Wi‑Fi Power Save 功耗排查

结论边界

“开启 Power Save”不等于功耗一定下降。802.11 Power Save 是 STA 与 AP 之间的链路语义，不是终端本地一个私有开关。

先看边界：

• STA 需要通过帧头里的 Power Management bit 告诉 AP 自己进入省电态。
• AP 接受后，才会按省电 STA 的语义缓存单播数据。
• STA 要按 Beacon/TIM/DTIM 节奏醒来检查缓存提示。
• TIM 只是提示 AP 有缓存，不是数据已经交付。
• 缓存领取可能走 PS-Poll，也可能走 U-APSD；两者抓包形态不同。
• 功耗下不来，常见原因是频繁醒来、领取缓存低效、链路重传、AP/驱动省电语义不一致，而不只是应用层心跳太密。

排障不要只看 SDK 返回“power save enabled”。要看空口和设备日志是否真的形成省电交互。

先确认 PM bit

Power Management bit 的作用不是“让本机睡觉”，而是声明：

从这帧开始，AP 应按省电 STA 的规则处理我的下行数据。

抓包重点：

• STA 是否稳定发送 PM=1 的帧；
• 是否刚切到 PM=1 又很快回到 PM=0；
• 上行业务、扫描、漫游、驱动策略是否频繁把 STA 拉回 active；
• AP 是否在 STA 进入省电后改变单播下发行为。

如果驱动日志显示省电已开启，但空口上看不到稳定 PM bit 切换，这个“开启”对链路侧没有意义。

再看 TIM

AP 为省电 STA 缓存单播数据后，通过 Beacon 中的 TIM 提示缓存状态。

TIM 的语义：

AP 当前是否有与某些 AID 对应的缓存单播数据

它不是：

数据已经发给 STA
STA 已经收到数据
后续不需要额外 MAC 交互

排查 TIM 前先拿到目标 STA 的 AID。否则看 Partial Virtual Bitmap 很容易误判。

判断顺序：

1. 确认目标 STA 的 AID。
2. 看 Beacon 的 Bitmap Control 和 Partial Virtual Bitmap 是否覆盖该 AID。
3. 判断目标 AID bit 是否置位。
4. 观察 TIM 后 STA 是否醒来领取缓存。

常见误判：

• 位图很短就认为 AP 没缓存；
• 忽略 bitmap offset；
• 把 DTIM 相关指示和单播 AID bit 混在一起看；
• 看到 TIM 置位就认为数据已经交付。

DTIM 会影响平均功耗

DTIM 是 Delivery Traffic Indication Message。AP 按 DTIM 周期提示组播/广播缓存，也会影响 STA 必须醒来的节奏。

工程影响：

• DTIM period 越小，STA 越频繁醒来；
• DTIM period 越大，组播/广播下发延迟可能变高；
• 有些 IoT 设备即使单播很少，也会因为 DTIM 频繁醒来；
• AP 的 Beacon interval 和 DTIM period 要一起看。

记录时不要只写“DTIM=3”，还要写 Beacon interval：

Beacon interval = 100 ms
DTIM period     = 3
=> DTIM 间隔约 300 ms

缓存领取：PS-Poll 与 U-APSD

TIM 置位后，STA 需要领取缓存数据。

PS-Poll

传统 PS-Poll 路径：

AP Beacon/TIM: 有缓存
STA -> AP: PS-Poll
AP  -> STA: buffered DATA
STA -> AP: ACK

如果 AP 还有更多缓存，DATA 里可能设置 More Data bit，STA 继续领取。

问题点：

• PS-Poll 往返多，缓存多时效率低；
• 每领一批都要保持 awake；
• 丢包或低速率会拉长活跃窗口；
• More Data 判断错误会导致 STA 过早睡回去或长时间醒着。

U-APSD

WMM Power Save / U-APSD 通过 trigger frame 触发 AP 下发 service period 内的缓存帧。

典型判断字段：

• trigger frame；
• QoS Data；
• More Data；
• EOSP；
• AC 是否启用 U-APSD。

EOSP 表示本次 service period 结束。若 EOSP 缺失或异常，STA 可能不敢睡回去，平均功耗会上升。

功耗下不来的常见原因

1. PM bit 不稳定

表现：

• STA 频繁 PM=1 / PM=0 切换；
• 后台扫描、保活、驱动队列让 STA 长时间 active；
• 用户态以为省电已开，空口上没有稳定省电状态。

