Infrastructure（基础型）网络的电源管理

在Infrastructure 网络中，电源管理可得到最大的效用。所有传送给行动式工作站的数据

都必须流经基站，因此基站是暂存数据的理想地点。大多数数据均可以被暂存。标准当中禁止暂

存需要依序传送（in-orderdelivery）或者设置Order 位元的帧，因为暂存过程在实现上有可

能将帧重新排序。基本上并没有必要设计分散式暂存系统，因为如此一来每部工作站都得实现这

项功能；所以不如将整个工作交给基站负责。在定义上，基站必须知道每部行动式工作站的位置，

而且行动式工作站可以对所属基站交待本身的电源管理状态。此外，基站必须随时保持清醒；前

提是，基站必须持续得到电力供应。因此，在infrastructure 网络中，基站在电源管理上扮演

著关键性的角色。

基站具备两项与电源管理相关的任务。其一，因为基站知道所连接的每部工作站的电源管

理状态，因此只要该工作站处于作用（active）状态，基站即可判定，应该将帧传送至无线网络，

否则就得为之暂存帧。不过，只是为之暂存帧，并不足以让行动式工作站得知应该提取等待中的

帧。在infrastructure 网络中，周期性地公告暂存状态，对于电力的节省也不无贡献。开启接

收器聆听暂存状态，远比周期性地送出探查帧，所耗费的电力要少得多。除非收到必要的通知，

否则工作站根本不用耗费电力来启动传送器送出探查帧。

电源管理在设计上是针对以电池供电之行动式工作站的需要。行动式工作站可以休眠一段

时间不去使用无线网络界面。在连接要求中，与此相关的参数是Listen Interval（聆听间隔），

代表行动式工作站可以选择休眠几个Beacon 周期。较长的聆听间隔，会用掉基站较多的暂存空

间；因此，聆听间隔是评估「支持某个连接所需资源」时会用到的关键参数之一。聆听间隔可以

视为工作站与基站的一项契约。一旦同意在休眠期间为工作站暂存帧，表示基站同意在丢弃这些

帧之前，至少须等候聆听间隔所设置的时间。如果在每个聆听间隔之后，行动式工作站并未检视

暂存帧，基站就会直接将帧丢弃，而不再另行通知。

 

8.6.1.1 暂存单点传播帧，以及使用 TIM来传递

 

当有帧被暂存（buffered）时，目的节点的连接识别码（Association ID，简称 AID）可以

在该帧及其目的地之间提供逻辑链路（logicallink）。逻辑上，每个AID 可将「暂存帧」连系

至该AID 所指定的行动式工作站。组播（或多点传播）与广播帧被暂存时，会被连系至数值为0

的AID。被暂存之组播与广播帧的传递将会在下节说明。

光是做到了暂存还不够。如果工作站一直未能提取为之暂存的帧，根本毫无意义。为了通

知工作站有帧待传，基站会产生所谓的数据待传指示信息（trafficindication map，简称 TIM），

并且通过Beacon 帧加以传送。TIM本身是由 2008 个位元所构成的虚拟位元对映表（virtual

bitmap）；由于采用offset（偏移量）的处理方式，因此基站只须传送虚拟位元对映表的一小

部分。如果只有少数工作站有暂存帧待传，这种做法可省下不少网络资源。TIM中的每个位元均

会对映到特定AID；设置与特定 AID 相应的位元旗标，代表基站为该AID 所对映的工作站暂存了

单点传播帧。

无线工作站必须苏醒过来，并进入作用（active）模式，聆听 Beacons 帧，以便接收 TIM。

只要检视TIM，工作站即可判定基站是否有帮自己暂存帧。要撷取基站所暂存的帧，行动式工作

站可以使用PS-Poll 控制帧。如果基站同时为多部行动式工作站暂存帧，这些工作站在传送

PS-Poll 之前，必须使用随机backoff 算法来决定访问顺序。

每个PS-Poll 帧只用于撷取一个暂存帧。帧从暂存区被移除之前，必须得到接收端的正面

回应。正面回应是必要的，如此一来可以避免第二个或重试的PS-Poll 被自动当成回应信息

（implicitacknowledgment）。整个过程如图8-12 所示。

 

