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802.11电源管理模式

2019-07-13 23:27发布

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在无线网路的终端设备中，应该是以手持式装置与膝上型电脑为大宗。这类型设备在使用时仰赖电池提供电力的趋势极为明显。因此IEEE 802.11便提供了几种不同的电源管理模式，尤其是诉求提高电池续航力的省电模式尤为重要。

本文将介绍几种电源管理模式，供有志学习WLAN基础知识的工程师参考。

第一种是主动模式(Active Mode)
当终端设备的电力来源是透过连接墙壁电源插座的交流电时称之。诸如：使用无线网卡的桌上型电脑，或插着电源线的笔记型电脑都是。在这种情况下，电源来自于源源不绝的交流电系统，完全没有省电的必要，因此IEEE 802.11定便允许在这种况中，将资料的传输能力开到最大，让网路传输效能可以尽可能提升。

第二种模式称为省电模式(Power Save Mode)
相较于第一种模式，如果终端设备的电力来源基础是蓄电池，为了尽可能让设备在移动时能"撑"久一点，IEEE 802.11就设计出一种机制，让无线网卡可以定期切换至打盹(dozing )的状态，以节约电力的消耗。这种道理说来简单，不过背后却有赖一系列复杂机制的完美搭配。因为当工作站处于打盹的状态，他势必无法处理进来的讯框，这时就仰赖负责折冲交通的AP协助暂时保管一下流入的讯框。当然IEEE 802.11协定不会要求AP无限制地协助代管打盹中用户端的资料讯框，为了效能着想，他会要求工作站定期清醒，向AP取回属于自己的讯框，同时也将AP的缓冲空间释放出来，以支应后续的资料处理需求。

说到这里，您应该明白- 在省电模式中，工作站的无线网卡将一直处于"dozing" - "awake" - "dozing" - "awake".......的两状态循环，每秒钟切换数次。在dozing的时候养精蓄锐，在awake的时候努力工作。

不过，有几个问题必须进一步思考。当工作站处于dozing的阶段，一定会有资料传入吗? AP该如何得知，工作站已然由dozing 的状态中苏醒，可将讯框接收回来? 对于庞大的广播或群播讯框，AP真的都能照单全收吗? 会不会有缓冲区撑爆的情况呢?

如果您能提出这些疑问，表示您真是一位懂得思考的工程师，值得Hubert我为您拍拍肩膀，鼓励一番。要解释这一系列的疑问，必须由AP定时发出的Beacon开始说起。

Beacon讯框中包含了一组名为Traffic Indication Map 的资讯，姑且翻译为「流量指示图」。当使用端设备与AP连结之后，AP就赋予每一个用户端一组连结编号(Association ID)，简称AID。当AP收到属于某一个AID的流量时，假设该端点恰好在「打瞌睡」，就会再下一次发出Beacon时，将有缓冲资料等待领取的AID清单透过TIM传出去。用户端设备苏醒时，他自然会发现自己名列TIM的招领清单中，于是乎赶紧传一个Poll的讯息给AP，表示自己已经ready了，可以领回属于自己的资料了。此外，为了消化瞬间大量的广播讯框，AP就做了一个规定，每隔几个TIM，就有一个DTIM(Delivery Traffic Indication Message)，当DTIM的时候到了，所有用户端无论如何都必须清醒，因为AP会利用这个时间，一股脑儿的将所有广播或群播讯框倒给所有用户端，为了争取时效，用户端甚至不需要利用Poll讯框，告诉AP他已经清醒，因为这是一个游戏规则，由不得用户端违背。

如果您手边有一台无线基地台，不妨进到管理介面找一下。您将发现在预设的情况中，Beacon Interval的数值是100，也就是100ms (0.1秒)，表示每0.1秒就会送出一个Beacon，既然每个Beacon中都有TIM资讯，那就表示每秒钟将有10个TIM讯息，无线管理师可以自行修改这个间歇值。另外在设定画面中应该可以找到一个DTIM的栏位，如果预设值是2，表示每2个TIM当中，就有一个DTIM，搭配前述的TIM来看的话，每秒钟就有多达5个DTIM了。

以上介绍了两种电源管理模式，终端设备将采用哪种模式，原则上系以电力来源为判断基础，让系统自动切换。但是网卡驱动程式往往也提供一个进阶设定功能，让有经验的使用者可以基于传输效能考量，将电源管理模式固定在"主动模式"；另外也可以从节能的角度出发，无论电源型态为何，一率采"省电模式"，然后接受无可避免效率打折的必然结果。

最后，还有第三种模式，称为省电模式自动传送(APSD)模式。这种模式是为了因应AP在进行QoS运作时，所采取的一种省电模式，他可以让具有QoS功能的用户端设备享有更长的电池续航效果。 WiFi联盟制定了一个WMM的认证标章，专门发给支援IEEE 802.11e的设备，如果搭配APSD就称为WMM节能功能。此外，APSD还分为两种类型，一种称为"非排程APSD(U-APSD)"，另一种则为"排程APSD(S-APSD)"，在此不多做介绍，有兴趣的读者可以自行参考IEEE 802.11e的规格文件。

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