排查：

抓 STA 发出的 Data/QoS Null
看 Power Management bit
对照驱动电源状态日志

2. DTIM 过密

表现：

• 单播不多，但 STA 仍频繁醒来；
• Beacon/DTIM 节奏与电流波形对应明显。

排查：

记录 Beacon interval / DTIM period
看每个 DTIM 是否拉起 Wi-Fi 模组
检查是否有组播/广播缓存

3. TIM 后领取缓存低效

表现：

• TIM 置位后，PS-Poll/trigger 往返多；
• More Data 长时间为 1；
• EOSP 不及时；
• 活跃窗口被拖长。

排查：

TIM -> PS-Poll/trigger -> DATA -> ACK
统计一次缓存领取持续时间
统计期间 retry 和 rate

4. 链路质量差导致重传

低功耗设备常常只看平均流量，忽略重传 airtime。

表现：

• 上下行数据量不大；
• retry/ACK miss 多；
• 每次醒来都因为重传多停留更久；
• 电流波形显示短业务变成长活跃窗口。

排查：

RSSI/SNR
FCS/PHY error
Retry bit
MCS/rate fallback
ACK miss
CCA busy

5. AP 与 STA 省电能力不匹配

可能情况：

• AP 对 PS-Poll/U-APSD 支持或策略不同；
• 某些 AC 没启用 U-APSD；
• AP 组播/广播策略保守；
• AP 固件对 IoT STA 省电兼容性差。

排查：

关联能力协商
WMM/U-APSD 参数
AP 日志
换 AP 对比
固定 basic rates / DTIM / beacon interval 做 A/B 测试

抓包判断路径

1. 建立时间线

不要只截单帧。按时间线记录：

STA 关联
PM bit 切换
Beacon/TIM/DTIM
PS-Poll 或 U-APSD trigger
AP 下发缓存 DATA
More Data / EOSP
STA 回到省电状态

2. 对齐电流波形

如果有功耗仪，把电流波形与抓包时间对齐。

重点看：

• Beacon/DTIM 是否对应周期性电流尖峰；
• TIM 置位后活跃窗口持续多久；
• retry 是否拉长活跃窗口；
• STA 是否按预期回到 sleep。

3. 对照驱动日志

日志里至少要找：

power save enter / exit
listen interval
DTIM
U-APSD config
TX/RX queue
scan / roam
wake reason
firmware sleep state

空口和日志不一致时，以空口行为为准继续追驱动/固件原因。

常见误判

现场记录模板

设备 / 模组：
AP 型号 / 固件：
Beacon interval：
DTIM period：
Listen interval：
目标 STA AID：
Power Management bit：稳定 PM=1 / 频繁切换 / 未看到
TIM 是否覆盖目标 AID：
DTIM 是否触发周期唤醒：
领取方式：PS-Poll / U-APSD / 其他
More Data：
EOSP：
Retry / ACK miss：
RSSI/SNR：
CCA busy：
电流波形活跃窗口：
驱动日志 wake reason：
结论：
缺失证据：

来源与核验

• IEEE Std 802.11：Power Management bit、TIM/DTIM、AID、PS-Poll、QoS/U-APSD、More Data、EOSP、ACK/retry 语义。
• Wireshark/radiotap：PM bit、TIM bitmap、QoS Control、More Data、EOSP、Retry、rate、RSSI/SNR、FCS/PHY error。
• 设备侧证据：驱动/固件 power save 状态、wake reason、scan/roam、TX/RX queue、电流波形。

最后结论

Wi‑Fi 省电排查按这条线走：

STA 是否稳定声明 PM=1？
AP 是否开始缓存单播？
TIM 是否正确覆盖目标 AID？
DTIM 是否过密？
缓存领取走 PS-Poll 还是 U-APSD？
More Data / EOSP 是否让 STA 能及时睡回去？
重传和低速率是否拉长活跃窗口？
电流波形是否与 Beacon/DTIM/TIM/领取缓存对应？

只有这些证据闭合，才能判断功耗下不来是应用层唤醒太多、AP 策略问题、链路质量问题，还是驱动/固件没有真正进入省电轨道。