的一个就可以变为主站，并且开始复制和转播时间戳，该时间戳处于与原始时间戳的锁步中。同样，如果用户重新布置各站，使得从STA 734被移动到由虚线圆736标记的位置(如通过双箭头指示的)，则其切换了域，但是因为其已经被同步到原始时间戳(通过STA 702广播)，所以其可以继续运行，而没有任何延迟，同时其变为同步到其新的主站。
如第一示例网络71中所示，网络还可以包括计时器选择元件740，其被布置为选择网络内的主站中的一个主站作为计时器(例如最强的主站)，并且因此生成原始时间戳。计时器选择元件740可以使用一个或多个参数以做出选择(例如信号强度的稳健性、由主站生成的广播的范围、无线站的资源、信号质量、由比特误码率和速度协商算法确定的有效比特误码率等)。在示例中，提供2.4GHz和5GHz接口两者的较新的无线站可以优先于仅仅提供2.4GHz接口的较旧的无线站被选择为计时器。计时器选择元件740可以动态运行使得计时器随着网络状况或无线站的布置的变化而变化。当切换计时器时，可能存在旧的计时器和新的计时器之间的交付过程。
每次包括时间戳(例如输入时间戳)的帧被主STA接收时，可以使用本文描述的时间戳复制的方法。时间戳被广播得越频繁，存在的抖动越少，并且STA之间的绝对定时误差就越小；然而，帧消耗带宽。在要求高的数据流但却可以适应定时同步的较小精确度的系统中，包括时间戳的帧可以不那么频繁地被广播。在各个示例中，这可以被动态实现，其中时间戳广播的频率被调节，以便精确度和/或数据流保持在预定的范围内。
图8示出了示例性的基于计算的设备1100的各个部件，该设备可以被实现为任何形式的计算和/或电子设备，并且其可以作为如上所述的复制和转播时间戳的无线站运行。
基于计算的设备800包括一个或多个处理器802，其可以是微处理器、控制器或用于处理计算机可执行指令的任何其它合适类型的处理器以控制设备的运行，以便作为无线站运行。在一些示例中，例如，在使用了系统级芯片架构的情况下，处理器800可以包括一个或多个固定功能块(也被称为加速器)，其实现了本方法在硬件(而非软件或固件)中运行的一部分，例如实现了时间戳的校正。包括操作系统804的平台软件或任何其它合适的平台软件可以在基于计算的设备上提供，以使应用软件806、808能在该设备上执行。该应用软件可以例如包括时间戳校正模块806，其中的时间戳校正模块806在软件中而非在硬件中实现。应用软件可以包括生成时间戳-计数器值对的模块，其中生成时间戳-计数器值对的模块与时间戳校正相分开完成(可替代地，这可以在基于计算的设备800内的硬件中实现)。
可以使用由基于计算的设备800可访问的任何计算机可读介质来提供计算机可执行指令。例如，计算机可读介质可以包括，计算机储存介质(例如存储器810)和通信介质。计算机储存介质(即非暂时性机器可读介质)，例如存储器810，包括以任何方法或技术实现的用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的易失性介质和非易失性介质、可移动介质和不可移动介质。计算机储存介质包括但不限于，RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其它存储技术，CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其它光储存器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备、或可以用于存储由计算设备访问的信息的任何其它非传输介质。与之相反，通信介质可以体现为计算机可读指令、数据结构、程序模块或在调制的数据信号(例如载波)或其它传输机制中的其它数据。如本文所限定的，计算机储存介质不包括通信介质。尽管计算机储存介质(即非暂时性机器可读介质，例如存储器810)被示出在基于计算的设备800内，但应当理解的是，储存器可以是分布式的或被远程定位，并且经由网络或其它通信链路(例如使用一个或通信接口812、814)进行访问。存储器810可以用于存储时间戳-计数器值对，用于在复制原始时间戳时使用，其中计数器的值可以是计数器816的值，其基于物理层时钟818或系统时钟820(如图8中所示)递增。
尽管如上所述，基于计算的设备800被示出包括两个通信接口812、814，但是在一些示例中，可以使用单个通信接口。基于计算的设备800经由第一接口812接收帧，并且经由第二接口814广播帧，并且这两个接口可以使用相同的通信协议或不同的协议。在一些示例中，两个接口可以在相同的硅芯片内。
基于计算的设备800可以包括一个或多个时钟，例如物理层时钟818和/或系统时钟820。这些时钟中的每个可以包括计数器(例如计数器816)，并且这些计数器中的任一个或全部可以被复位和/或基于接收的时间戳来调整速率以便使基于计算的设备与其他无线站同步。
基于计算的设备800还可以包括被布置为将显示信息输出到显示设备(其可以与基于计算的设备分离或集成到基于计算的设备)并且接收和处理来自一个或多个设备(例如用户输入设备(例如按钮、鼠标或键盘)等)的输入的输入/输出控制器822。
