基于802.11协议的节能技术

在TIPS协议中，网络没有报文传输时结点在ATIM窗口就能进入睡眠状态，因此比PSM节能效率高，数据流量小时尤其明显。

2.2 DPSM协议

DPSM协议[5](Dynamic Power-Saving Mechanism)可以动态调整ATIM窗口大小，并且结点结束数据传输后即可在TW窗口内进入睡眠状态。

DPSM协议中每个结点根据自己观察到的网络状况而各自使用不同大小的ATIM窗口。结点在ATIM窗口中交互ATIM帧的同时通知对方自己有多少报文要发，在TW窗口内，当发送结点发送完数据后，收发双方都可以进入睡眠状态。如果在当前的beacon周期内没有将已经通过ATIM帧广播的数据发完，则在下一beacon周期的TW窗口中收发双方都处于活跃状态继续发送未发完的数据，而不必再通过ATIM帧广播。结点会在所有发送报文中带上自己的ATIM窗口大小信息，其他结点如果收到此报文就可以知道对方的ATIM窗口大小。某结点发送ATIM帧时，根据目的结点的ATIM窗口大小，首先向ATIM窗口最小的结点发送ATIM帧，如果不知道对方的ATIM窗口大小，就按最小的ATIM窗口来对待。如果某结点在当前的ATIM窗口内来不及向所有目的结点发送ATIM帧，则可以增大ATIM窗口。ATIM窗口的增加和减少都是按一定的粒度来进行的。某结点如果从其他结点发送的报文中得知对方的ATIM窗口比自己的ATIM窗口大2个级别以上，则将自己的ATIM窗口增大一个级别。当某一结点在ATIM窗口结束后因为要发送或接收数据报文而处于活跃状态时，又收到其他结点发来的ATIM帧，则可以响应一个ATIM-ACK报文，并在下一beacon周期中将自己的ATIM窗口增大一个级别，如图3所示。

某一结点在连续发送几次ATIM帧都没有收到对方响应的ATIM-ACK帧时（因为对方的ATIM窗口比自己小）就会将当前的数据报文作上标记，当结点收到发送给自己的作了标记的数据报文后，也要将ATIM窗口增大一个级别。如果某结点能用当前的ATIM窗口顺利将所有ATIM帧发送给对方，这说明当前的ATIM窗口已经足够大，则它可以选择将ATIM窗口缩小一个级别。

DPSM能够使结点根据网络状况动态调整ATIM窗口大小，并且在数据传输结束后就进入睡眠状态。因此比PSM节能效率高，同时也没有降低吞吐率。

2.3 NPSM协议

NPSM协议[6](New Saving Mechanism)中报文发送完毕之后结点可以进入睡眠状态，工作过程如图4所示。在每一beacon周期开始时仍然有一段时间内所有结点都处于活跃状态。收发双方不必事先交互ATIM报文就可以直接发送数据报文。在发送报文的同时通过在控制报文和数据报文中携带一些特定信息来告知对方及其他结点自己当前有多少报文等待发送、要发给谁以及其他邻居结点总共有多少报文等待发送给自己等信息。所有无关结点在收到这些信息后就能估算出发送报文的结点至少还会处于活跃状态多少时间，而目的结点也能知道对方有多少报文等待发送给自己。活跃窗口结束后，如果结点没有数据发送或接收就转入睡眠状态。

由于NPSM协议中结点在报文发送完毕之后可以进入睡眠状态，因此比802.11PSM协议有更高的节能效率。同时，由于无需交互ATIM报文， NPSM协议比802.11PSM协议有更高的吞吐率。

2.4 IPSM协议

IPSM协议[7-8](ImprovedPower Saving Mechanism)与DPSM具备一样的特征，既可以动态该改变ATIM窗口大小，又允许结点在TW窗口完成数据传输后转入睡眠状态。但两者采取机制完全不同。IPSM中定义了4个参数：最大ATIM窗口ATIMmax，最小ATMI窗口ATIMmin、信道空闲时间CIT(Channel Idle Time)、信道空闲时间门限CITThreshold(Channel Idle Time Threshold)。ATIMmax和ATIMmin限定了ATIM窗口变化的范围。CIT指在ATIM窗口结束时刻测得的信道持续空闲时间。CITThreshold则提供了ATIM窗口增大的条件。在ATIM窗口结束时如果CIT大于CITThreshold，则说明信道已经空闲了足够长时间，结点没有再试图发送ATIM帧，不必改变ATMI窗口大小；否则就要增大ATIM窗口。各个结点窗口大小变化是同步的。

IPSM协议工作过程如图5所示。在beacon周期初始时，ATIM窗口置为ATIMmin，如果在窗口结束时刻测得的CIT小于或等于CITThreshold时，就在ATIMmin基础上延长ATIM窗口持续时间形成新的ATIM窗口。此过程反复进行直到CIT大于CITThreshold时或ATIM窗口增大到ATIMmax时为止。ATIM窗口结束后，结点开始传输数据。IPSM协议在ATIM帧中和传输的数据分组中包含有结点待传输的分组数量信息。这些信息能够让目的结点判断出它是否接收完所有分组数据。如果一个结点在TW窗口结束了数据传输，即使TW窗口还没有关闭，结点也可进入睡眠状态。如果源结点在beacon周期结束时没有传输完数据，则在下一个beacon周期它和目的结点处于活跃状态，不必传输ATIM帧就能继续传输数据。