WiFi6中的TWT(目标唤醒时间)

TWT是由802.11ah标准首次提出的,它的初衷是针对IoT设备,尤其是低业务量的设备(例如智能电表等)设计的一套节能机制,使得IoT设备能够尽可能长时间地处于休眠状态,从而实现降低功耗的目的。建立TWT协议后,站点无须接收Beacon帧,而是经过一个更长的周期醒来。802.11ax标准对其进行了改进,引入了一些针对站点行为的规则,在满足节能的前提下实现了对信道接入的管控。

TWT分为:单播TWT广播TWT

(1)单播TWT

单播TWT是指TWT请求站点(简称请求站点)向TWT应答站点(简称应答站点)发送TWT请求消息,请求设定一个醒来的时间;应答站点在接收到TWT请求消息之后向请求站点发送TWT应答消息,交互成功后,请求站点与应答站点之间就建立了一个TWT协议。

当TWT协议建立好之后,请求站点与应答站点都应该在约定好的时间段保持活跃状态,以便进行数据的收发。在上述时间段之外,站点可进行休眠以达到节能的目的。

通常来说,是由站点向AP发送TWT协议建立请求,即站点为请求站点,AP为应答站点,当然AP也可以向站点发起TWT协议建立请求。

TWT协议建立后,约定好的活跃时间段称为TWT服务阶段。每个TWT协议可以包含多个周期性出现的等长的TWT服务阶段,如下图所示。

单播TWT工作示意

TWT服务阶段的开始时间、持续时长、周期是由TWT参数集确定的,TWT参数集由:TWT请求消息TWT应答消息携带。通过TWT协商,将TWT参数集确定后,站点和AP即可确定TWT服务阶段的时间,从而在相应的时间段内保持活跃状态。

TWT协商过程中:TWT请求站点有3种请求方式请求TWT参数、建议TWT参数、要求TWT参数。不同请求方式下请求站点和应答站点的操作如表1所示。

表1 不同请求方式下请求站点和应答站点的操作

对于应答站点来说,在TWT协商过程中有4种应答方式接受TWT参数、更换TWT参数、指示TWT参数、拒绝TWT参数。不同应答方式下应答站点的操作如表2所示。

表2 不同应答方式下应答站点的操作

在建立TWT协议之后,请求站点和应答站点只在TWT服务阶段进行通信,并且在TWT服务阶段之外关闭信道竞争功能。

利用这一点,AP可以在建立TWT协议时将不同站点的TWT服务阶段错开,从而降低同一时间内竞争信道的站点数量,实现对站点信道接入的管控。

进一步地,在建立TWT协议时,有一个参数为“AP是否会在TWT服务阶段发送触发帧”,若该参数的值为1,那么在每一个TWT服务阶段,AP至少会向站点发送一个触发帧来触发站点发送上行数据帧。

由于站点已经预先知道自己可以通过触发帧进行上行传输,它在TWT服务阶段内将关闭自己的信道竞争功能,只需等待AP发送的触发帧来进行上行传输。在这样的规则下,站点可以按照AP的调度来进行传输,最终达到降低冲突概率、提升系统性能的目标。

(2)广播TWT

与单播TWT不同,广播TWT提供了一种“批量管理”机制,AP可以与多个站点建立一系列周期性的TWT服务阶段,在服务阶段中,上述多个站点需要保持活跃状态,从而与AP进行通信。

AP可以在Beacon帧中携带一个或多个广播TWT的信息,每个广播TWT是由一个广播TWT标识符和AP的MAC地址共同组成的。站点在收到Beacon帧后,如果有加入广播TWT的意愿,可以向AP发送广播TWT建立请求消息,从而加入广播TWT。在广播TWT建立时,需要指定广播TWT标识符来请求加入某个特定的广播TWT。加入广播TWT之后,站点可以按照TWT参数集所指示的服务阶段唤醒,从而与AP进行通信。需要说明的是,若站点支持广播TWT,但没有显式地加入某个广播TWT ID,则默认参与广播TWT标识符为0的广播TWT。

与单播TWT类似,广播TWT的参数集也指定了TWT服务阶段出现的周期及每个TWT服务阶段的持续时长。除此之外,广播TWT参数还包括广播TWT的生命周期,它以Beacon IFS为单位,表示所建立的广播TWT的持续时长。

在广播TWT建立的过程中,AP会对TWT服务阶段中将会分配的资源进行简单的描述,例如是否会在TWT服务阶段发送触发帧,所发送的触发帧是否会分配用于随机接入的资源。另外,AP可以对站点在TWT服务阶段发送的帧类型进行限制,例如是否只用于发送控制帧和管理帧,是否允许发送关联请求帧等。通过对发送帧类型的限制,可实现通过不同的TWT传输不同类型的帧,从而加强AP的资源调度能力。


在802.11ax中添加:(Target Wake Times,目标唤醒时间) 资源调度功能;

1、它借鉴于802.11ah标准,允许设备协商他们什么时候睡眠和多久会唤醒发送或接收数据,允许设备于信标传输周期的其他时间段唤醒。

2、802.11ax AP可以将客户端设备分组到不同的TWT周期,从而减少唤醒后同时竞争无线介质的设备数量。

允许 AP 对 STA 的唤醒与休眠进行统一调度安排,不仅可以减少 STA 之间的冲突,更减少了 STA 不必要的唤醒次数,达到节能的目的。

3、允许 STA 不再需要侦听 Beacon,可以与 AP 协商在特定时间唤醒以获取空口资源,这样就可以做到只有 STA 需要报文交互的时候才被唤醒。

4、TWT还增加了设备睡眠时间,从而大大提高了电池寿命

总结:TWT和PSMP非常得类似,可以安排多个STA的DL/UL时间节点。不过相比PSMP的区别在于STA的参与感提高了。它可以以一种显式的方式和AP协商自己的时间,而不用非得和其他STA共享某一段时间。相当于从1对多,转换为1对1的方式。

发布于 2022-04-13 16:40