802.11電源管理模式
在無線網(wǎng)路的終端設(shè)備中,應(yīng)該是以手持式裝置與膝上型電腦為大宗。這類型設(shè)備在使用時(shí)仰賴電池提供電力的趨勢極為明顯。因此IEEE 802.11便提供了幾種不同的電源管理模式,尤其是訴求提高電池續(xù)航力的省電模式尤為重要。
本文將介紹幾種電源管理模式,供有志學(xué)習(xí)WLAN基礎(chǔ)知識(shí)的工程師參考。
***種是主動(dòng)模式(Active Mode)
當(dāng)終端設(shè)備的電力來源是透過連接墻壁電源插座的交流電時(shí)稱之。諸如:使用無線網(wǎng)卡的桌上型電腦,或插著電源線的筆記型電腦都是。在這種情況下,電源來自于源源不絕的交流電系統(tǒng),完全沒有省電的必要,因此IEEE 802.11定便允許在這種況中,將資料的傳輸能力開到***,讓網(wǎng)路傳輸效能可以盡可能提升。
第二種模式稱為省電模式(Power Save Mode)
相較于***種模式,如果終端設(shè)備的電力來源基礎(chǔ)是蓄電池,為了盡可能讓設(shè)備在移動(dòng)時(shí)能"撐"久一點(diǎn),IEEE 802.11就設(shè)計(jì)出一種機(jī)制,讓無線網(wǎng)卡可以定期切換至打盹(dozing)的狀態(tài),以節(jié)約電力的消耗。這種道理說來簡單,不過背后卻有賴一系列復(fù)雜機(jī)制的***搭配。因?yàn)楫?dāng)工作站處于打盹的狀態(tài),他勢必?zé)o法處理進(jìn)來的訊框,這時(shí)就仰賴負(fù)責(zé)折沖交通的AP協(xié)助暫時(shí)保管一下流入的訊框。當(dāng)然IEEE 802.11協(xié)定不會(huì)要求AP無限制地協(xié)助代管打盹中用戶端的資料訊框,為了效能著想,他會(huì)要求工作站定期清醒,向AP取回屬于自己的訊框,同時(shí)也將AP的緩沖空間釋放出來,以支應(yīng)后續(xù)的資料處理需求。
說到這里,您應(yīng)該明白- 在省電模式中,工作站的無線網(wǎng)卡將一直處于"dozing" - "awake" - "dozing" - "awake".......的兩狀態(tài)循環(huán),每秒鐘切換數(shù)次。在dozing的時(shí)候養(yǎng)精蓄銳,在awake的時(shí)候努力工作。
不過,有幾個(gè)問題必須進(jìn)一步思考。當(dāng)工作站處于dozing的階段,一定會(huì)有資料傳入嗎? AP該如何得知,工作站已然由dozing 的狀態(tài)中蘇醒,可將訊框接收回來? 對于龐大的廣播或群播訊框,AP真的都能照單全收嗎? 會(huì)不會(huì)有緩沖區(qū)撐爆的情況呢?
如果您能提出這些疑問,表示您真是一位懂得思考的工程師,值得Hubert我為您拍拍肩膀,鼓勵(lì)一番。要解釋這一系列的疑問,必須由AP定時(shí)發(fā)出的Beacon開始說起。
Beacon訊框中包含了一組名為Traffic Indication Map 的資訊,姑且翻譯為「流量指示圖」。當(dāng)使用端設(shè)備與AP連結(jié)之后,AP就賦予每一個(gè)用戶端一組連結(jié)編號(hào)(Association ID),簡稱AID。當(dāng)AP收到屬于某一個(gè)AID的流量時(shí),假設(shè)該端點(diǎn)恰好在「打瞌睡」,就會(huì)再下一次發(fā)出Beacon時(shí),將有緩沖資料等待領(lǐng)取的AID清單透過TIM傳出去。用戶端設(shè)備蘇醒時(shí),他自然會(huì)發(fā)現(xiàn)自己名列TIM的招領(lǐng)清單中,于是乎趕緊傳一個(gè)Poll的訊息給AP,表示自己已經(jīng)ready了,可以領(lǐng)回屬于自己的資料了。此外,為了消化瞬間大量的廣播訊框,AP就做了一個(gè)規(guī)定,每隔幾個(gè)TIM,就有一個(gè)DTIM(Delivery Traffic Indication Message),當(dāng)DTIM的時(shí)候到了,所有用戶端無論如何都必須清醒,因?yàn)锳P會(huì)利用這個(gè)時(shí)間,一股腦兒的將所有廣播或群播訊框倒給所有用戶端,為了爭取時(shí)效,用戶端甚至不需要利用Poll訊框,告訴AP他已經(jīng)清醒,因?yàn)檫@是一個(gè)游戲規(guī)則,由不得用戶端違背。
如果您手邊有一臺(tái)無線基地臺(tái),不妨進(jìn)到管理介面找一下。您將發(fā)現(xiàn)在預(yù)設(shè)的情況中,Beacon Interval的數(shù)值是100,也就是100ms (0.1秒),表示每0.1秒就會(huì)送出一個(gè)Beacon,既然每個(gè)Beacon中都有TIM資訊,那就表示每秒鐘將有10個(gè)TIM訊息,無線管理師可以自行修改這個(gè)間歇值。另外在設(shè)定畫面中應(yīng)該可以找到一個(gè)DTIM的欄位,如果預(yù)設(shè)值是2,表示每2個(gè)TIM當(dāng)中,就有一個(gè)DTIM,搭配前述的TIM來看的話,每秒鐘就有多達(dá)5個(gè)DTIM了。
以上介紹了兩種電源管理模式,終端設(shè)備將采用哪種模式,原則上系以電力來源為判斷基礎(chǔ),讓系統(tǒng)自動(dòng)切換。但是網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程式往往也提供一個(gè)進(jìn)階設(shè)定功能,讓有經(jīng)驗(yàn)的使用者可以基于傳輸效能考量,將電源管理模式固定在"主動(dòng)模式";另外也可以從節(jié)能的角度出發(fā),無論電源型態(tài)為何,一率采"省電模式",然后接受無可避免效率打折的必然結(jié)果。
***,還有第三種模式,稱為省電模式自動(dòng)傳送(APSD)模式。這種模式是為了因應(yīng)AP在進(jìn)行QoS運(yùn)作時(shí),所采取的一種省電模式,他可以讓具有QoS功能的用戶端設(shè)備享有更長的電池續(xù)航效果。WiFi聯(lián)盟制定了一個(gè)WMM的認(rèn)證標(biāo)章,專門發(fā)給支援IEEE 802.11e的設(shè)備,如果搭配APSD就稱為WMM節(jié)能功能。此外,APSD還分為兩種類型,一種稱為"非排程APSD(U-APSD)",另一種則為"排程APSD(S-APSD)",在此不多做介紹,有興趣的讀者可以自行參考IEEE 802.11e的規(guī)格文件。