以上描述的方法可以用于同步无线网络内的不同的域，其中，域中的从无线站接收来自该域内的主无线站(或AP)的时间戳。仅仅在这些域中的一个域中，从无线站接收原始时间戳。在其它域中，由从无线站接收的时间戳已经被主无线站复制，该主无线站充当这些域之间的桥梁。主站可以接收原始时间戳或由另一个主站复制的时间戳，并且该时间戳可以被无线接收或经由有线链路接收。由于这些域之间的同步，时间戳标记的数据(例如音频数据)可以在所有域中和在不同的示例中被重新使用，可以在与生成原始时间戳的无线站不同的域中生成时间戳标记的数据。此外，这些域之间的同步使得网络在主无线站的故障之后更容易和更快地重新配置和/或恢复。
本文使用的术语“处理器”和“计算机”指的是具有处理能力使得其可以执行指令的任何设备或其部分。例如，术语“处理器”可以包括中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU或VPU)、物理处理单元(PPU)、数字信号处理器(DSP)、通用处理器(例如通用GPU)、微处理器、被设计为在CPU外部加速任务的任何处理单元等。本领域技术人员将认识到，这样的处理能力并入很多不同的设备中，并且因此术语“计算机”包括机顶盒、媒体播放器、数字收音机、PC、服务器、移动电话、个人数字助理和很多其它设备。
本领域的技术人员将认识到，用于存储程序指令的储存设备可以分布在整个网络。例如，远程计算机可以存储被描述为软件的进程的示例。本地或终端计算机可以访问远程计算机并且下载该软件的一部分或全部以运行该程序。可替代地，本地计算机可以根据需要下载软件的片段，或在本地终端执行一些软件指令并且在远程计算机(或计算机网络)执行一些软件指令。本领域技术人员还将认识到，通过利用本领域技术人员已知的常规技术，可以通过专用电路(例如DSP、可编程逻辑阵列等类似物)来执行全部软件指令或软件指令的一部分。
存储用于实现所公开的方面的机器可执行数据的存储器可以是非暂时性介质。非暂时性介质可以是易失性的或非易失性的。易失性非暂时性介质的示例包括基于半导体的存储器、例如SRAM或DRAM。可以用于实现非易失性存储器的技术的示例包括光存储器技术和磁存储器技术、闪存、相变存储器、电阻式RAM。
对“逻辑”的特定提及指的是执行一个功能或多个功能的结构。逻辑的示例包括被布置为执行那些功能的电路系统。例如，这样的电路系统可以包括晶体管和/或在制造过程中可用的其它硬件元件。通过示例的方式，这样的晶体管和/或其它元件可以用于形成电路系统或结构，电路系统或结构实现和/或包含存储器(例如寄存器、触发器、或锁存器、逻辑运算器(例如布尔(Boolean)运算器、数学运算器(例如加法器、乘法器、或移位器)))和互连。这样的元件可以被提供为定制电路或标准单元库、宏、或在其它抽象等级。这样的元件可以以特别的布置进行互联。逻辑可以包括固定功能的电路系统，并且电路系统可以被编程以执行一个功能或多个功能；这样的编程可以由固件或软件更新或控制机制提供。被识别以执行一个功能的逻辑还可以包括实现组成功能或子进程的逻辑。在示例中，硬件逻辑具有实现固定功能操作、或多个固定功能操作、状态机或进程的电路系统。
如将对于技术人员明显的是，本文给定的任何范围或设备值可以被扩展或改变，而不失去所寻求的效果。
应当理解的是，以上描述的益处和优点可以涉及一个实施例或可以涉及一些实施例。实施例不限于解决陈述的问题中的任何一个或所有陈述的问题的那些实施例或具有陈述的益处和优点中的任何一个或所有陈述的益处和优点的那些实施例。
对“一个(an))”项目的任何提及指的是那些项目中的一个或多个项目。本文使用的术语“包括(comprising)”意味着包括标识的方法框或元件，但是这样的框或元件不包括排他性列表，并且装置可以包含附加的框或元件，并且方法可以包含附加的操作或元件。此外，框、元件和操作本身并不暗示是封闭的。
本文使用的术语“子集”指的是真子集，使得子集不包括该集合的所有成员。
可以以任何合适的顺序或在适当情况下同时执行本文描述的方法的步骤。附图中的框之间的箭头示出了方法步骤的一个示例顺序，而不是旨在排除其它的顺序或并行执行多个步骤。可替代地，单独的框可以被从方法中的任何方法中删除，而不脱离本文描述的主题的精神和范围。以上描述的示例中的任何示例的各方面可以与描述的其它示例中的任何示例的各方面结合以形成另外的示例，而不失去所寻求的效果。其中附图中的元件被示出为通过箭头连接的地方，应当理解的是，这些箭头仅仅示出了元件之间的通信(包括数据和控制消息)的一个示例流向。元件之间的流向可以在任一方向上或在两个方向上。
应当理解的是，仅仅通过示例的方式给出了优选的实施例的以上描述，并且本领域的技术人员可以做出各种修改。尽管已经利用某种程度的特殊性或参考一个或多个单独的实施例在以上描述了各个实施例，但是本领域技术人员可以对所公开的实施例做出多种改变，而不脱离本发明的精神或范围。

Claims (18)

1.一种无线网络内的时间戳复制方法，包括：
在无线网络中的无线站接收输入时间戳，所述无线网络包括两组或多于两组无线站；
提取所述输入时间戳(304)；
计算所述输入时间戳的值与由本地振荡器驱动的本地计数器的值之间的误差；
基于计算的所述误差调节所述本地计数器的速率；
使用所述输入时间戳来重写所述本地计数器；
基于包括输出时间戳的帧被传送的时刻的所述本地计数器的值或所述帧被预测到将被传送的时刻的所述本地计数器的值，生成所述输出时间戳(306)；以及