图 8-12：以 PS-Poll 撷取暂存帧

 

如果基站为某部行动式工作站暂存的帧不只一个，FrameControl（帧控制）字段的More Data

（尚有数据）位元就会设置为1。行动式工作站可据此发送额外的 PS-Poll 要求给基站，直到 More

Data 位元变为0。在 802.11 标准中对此并无时间限制。

传送PS-Poll 之后，行动式工作站必须保持清醒，直到整个交易完成，或TIM 中与自己的

AID 相应的位元旗标已被清除。第一种情况理由十分明显：行动式工作站已经自基站成功取得暂

存数据；整个交易过程包含工作站即将回复休眠状态的通知信息。第二种情况允许行动式工作站

回到省电模式，如果基站将暂存帧弃置的话。当准备送给某部工作站的所有帧传送完毕，或是被

基站丢弃，该工作站即可回复休眠状态。

整个暂存与递送程序如图8-13 所示，其中显示了介质与一部基站（AP），以及与基站连接

之两部处于省电模式的工作站（Station1 与 Station 2）。时间轴上的垂直线标代表信标间隔

（beaconinterval）。在每个信标间隔区间，基站都会通过Beacon 帧传送TIM 信息元素。（本

图有点简化。还有一种特别的TIM 信息可传递组播数据，下一节会加以描述。）Station1 的聆

听间隔为2，因此每隔两个 Beacon 周期就得醒来接收TIM。station 2 的聆听间隔为 3，因此每

隔三个Beacon 周期即会醒来处理TIM。工作站轴线上方的线段，代表接收端聆听TIM 的启动

（ramp-up）程序。

图 8-13：暂存帧的撷取程序

在第一个信标间隔区间，只有Station 1 的暂存帧。由于Station 2 并无帧暂存，因此可

以立即返回休眠状态。在第二个信标间隔区间，根据TIM 的指示，基站同时存在给 Station 1

及 Station 2 的暂存帧，不过此时只有 Station 1 醒著聆听 TIM。Station1 发出 PS-Poll 帧并

且收到暂存帧，接著 Station 1 返回休眠状态。在第三个信标间隔区间，Station 1 与 Station 2

皆处在休眠状态。在第四个信标间隔区间，Station1 与 Station 2 皆醒著聆听 TIM，根据TIM

的指示，基站同时存在给 Station 1 及 Station 2 的暂存帧。Station 1 与 Station 2 皆准备好

送出 PS-Poll 帧。并依照竞争时期（contention window，简称 CW）递延程序取得介质使用权（参

见第三章）。由 Station 1 先取得介质使用权，因为它的随机延迟较短。于是 Station 1 发出

PS-Poll，并且收到基站为它所暂存的帧。在此期间，Station2 会不断递延。假设在帧传送之

后，另外一部图中并未显示的工作站取得了介质使用权，那么Station 2 必须一直保持清醒，直

到下一个 TIM 到来。如果基站此时用尽暂存空间，因而丢弃为 Station 2 暂存的帧，第五个信标

的TIM 就会显示并无暂存帧待传，此时Station 2 终于可以返回省电模式。

工作站可以在任何时候从省电模式切换为作用模式。膝上型电脑如果使用AC 电源，通常会

充份供应周边设备电源以全力运行，只有在使用电池时才会节省电力。如果一部行动式工作站由

休眠状态切回作用模式，可以不用等候PS-Poll 即开始传送帧。PS-Poll 帧用以指示某部处于省

电状态的行动式工作站临时切换为作用模式，并且准备接收被暂存的帧。在定义上，作用中的工

作站，其收发器是处于持续运作的状态。切换到作用模式后，基站可以假定接收端处于运作状态，

就算未收到任何告知信息。

基站为行动式工作站暂存帧的时间必须够久，方能让工作站顺利提取这些帧，不过用来暂

存帧的记忆体（buffermemory）却是一项有限的资源。802.11强制要求基站必须使用某种老化

功能（agingfunction），以便判定帧是否暂存过久，能否加以丢弃。802.11标准留下了相当

大的空间给开发人员自行斟酌，只规范了一项限制。基站为工作站暂存数据，至少必须保存至连

接时 listen interval（聆听间隔）所指定的时间。而且标准里头还限定，如未逾越 listen

interval 所指定的时间，老化功能就不能丢弃帧。除此之外，各厂商有相当大的空间，可以自

行开发不同的暂存管理功能。

 

