Spatial Multiplexing Power Save

802.11n中添加的PSMP，SMPS机制。

SM 节能功能可让 STA 在大部分时间内仅通过一条活动接收链运行，从而达到节能目的。

空间复用省电(Spatial Multiplexing Power Save）模式下，节点会关闭多余的天线，仅仅使用一根天线进行工作，从而达到节能的目的。在SMPS中还分为两种模式：静态工作模式（Static SM Power Save），动态工作模式（Dynamic SM Power Save）。

• 原理：多天线设备动态关闭部分射频链（天线），仅在需要时启用多流传输。

  • 静态 SMPS：完全禁用 MIMO 速率，仅支持单流传输。

  • 动态 SMPS：根据 RTS/CTS 帧动态切换接收链数量，平衡性能与功耗。

• 特点：

  • 适用于802.11n/ac/ax等多天线设备。

1 静态 SMPS

在静态 SM 节能模式下，STA 仅保持单个接收天线处于活动状态。

• SM 节能状态的告知方式

  • HT STA（High - Throughput Station，高吞吐量站点）可以使用 SM 节能帧来传达其 SM 节能状态。

  • non-AP 的 HT STA 还可以在其关联请求的 HT 能力元素中使用 SM 节能比特位来达到相同目的，这使得 STA 在关联后能立即仅使用单个接收链。

• DLS 链路的通知 拥有一个或多个 DLS（Direct - Link Setup，直接链路设置）链路的 STA，在进入 SM 节能模式操作之前，必须通知所有与其有 DLS 链路的 STA 关于 SM 节能模式的任何变化。

• 接收天线数量变更条件 只有在成功发送 SM 节能模式指示后（即通过携带 HT 能力元素的帧的确认，或通过 SM 节能帧的确认），才能更改活动接收链的数量。SM 节能模式指示必须使用单独寻址帧进行传输。

2 动态 SMPS

在动态 SM 节能模式中，当 STA 接收到发往自己的帧序列开始时，会启用多个接收天线。该帧序列需以单个空间流且单独寻址到该 STA，并要求立即响应的帧开始。RTS/CTS 序列可用于此目的。接收器应能接收使用指示多个空间流的 MCS（调制与编码方案）发送的 PPDU（物理层汇聚协议数据单元），并在响应帧传输结束后等待一个 SIFS（短帧间间隔）。当接收到发往自己的 RTS（请求发送）时，接收器切换到多个接收天线模式，帧序列结束时则立即切换回原来状态。

处于动态 SM 节能模式的 STA 无法区分 MIMO 传输前的 RTS/CTS（请求发送 / 清除发送）序列和其他 RTS/CTS 序列。所以，当它接收到发送给自己的 RTS 时，总会启用其多个接收链 。

接收器判断帧序列结束的方式：

• 接收到一个发往其他 STA（站点）的单独寻址帧。

• 接收到一个帧，该帧的发送地址（TA）与启动 TXOP（传输机会）的帧的 TA 不同。

• 载波监听（CS）机制（见 9.3.2.1）表明在 TxPIFS（发送帧间间隔）时隙边界处介质空闲。

3 SMPS是否启用

在Wi-Fi网络中，是否支持SM Power Save模式首先要看AP发送的Beacon帧中相应的Capabilities字段，比如HT Capabilities字段。

• 设置为 0 表示静态 SM 节能模式；

• 设置为 1 表示动态 SM 节能模式；

• 设置为 3 表示 SM 节能功能禁用；

• 值 2 保留 。

3.1 BEACON帧的SMPS能力字段

在抓包中体现如下图。

3.2 STA关联时的SMPS能力字段

在抓包中体现如下图。

3.3 AP响应帧SMPS能力

在抓包中体现如下图。

3.4 STA用action帧更新静态SMPS状态

在确定该网络支持SM Power Save模式后，节点需要和AP进行沟通，确定一种SM Power Save的工作模式。协商沟通的方式就是节点通过一个action帧对AP进行通知，即STA（站点）在 SM Power Save（SM 节能）帧中使用该字段来传达其 SM 节能状态的变化。

在抓包中体现如下图。