将包括所述输出时间戳的所述帧传送到所述组中的一组内的无线站(308)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，接收输入时间戳包括：
接收包括输入时间戳的帧(302)；以及
从所接收的帧提取所述输入时间戳(304)。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于自从先前的调节所经过的时间，确定所述本地计数器的所述速率与主站时间戳之间的漂移量。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括每次接收到输入戳时重复调节所述本地计数器的所述速率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一通信接口接收包括输入时间戳的帧和经由第二通信接口传送包括所述输出时间戳的帧。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一通信接口接收包括输入时间戳的帧和经由第二通信接口传送包括所述输出时间戳的帧，以及
其中所述无线站包括操作为所述第一通信接口和所述第二通信接口二者的单个通信接口。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一通信接口接收包括输入时间戳的帧和经由第二通信接口传送包括所述输出时间戳的帧，以及
其中所述第二通信接口是无线接口。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一通信接口接收包括输入时间戳的帧和经由第二通信接口传送包括所述输出时间戳的所述帧，以及
其中所述第一通信接口是无线接口。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一通信接口接收包括输入时间戳的帧和经由第二通信接口传送包括所述输出时间戳的所述帧，以及
其中所述第一通信接口是有线接口。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入时间戳是由所述无线网络中的接入点生成的原始时间戳。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入时间戳是从另一个组中的主站接收并且由所述主站基于由所述主站接收的输入时间戳生成的时间戳。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入时间戳是从另一个组中的主站接收并且由所述主站基于由所述主站接收的输入时间戳生成的时间戳，以及
其中由所述主站接收的所述输入时间戳是由所述无线网络中的接入点生成的原始时间戳。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述帧是信标帧。
14.一种无线站(200、800)，包括：
由本地振荡器驱动的本地计数器；
第一通信接口(202、812)，所述第一通信接口被布置为接收输入时间戳；以及
第二通信接口(204、814)，所述第二通信接口被布置为将输出时间戳传送到无线网络中的多个组中的一组中的无线站，
其中所述输出时间戳是通过重写所述本地计数器并且基于所述输出时间戳被传送的时刻的所述本地计数器的值或所述输出时间戳被预测到将被传送的时刻的所述本地计数器的值生成所述输出时间戳来生成的；以及
其中所述无线站还包括速率调节单元，所述速率调节单元被布置为计算所述输入时间戳的值与所述本地计数器的值之间的误差；并且在重写所述本地计数器之前，基于所述误差调节所述本地计数器的速率。
15.根据权利要求14所述的无线站，其中，在帧中接收所述输入时间戳，并且所述第一通信接口被布置为从所接收的帧中提取所述输入时间戳。
16.根据权利要求14所述的无线站，其中，所述速率调节单元被布置为基于自从先前的调节所经过的时间，确定所述本地计数器的所述速率与主站时间戳之间的漂移量。
17.根据权利要求14所述的无线站，其中，所述速率调节单元被布置为每次接收到输入戳时重复调节所述本地计数器的所述速率。
18.一种非暂时性计算机可读存储介质，在其上存储有集成电路的计算机可读的数据集描述，所述计算机可读的数据集描述当被处理时，使布局处理系统生成在集成电路制造系统中使用的电路布局描述，以制造包括以下项的装置：
由本地振荡器驱动的本地计数器；
第一通信接口(202、812)，所述第一通信接口被布置为接收输入时间戳；以及
第二通信接口(204、814)，所述第二通信接口被布置为将输出时间戳传送到无线网络中的多个组中的一组中的无线站，
其中所述输出时间戳是通过重写所述本地计数器并且基于所述输出时间戳被传送的时刻的所述本地计数器的值或所述输出时间戳被预测到将被传送的时刻的所述本地计数器的值生成所述输出时间戳来生成的；以及
其中所述装置还包括速率调节单元，所述速率调节单元被布置为计算所述输入时间戳的值与所述本地计数器的值之间的误差，并且在重写所述本地计数器之前，基于所述误差调节所述本地计数器的速率。
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