8.6.1.2 传递组播与广播帧：数据待传指示传递信息（DTIM）

 

指定组播地址的帧，无法使用轮询算法(pollingalgorithm）来传递，因为在定义上，这

些帧是发给某个特定群组的。因此，802.11纳入了一种机制，用来暂存与传递广播与组播（或

多点传播）帧。暂存的方式与单点传播帧一样，但不同于为处于休眠状态之工作站所暂存的帧。

经暂存的广播与组播帧是通过AID 0 加以储存。基站会将TIM 的第一个位元设置为 0，代表有广

播或组播帧暂存；此一位元相应于AID 0。

每个BSS 均具有一个称为DTIM Period 的参数。TIM是以 Beacon 信息来传送的。每当经过

几个固定的Beacon interval（信标间隔），就会岭送一个特殊的TIM，称为数据待传指示传递

信息(DeliveryTraffic Indication Map，简称DTIM）。Beacon帧中的 TIM 元素包含了一个计

数器，用来倒数计时至下一个DTIM 来临。在DTIM 帧中，此计数器值为0。经暂存的广播与组播

数据会在DTIM Beacon 之后加以传送。如有多个暂存帧，则会依序加以传送。FrameControl 字

段中的More Data 位元，用以指示是否尚有其他帧符传。频道使用权的取得规则也适用于暂存帧

的传送。基站或许会选择暂缓处置所收到的PS-Poll 要求，直到传送完暂存区中的广播与组播帧。

图8-14 显示了一部基站及一部与之连接的工作站。基站的DTIM interval（数据待传指示

传递间隔）被设为 3，因此每隔二个 TIM 就会有一个DTIM - Station 1 处于休眠模式，其 listen

interval（聆听间隔）为3。每三个 beacon 周期，Station1 就会醒来接收经暂存的广播与组播

帧。每传送一个DTIM 帧，就会接著传送经暂存的广播与组播帧，其后伴随与所连接工作站之间

的PS-Poll 交换程序。在第二个beacon interval（信标间隔）区间，暂存区中只有广播与组播

帧，这些帧随即会被传送到BSS。在第五个 beacon interval（信标间隔）区间，Station 1 还

有一个经暂存的（单点传播）帧。Station1 可以监视 DTIM 中的指示信息（map），等到经暂存

的广播与组播帧传送完毕后，再发送PS-Poll 信息。

 

 

图 8-14：DTIM 之后，传送广播与组播帧

要接收广播与组播帧，行动式工作站必须醒著接收DTIM 信息。不过802.11 标准并末规范

infrastructure（基础型）网络里进入省电模式的工作站必须醒来聆听DTIM 信息。如果系统管

理人员认为电池使用时间比接收广播与组播帧重要，可以不用根据DTIM 来设置工作站的聆听间

隔。有些文献以极低电源作（extremely lowpower）、超省电模式（ultrapower-saving mode）、

沉睡(deepsleep）或者类似名词称之。有些产品允许设置DTIM interval。将DTIM interval

加长可以让行动式工作站休眠一段较长的时间，如此可以延长电池的使用时间，不过代价是无法

即时传送数据。较短的DTIM interval 着重在立即传送，代价则是工作站必须经常开开关关。如

果电池使用时间比即时接收广播与组播帧重要，则可以采用较长的DTIM。至于是否适合使用较

长的 DTIM，取决于需要哪一方面的应用，以及能否允许长时间的链路层迟延。