80211节能模式(APSD,PSMP,SM Power Save)

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80211节能模式(APSD,PSMP,SM Power Save)

2024-07-11 13:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

节能模式主要有四种,第一种是PSM,在前面已经讲过,本文主要介绍了其中主要的三个节能模式:APSD,PSMP以及SMPS。

APSD(Automatic Power Save Delivery)

ASPD模式是对PSM模式的一个直接改进。PSM模式的其最大的缺点在于请求数据时采用的“乒乓”机制。即一个polling帧请求,一个数据帧反馈,这样一个来回交替的过程。该设计在数据缓存较多的情况下,会造成过多的polling帧出现,降低实际网络传输效率。从而ASPD就需要对此加以改进。在APSD中针对这方面进行的改进措施就是引入了服务时间(SP,Service Period)的概念,实际应用时发挥的作用就是sta可以在竞争获取信道的这段SP中多次传输数据,总的来说就是一次竞争,多次传输。 具体流程如图:

        

QOS-AP的缓存全被发送完之后,会在最后一个QOS-Data帧中的QOS控制字段,标注EOSP(End Of Service Period),从而结束一个服务时间,即Service Period End。对比我们在初探节能模式中所提到的PS-Poll,这种“乒乓”的模式而言,前者一个请求一个反馈,而APSD中,一次请求就可以交换多个帧。

在ASPD中,还分为S-APSD(Scheduled APSD)与U-APSD(Unscheduled APSD)两种具体的工作模式。

S-APSD:在S-APSD中,SP(Service Period)是预先调度的,在调度时间将要到来之时,QOS-AP会发送一个triger frame,同时QOS-STA也会提前醒来接受该帧,从而开启一个服务时间。

U-APSD:在该模式中,QOS-STA会首先发送一个triger帧(即QOS-Null)给AP,AP收到该帧的时候,就意味着一段服务时间的起始,接着AP和节点会相继交换数据。

实际上在一个SP时间内的工作机制,S-APSD和U-APSD是基本机制的,区别主要在于S-APSD的SP时间是实现调度好的,比如前面该时间就是利用beacon帧中实现调度,而在U-APSD是sta发起的,即该调度时间任意时刻都有可能发起。并且一般S-APSD都是由AP进行发起,而U-APSD是节点进行发起较多,不过这点也不是绝对而已。

PSMP(Power-Save Multi-Poll)

在该模式下,首先会发送一个PSMP帧来调度该节能模式下的传输周期,也就是将其分成PSMP下行传输时段,PSMP-DTT(PSMP Downlink Transmission Time)和PSMP上行传输时段,PSMP-UTT(PSMP Uplink Transmission Time)。在PSMP-DTT过程中,AP进行突发传输,其中帧间间隔可能会更小,比如RIFS。RIFS的时间会比SIFS会更小,SIFS时间是包含了一个发送状态到接受状态的切换时间,而RIFS仅仅是两次发送状态之间的切换时间。

在PSMP-UTT时间内,节点仅仅会在被调度的周期内醒来,并反馈上行数据帧,从而也减少了较多的监听过程,节约了能量。在PSMP中,若AP的下行传输中存在广播/组播包,那么会在PSMP-DTT时间内,第一个数据帧进行发送,这点实际上和之前的PSM模式传输组播或者广播帧是一样的。PSMP的时序调度图如下:

AP首先发送一个PSMP帧,该帧中包含了后续时间内,下行链路和上行链路具体的调度安排。然后开始进入PSMP-DTT时间,第一个是发送本地缓存的组播/广播帧(即PSMP-DTT1时刻内),然后按序发送节点所对应的缓存单播帧,这里PSMP-DTT时间内,帧间间隔可以采用RIFS,以达到更高的效率。当PSMP-DTT时间结束后,节点会依次在自己对应的上行调度周期内,发送数据帧,如STA1就在PSMP-UTT1中发送上行数据。当PSMP-UTT时间结束后,这一轮PSMP的数据交换就完成了。

SM Power Save(Spatial Multiplexing Power Save)

该模式使用的前提是终端设备为多天线设备,在该节能模式下,sta关闭其余天线且只打开一根天线负责收发,从而达到节能的目的,在SMPS中还分为两种模式,一者静态工作模式(Static SM Power Save),一者动态工作模式(Dynamic SM Power Save)。

Static SM Power Save:工作流程可以概括为,首先sta向AP发送一个Action Frame帧表示自己进入了节能模式将仅开放一根天线,AP得到该帧后会切换为单流发送下行帧,以让sta节省一些电量,若需要恢复为多流工作模式,则需要反馈一个Action Frame帧,其中会显式注明static mode disabled(静态模式关闭),从而AP接下来发送的帧才会是多流模式。具体流程如下图:

Dynamic SM Power Save:当STA发送一个动态模式的Action Frame后,AP紧接着反馈的下行帧中就会采用单流模式(图中的下行帧是RTS,实际上也可以是数据帧)。当该帧反馈后,AP发送下一个帧的时候,则会回到默认发送的多流模式,主动从单流模式切换回来,而在静态模式中,这个切换需要一个显示的Action Frame,故这里就是静态和动态SMPS的一个区别。具体流程如下图:



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