Spatial Multiplexing Power Save

news2025/3/26 21:51:58

802.11n中添加的PSMP,SMPS机制。

SM 节能功能可让 STA 在大部分时间内仅通过一条活动接收链运行,从而达到节能目的。

空间复用省电(Spatial Multiplexing Power Save)模式下,节点会关闭多余的天线,仅仅使用一根天线进行工作,从而达到节能的目的。在SMPS中还分为两种模式:静态工作模式(Static SM Power Save),动态工作模式(Dynamic SM Power Save)。

  • 原理:多天线设备动态关闭部分射频链(天线),仅在需要时启用多流传输。

    • 静态 SMPS:完全禁用 MIMO 速率,仅支持单流传输。

    • 动态 SMPS:根据 RTS/CTS 帧动态切换接收链数量,平衡性能与功耗。

  • 特点

    • 适用于802.11n/ac/ax等多天线设备。

1 静态 SMPS

在静态 SM 节能模式下,STA 仅保持单个接收天线处于活动状态。

  • SM 节能状态的告知方式

    • HT STA(High - Throughput Station,高吞吐量站点)可以使用 SM 节能帧来传达其 SM 节能状态。

    • non-AP 的 HT STA 还可以在其关联请求的 HT 能力元素中使用 SM 节能比特位来达到相同目的,这使得 STA 在关联后能立即仅使用单个接收链。

  • DLS 链路的通知 拥有一个或多个 DLS(Direct - Link Setup,直接链路设置)链路的 STA,在进入 SM 节能模式操作之前,必须通知所有与其有 DLS 链路的 STA 关于 SM 节能模式的任何变化。

  • 接收天线数量变更条件 只有在成功发送 SM 节能模式指示后(即通过携带 HT 能力元素的帧的确认,或通过 SM 节能帧的确认),才能更改活动接收链的数量。SM 节能模式指示必须使用单独寻址帧进行传输。

2 动态 SMPS

在动态 SM 节能模式中,当 STA 接收到发往自己的帧序列开始时,会启用多个接收天线。该帧序列需以单个空间流且单独寻址到该 STA,并要求立即响应的帧开始。RTS/CTS 序列可用于此目的。接收器应能接收使用指示多个空间流的 MCS(调制与编码方案)发送的 PPDU(物理层汇聚协议数据单元),并在响应帧传输结束后等待一个 SIFS(短帧间间隔)。当接收到发往自己的 RTS(请求发送)时,接收器切换到多个接收天线模式,帧序列结束时则立即切换回原来状态。

处于动态 SM 节能模式的 STA 无法区分 MIMO 传输前的 RTS/CTS(请求发送 / 清除发送)序列和其他 RTS/CTS 序列。所以,当它接收到发送给自己的 RTS 时,总会启用其多个接收链 。

接收器判断帧序列结束的方式:

  • 接收到一个发往其他 STA(站点)的单独寻址帧。

  • 接收到一个帧,该帧的发送地址(TA)与启动 TXOP(传输机会)的帧的 TA 不同。

  • 载波监听(CS)机制(见 9.3.2.1)表明在 TxPIFS(发送帧间间隔)时隙边界处介质空闲。

3 SMPS是否启用

在Wi-Fi网络中,是否支持SM Power Save模式首先要看AP发送的Beacon帧中相应的Capabilities字段,比如HT Capabilities字段。

  • 设置为 0 表示静态 SM 节能模式;

  • 设置为 1 表示动态 SM 节能模式;

  • 设置为 3 表示 SM 节能功能禁用;

  • 值 2 保留 。

3.1 BEACON帧的SMPS能力字段

在抓包中体现如下图。

3.2 STA关联时的SMPS能力字段

在抓包中体现如下图。

3.3 AP响应帧SMPS能力

在抓包中体现如下图。

3.4 STA用action帧更新静态SMPS状态

在确定该网络支持SM Power Save模式后,节点需要和AP进行沟通,确定一种SM Power Save的工作模式。协商沟通的方式就是节点通过一个action帧对AP进行通知,即STA(站点)在 SM Power Save(SM 节能)帧中使用该字段来传达其 SM 节能状态的变化。

在抓包中体现如下图。

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