전력 절약 (PSM·U-APSD·TWT)¶
규격 · 개정판
PSM·TIM·DTIM: 802.11 원본 (Clause 11 전력 관리) · U-APSD: 802.11e (WMM Power Save) · WNM Sleep, TIM Broadcast: 802.11v · TWT: 802.11ah 도입 → 802.11ax에서 개별·브로드캐스트 TWT 확장 · R-TWT: 802.11be
한눈에 보기
Wi-Fi 칩은 듣고만 있어도(수신 대기) 수십–수백 mW를 씁니다. 배터리 기기는 라디오를 끄고 자다가(doze) 필요할 때만 깨는 방법이 필요합니다.
- PSM(기본 절전): 단말이 "잘게"라고 알리면 AP가 그 단말의 프레임을 버퍼에 모아 둡니다. 단말은 주기적으로 깨어 비콘의 TIM(버퍼 목록)에 자기 번호가 있는지 확인하고, 있으면 가져갑니다.
- U-APSD: 단말이 상향 프레임을 보내면 그걸 신호 삼아 AP가 버퍼된 하향 프레임을 쏟아 줍니다. 음성 통화처럼 주기적으로 오가는 트래픽에 효율적입니다.
- TWT(Target Wake Time): 단말과 AP가 "몇 시 몇 분에 깨어날지" 약속합니다. 비콘마다 깰 필요 없이 몇 초, 몇 분, 심지어 몇 시간 동안 잘 수 있어 IoT에 유리하고, 단말들이 깨는 시간을 흩어 놓아 경쟁도 줄입니다.
PSM과 TIM¶
| 개념 | 내용 |
|---|---|
| Beacon Interval | 보통 100 TU = 102.4 ms (1 TU = 1024 µs) |
| TIM (Traffic Indication Map) | AID별 비트맵. 1이면 그 STA용 유니캐스트 프레임이 AP 버퍼에 있음 |
| DTIM | DTIM Period번째 비콘마다 오는 특별한 TIM. 직후 버퍼된 브로드캐스트·멀티캐스트를 전송 |
| Listen Interval | STA가 결합 시 알리는 "최대 몇 비콘마다 깨어날지" — AP 버퍼 크기 산정용 |
| PM 비트 | Frame Control의 Power Management = 1이면 "이 교환 후 도즈" |
| More Data | AP가 보낸 프레임에 "아직 더 있음" 표시 |
하향 버퍼 꺼내는 방법¶
| 방법 | 동작 | 장단점 |
|---|---|---|
| PS-Poll | 프레임 하나당 PS-Poll 하나 | 단순하지만 비효율 |
| PSM 해제 | PM = 0인 Null 프레임을 보내 깨어 있음을 알림 | 대부분의 스마트폰이 실제로 쓰는 방식 (일정 시간 비활성 후 다시 도즈) |
| U-APSD | 트리거 가능 AC의 상향 프레임이 서비스 구간 시작, EOSP = 1로 종료 | VoIP에 적합 |
| TWT | 약속 시간(SP)에 AP가 전송 | 예측 가능, 장기 수면 |
TWT¶
| 파라미터 | 의미 |
|---|---|
| Target Wake Time | 첫 SP 시작 시각 (TSF 기준) |
| Wake Interval | SP 반복 주기 = Mantissa × 2^Exponent µs |
| Nominal Minimum TWT Wake Duration | SP 최소 길이 |
| Trigger-enabled | SP 안에서 AP가 트리거로 상향을 유도함 |
| Announced / Unannounced | STA가 깨어났음을 먼저 알릴지 |
| Flow Type / Flow ID | TWT 흐름 구분 |
| 종류 | 협상 | 용도 |
|---|---|---|
| 개별(Individual) TWT | STA–AP 1:1 (TWT Setup 프레임) | 센서, 노트북 장기 수면 |
| 브로드캐스트 TWT | AP가 비콘으로 일정 공지, STA는 멤버십 가입 | 많은 STA를 그룹으로 스케줄 |
| R-TWT (11be) | 브로드캐스트 TWT의 일종, 지연 민감 트래픽 전용 보호 구간 | 저지연 |
기타 절전 기능¶
| 기능 | 개정판 | 내용 |
|---|---|---|
| SMPS (공간 다중화 절전) | 11n | 수신 체인을 하나만 켜 두고 RTS를 받으면 모두 켬 |
| OMI / OM Control | 11ax | A-Control로 수신 대역폭·스트림 수를 즉시 줄임 |
| 20 MHz 전용 STA | 11ax | IoT용으로 20 MHz만 지원하는 HE STA |
| TIM Broadcast, WNM Sleep | 11v | DTIM보다 긴 수면, 그룹 키 갱신 생략 |
| EMLSR 링크 수면 | 11be | MLO에서 일부 링크만 깨워 둠 |
전문가 노트 — 실무에서 자주 겪는 문제
DTIM과 멀티캐스트 지연. 브로드캐스트·멀티캐스트는 DTIM 비콘 직후에만 나가므로, DTIM Period = 3이면 최대 약 300 ms 지연이 생깁니다. ARP, mDNS, IPv6 RA가 늦어져 "연결은 됐는데 응답이 느린" 현상의 원인이 됩니다. 반대로 DTIM을 1로 줄이면 단말 배터리가 빨리 닳습니다.
TIM의 부분 가상 비트맵. TIM 요소는 2008비트(AID 0–2007) 전체가 아니라 0이 아닌 구간만 Bitmap Offset과 Partial Virtual Bitmap으로 보냅니다. AID 0 비트는 DTIM에서 그룹 주소 버퍼 여부를 나타냅니다. 11ah와 11ax의 Multiple BSSID에서는 AID 공간 분할 규칙이 추가됩니다.
TWT의 시간 기준. TWT 시각은 TSF(64비트 µs 타이머) 기준입니다. STA의 TSF 드리프트(±100 ppm 허용)를 고려해 SP 시작 전 여유를 두고 깨야 하며, 수면이 길수록 여유가 커집니다. Wi-Fi 6 인증은 AP의 개별 TWT 지원을 시험 항목에 포함합니다.
Linux에서 확인. iw dev wlan0 get power_save로 PSM 상태를, iw dev wlan0 station dump의 beacon interval, dtim period로 AP 설정을 볼 수 있습니다.