Wi―Fi Direct电源管理机制研究
[摘 要]Wi-Fi Direct（或Wi-Fi P2P）技术是Wi-Fi联盟设计的一套基于Wi-Fi基础设施模式的点对点直连标准，该标准继承传统Wi-Fi特性优势，即传输速率高、覆盖面积广和连接快速便捷等优势，同时满足无线AP缺失条件下，设备间直连自组网的灵活应用需求，在WPN技术中具有相当强的竞争优势。本文主要对Wi-Fi Direct技术的电源管理机制进行系统地分析，分别探讨了客户端设备和GO设备的电源管理方案，揭示出Wi-Fi Direct标准电源管理方案在提升便携设备能源利用率方面的独特优势，为利用该标准进行节能应用开发提供较强的指导意义和参考依据。
[关键词]Wi-Fi Direct 节能机制 P2P PS P2P WMM-PS 机会节能 缺席通知
中图分类号：IDl60 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0309-01
Wi-Fi Direct电源管理机制设计了两种特有的节能机制，OppPS（Opportunistic Power Save，机会节能）和NoA（Notice of Absence，缺席通知），适用于P2P GO设备节能方案。同时，为配合GO设备节能机制的运行，优化P2P小组整体节能效果，该标准将传统的PS和WMM-PS适当修改，成为
P2P PS和P2P WMM-PS节能机制，适用于P2P客户端设备节能方案。通过几种节能机制的组合运用，最大限度地降低Wi-Fi Direct设备的电源消耗，提高电源使用效率。 1. P2P客户端电源管理方案
P2P客户端电源管理方案包含P2P PS和P2P WMM-PS节能机制。P2P PS机制适用于所有的P2P客户端设备，P2P WMM-PS机制是对P2P PS机制的有效补充，适用于提供QoS服务的多媒体P2P客户端设备，两种机制分别以802.11PS和WMM-PS节能机制为基础。 1.1 P2P PS节能机制
P2P PS节能机制以传统的802.11PS[1]机制为基础，并针对Wi-Fi Direct电源管理特点做了修改。该机制下P2P客户端的运行状态分为睡眠模式和运行模式。当发送给睡眠的P2P客户端的数据帧到来时，GO缓存这些数据帧，并在下一个TBTT（传送信标帧的时间）时，发送含TIM元素的信标帧，通知该客户端取回缓存的数据帧。P2P客户端每隔Listen Interval（为信标帧间隔的整数倍）时间苏醒打开接收器，查看接收的信标帧TIM元素是否有自己的数据帧。若有，客户端发送ps-poll帧获取缓存数据，没有且没有需要发送的数据，继续进入睡眠模式。 1.2 P2P WMM-PS节能机制
P2P WMM-PS采用WMM-PS的U-ASPD节能机制，结
合P2P GO设备电源管理方案特点，适当的修改，以达到提高P2P客户端电源利用效率的目的。P2P WMM-PS的U-APSD[2]节能机制的主要原理是使用客户端发送的数据帧作为触发信号，启动USP（非排程服务期），当GO设备收到触发的数据帧时，则把客户端睡眠时缓存的数据帧重新发送给该客户端，该机制非常适合客户端与GO设备进行大量双向流量的通信业务。
2. P2P GO设备电源管理方案
P2P GO设备电源管理方案包含OppPS和NoA节能机制，两种节能机制可组合使用也可单独使用，合理组合使用两种节能机制可以使GO的电源利用率得到很大的提升。 2.1 OppPS节能机制
OppPS是为P2P GO设备制定的一种节能机制，使GO以投机的方式节省更多的电能。该机制下，GO首先创建一个运行窗口期CTWindow（客户端流量窗口），运行GO设备功能。每次窗口期结束，GO设备检查P2P小组内客户端的运行状态，若所有客户端都处于睡眠模式，GO也将进入睡眠状态。直到下个TBTT到来，GO重新进入CTWindow窗口期，恢复运行状态。如果任意一个P2P客户端仍处于运行模式，则GO将放弃睡眠，继续处于运行状态，直到该客户端进入睡眠模式或一直持续到下个CTWindow结束，再行判断。
2.2 NoA节能机制
NoA是为GO设备制定的另一种节能机制，使GO设备定期处于缺席状态，关闭收发器节省电能消耗。该机制下，GO总是处于两种运行时期之一，缺席期和出席期。缺席期间，GO关闭收发器进入睡眠状态。出席期间，GO从睡眠状态中苏醒过来进入运行状态。缺席期和出席期交错出现，其中缺席期又可分为重复性缺席期和单一性缺席期。缺席期出现的规则称为缺席方案，由采用NoA节能机制的GO设备配置并告知P2P小组内客户端周知。GO使用包含NoA属性的信标帧定期广播自身运行的缺席方案，或回应包含NoA属性Probe响应帧告知发现设备P2P小组正使用的节能机制和缺席方案。此外GO还可以直接向P2P客户端广播NoA动作帧，制定、修改或取消缺席计划。 3.结论
Wi-Fi Direct小组中各设备可根据不同角色[3]，使用不同的节能机制。小组GO设备既可单独使用OppPS或NoA节能机制，也可以同时使用这两种机制，获得更多的节能机会和更高的电源使用效率。对于客户端来说，可根据自身业务需求，不使用节能机制或使用P2P PS/P2P WMM-PS节能机制。使用P2P PS和P2P WMM-PS的客户端只在GO处于OppPS机制的CTWindow期或NoA机制的出席期时才进入运行模式。在CTWindow之外或NoA的缺席期，客户端处
于睡眠模式。不过，当客户端需要进行延迟敏感性数据传输时，发现GO设备当前使用的节能方案不能满足其业务需求，此时客户端可以使用动作帧（P2P Presence请求和响应动作帧）同GO设备协商GO的节能状态和节能方案，或请求GO使用客户端设定的节能方案，甚至暂时取消节能状态，完成客户端所需数据传输。 参考文献
[1] 裴超.基于Android平台Wi-Fi模块的设计与实现[D].华中科技大学，2011.
[2] 张辉等.基于WLAN的可视电话硬件设计[J].2010. [3] 马捷等.基于近场通信的Wi-Fi传输连接方案[J].计算机工程，2013年第6期. 作者简介
王大鹏，男，硕士，助教，研究方向：通信与信息系统。
