60、IEEE 802.11 WLAN增强节能技术解析

IEEE 802.11 WLAN增强节能技术解析

1. 现有标准问题分析

在IEEE 802.11 WLAN中，存在一个名为公告流量指示图（ATIM）窗口的时间段，节点会在这个时间段交换待处理数据信息。在ATIM窗口之后的时间段（即Beyond - ATIM窗口），在ATIM窗口中交换ATIM和ACK帧的节点必须保持唤醒状态，并基于载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）机制进行数据通信，而其他节点则进入“休眠状态”。然而，当前802.11标准中的Beyond - ATIM窗口会导致能量消耗，主要原因如下：
- 监听问题 ：节点可能会接收到并非发往它的数据包，不必要地接收这些数据包会造成能量消耗。
- 退避时间 ：采用CSMA/CA机制的节点在发送任何数据包之前，需要在随机选择的退避时间内侦听介质，在此期间节点保持唤醒状态。
- 数据包冲突 ：如果两个节点同时传输数据包，数据包会损坏，后续的重传会消耗更多能量。

2. 相关工作回顾

DCF模式下的基本功率节省机制（PSM）将时间划分为信标间隔，所有节点通过发送信标帧尝试彼此同步，并在每个信标间隔开始时唤醒。一个信标间隔由ATIM窗口和Beyond - ATIM窗口两部分组成。通常，一个ATIM窗口的大小足以允许传输和重传多个ATIM数据包。在ATIM窗口期间，发送节点根据CSMA/CA机制发送ATIM数据包来宣布流量信息，接收节点则通过发送ATIM - ACK数据包进行回复。两个节点成功交换ATIM和ATIM - ACK数据包意味着它们在ATIM窗口结束后将持续保持唤醒模式进行数据