基于802.11協議的節能技術

在TIPS協議中，網絡沒有報文傳輸時結點在ATIM窗口就能進入睡眠狀態，因此比PSM節能效率高，數據流量小時尤其明顯。
2.2 DPSM協議
DPSM協議[5](Dynamic Power-Saving Mechanism)可以動態調整ATIM窗口大小，并且結點結束數據傳輸后即可在TW窗口內進入睡眠狀態。
DPSM協議中每個結點根據自己觀察到的網絡狀況而各自使用不同大小的ATIM窗口。結點在ATIM窗口中交互ATIM幀的同時通知對方自己有多少報文要發，在TW窗口內，當發送結點發送完數據后，收發雙方都可以進入睡眠狀態。如果在當前的beacon周期內沒有將已經通過ATIM幀廣播的數據發完，則在下一beacon周期的TW窗口中收發雙方都處于活躍狀態繼續發送未發完的數據，而不必再通過ATIM幀廣播。結點會在所有發送報文中帶上自己的ATIM窗口大小信息，其他結點如果收到此報文就可以知道對方的ATIM窗口大小。某結點發送ATIM幀時，根據目的結點的ATIM窗口大小，首先向ATIM窗口最小的結點發送ATIM幀，如果不知道對方的ATIM窗口大小，就按最小的ATIM窗口來對待。如果某結點在當前的ATIM窗口內來不及向所有目的結點發送ATIM幀，則可以增大ATIM窗口。ATIM窗口的增加和減少都是按一定的粒度來進行的。某結點如果從其他結點發送的報文中得知對方的ATIM窗口比自己的ATIM窗口大2個級別以上，則將自己的ATIM窗口增大一個級別。當某一結點在ATIM窗口結束后因為要發送或接收數據報文而處于活躍狀態時，又收到其他結點發來的ATIM幀，則可以響應一個ATIM-ACK報文，并在下一beacon周期中將自己的ATIM窗口增大一個級別，如圖3所示。

某一結點在連續發送幾次ATIM幀都沒有收到對方響應的ATIM-ACK幀時（因為對方的ATIM窗口比自己小）就會將當前的數據報文作上標記，當結點收到發送給自己的作了標記的數據報文后，也要將ATIM窗口增大一個級別。如果某結點能用當前的ATIM窗口順利將所有ATIM幀發送給對方，這說明當前的ATIM窗口已經足夠大，則它可以選擇將ATIM窗口縮小一個級別。
DPSM能夠使結點根據網絡狀況動態調整ATIM窗口大小，并且在數據傳輸結束后就進入睡眠狀態。因此比PSM節能效率高，同時也沒有降低吞吐率。
2.3 NPSM協議
NPSM協議[6](New Saving Mechanism)中報文發送完畢之后結點可以進入睡眠狀態，工作過程如圖4所示。在每一beacon周期開始時仍然有一段時間內所有結點都處于活躍狀態。收發雙方不必事先交互ATIM報文就可以直接發送數據報文。在發送報文的同時通過在控制報文和數據報文中攜帶一些特定信息來告知對方及其他結點自己當前有多少報文等待發送、要發給誰以及其他鄰居結點總共有多少報文等待發送給自己等信息。所有無關結點在收到這些信息后就能估算出發送報文的結點至少還會處于活躍狀態多少時間，而目的結點也能知道對方有多少報文等待發送給自己。活躍窗口結束后，如果結點沒有數據發送或接收就轉入睡眠狀態。

由于NPSM協議中結點在報文發送完畢之后可以進入睡眠狀態，因此比802.11PSM協議有更高的節能效率。同時，由于無需交互ATIM報文， NPSM協議比802.11PSM協議有更高的吞吐率。
2.4 IPSM協議
IPSM協議[7-8](ImprovedPower Saving Mechanism)與DPSM具備一樣的特征，既可以動態該改變ATIM窗口大小，又允許結點在TW窗口完成數據傳輸后轉入睡眠狀態。但兩者采取機制完全不同。IPSM中定義了4個參數：最大ATIM窗口ATIMmax，最小ATMI窗口ATIMmin、信道空閑時間CIT(Channel Idle Time)、信道空閑時間門限CITThreshold(Channel Idle Time Threshold)。ATIMmax和ATIMmin限定了ATIM窗口變化的范圍。CIT指在ATIM窗口結束時刻測得的信道持續空閑時間。CITThreshold則提供了ATIM窗口增大的條件。在ATIM窗口結束時如果CIT大于CITThreshold，則說明信道已經空閑了足夠長時間，結點沒有再試圖發送ATIM幀，不必改變ATMI窗口大小；否則就要增大ATIM窗口。各個結點窗口大小變化是同步的。
IPSM協議工作過程如圖5所示。在beacon周期初始時，ATIM窗口置為ATIMmin，如果在窗口結束時刻測得的CIT小于或等于CITThreshold時，就在ATIMmin基礎上延長ATIM窗口持續時間形成新的ATIM窗口。此過程反復進行直到CIT大于CITThreshold時或ATIM窗口增大到ATIMmax時為止。ATIM窗口結束后，結點開始傳輸數據。IPSM協議在ATIM幀中和傳輸的數據分組中包含有結點待傳輸的分組數量信息。這些信息能夠讓目的結點判斷出它是否接收完所有分組數據。如果一個結點在TW窗口結束了數據傳輸，即使TW窗口還沒有關閉，結點也可進入睡眠狀態。如果源結點在beacon周期結束時沒有傳輸完數據，則在下一個beacon周期它和目的結點處于活躍狀態，不必傳輸ATIM幀就能繼續傳輸數據。

IPSM協議中，結點根據網絡狀況同步調整ATIM窗口大小，同時數據傳輸結束后就能進入睡眠狀態。因此其節能效果比PSM好。
2.5 S-PAM協議
PSM協議中結點在TW窗口進行數據傳輸使用CSMA/CA機制，沒有競爭到信道的結點就要退避一段時間再發送。S-PAM(The Slot-based Power Saving Mechanism)協議使得結點在退避時間內轉入睡眠狀態，提高節能效率。
在S-PAM中，將TW窗口劃分為幾個不同的時隙。結點只在選定的時隙中傳輸數據，相應只在傳輸數據的時隙中處于活躍態，而在退避時隙時轉入睡眠狀態。傳輸數據時隙在ATIM窗口中選定并通過ATIM分組進行消息發布。S-PAM工作具體過程如圖6所示。