Target Wake Time（TWT）详解

TWT（Target Wake Time，目标唤醒时间）是 WiFi 6 引入的革命性省电机制。它允许 AP 和客户端协商精确的唤醒时间表，使客户端在不需要通信时进入深度睡眠状态。

TWT vs 传统省电模式

传统 PS-Poll / uAPSD

STA 必须定期醒来检查 Beacon:

Beacon周期 (通常100ms):
│👁️😴😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️😴😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️...
↑                    ↑                    ↑
检查 TIM           检查 TIM            检查 TIM

问题:
├── 频繁唤醒 → 射频无法深度睡眠
├── 所有 STA 同时醒来 → 信道竞争加剧
└── 无数据时仍然浪费电量

TWT 模式

协商好的唤醒时间表:

STA_A: │😴😴😴😴😴│👁️📥│😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️📥│
         T=0              T=1000ms                    T=2000ms

STA_B: │😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️📥│😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️📥│
                              T=1500ms              T=3000ms

STA_C: │😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴😴│👁️📥│...
                                         T=2500ms

优势:
├── 唤醒时间错开 → 无竞争
├── 深度睡眠时间长 → 省电显著
└── 按需唤醒 → 无数据时不浪费

TWT 协商流程

TWT Setup Exchange

Setup Request (STA → AP):
┌─────────────────────────────────────┐
│ TWT Info Field:                     │
│ ├─ TWT Type: Individual/Broadcast   │
│ ├─ Request Type: Setup              │
│ ├─ TWT Wake Interval: 1000 ms       │
│ ├─ TWT Window Duration: 50 ms       │
│ ├─ TWT Start Time: Now + 500 ms     │
│ └─ TWT Desired Remain Awake: 0      │
└─────────────────────────────────────┘

Setup Response (AP → STA):
┌─────────────────────────────────────┐
│ TWT Info Field:                     │
│ ├─ Request Type: Response           │
│ ├─ TWT Wake Interval: 1000 ms ✓     │
│ ├─ TWT Window Duration: 50 ms ✓     │
│ ├─ TWT Start Time: Now + 500 ms ✓   │
│ └─ Status: Success                  │
└─────────────────────────────────────┘

→ TWT Agreement established!

TWT Operation

Service Period (SP):
┌──────────────────────────────────────────┐
│          TWT Wake Interval               │
│  ┌──────────────────────────────────┐    │
│  │     Deep Sleep Period            │    │
│  └──────────────────────────────────┘    │
│  ┌───────┐                              │
│  │  SP   │ ← STA wakes up, TX/RX data  │
│  └───────┘                              │
│     ↑                                    │
│  TWT Start Time                         │
└──────────────────────────────────────────┘

SP 内操作:
1. STA 醒来，射频启动（~5ms）
2. TX/RX 数据帧（使用标准 CSMA/CA）
3. SP 结束 → STA 回到深度睡眠

TWT 类型详解

Individual TWT（个人 TWT）

特点:
├── AP 与单个 STA 私有的协商
├── 精确的唤醒时间控制
├── 每个 STA 可以有不同的时间表
└── 适合关键任务 IoT 设备

示例:
STA_A: 每 1000ms 醒来一次（传感器上报）
STA_B: 每 5000ms 醒来一次（状态检查）
STA_C: 每 60000ms 醒来一次（心跳）

Broadcast TWT（广播 TWT）

特点:
├── AP 在 Beacon/Probe Response 中广播 TWT 时间表
├── 多个 STA 共享相同的唤醒时间
├── 无需单独协商 → 减少信令开销
└── 适合大量同类 IoT 设备

Beacon 中的 Broadcast TWT IE:
┌─────────────────────────────────────┐
│ Element ID: 87 (TWT)               │
│ Length: variable                    │
│ Partial AID: Group ID              │
│ TWT Temporal Information:          │
│ ├─ TWT Wake Interval: 1000 ms      │
│ └─ TWT Start Time: ...             │
└─────────────────────────────────────┘

所有属于该 Group 的 STA 在同一时间醒来。

Spontaneous TWT（自发 TWT）

特点:
├── STA 在数据帧中附带 TWT Request
├── 无需预先协商 → 即时生效
└── 适合突发数据传输场景

示例:
STA 发送 QoS Data + TWT Request in QoS Control field
→ AP 回复确认 → 临时 TWT SP 建立

TWT 参数详解

参数	范围	说明
TWT Wake Interval	128 μs ~ 2^32 ms	两次唤醒之间的间隔
TWT Window Duration	0 ~ 2^16 TU	服务期持续时间
TWT Start Time	64-bit timestamp	首次唤醒时间
Maximum Trigger Time	variable	AP 最晚触发时间
Minimum Trigger Time	variable	AP 最早触发时间

TWT 省电效果量化

IoT 传感器场景

设备: 温度传感器，每 5 分钟上报一次数据

传统 PS-Poll:
├── Beacon 监听: 每 100ms 醒来 ~2ms → 平均功耗 2%
├── 射频待机: 98% 时间在低功耗监听模式
└── 电池寿命: ~30 天

TWT (Individual):
├── 深度睡眠: 299.95 分钟完全关闭射频
├── 唤醒传输: 0.05 分钟 (~3s) TX/RX
└── 电池寿命: ~6 个月（提升 12x）

TWT (Broadcast, 批量上报):
├── 多个传感器在同一 TWT SP 内上报
├── AP 批量处理 → 减少信令开销
└── 电池寿命: ~12 个月

AR/VR 头显场景

传统模式:
├── 持续连接，射频始终活跃
├── 平均功耗: ~2W（WiFi 部分）
└── 续航: ~2 小时

TWT + 帧率同步:
├── 视频帧间隔内进入微睡眠（90Hz → 每 11ms 一帧）
├── TWT SP 对齐帧发送时间
├── WiFi 功耗降低: ~30%
└── 续航提升: ~2.5 小时

TWT 部署建议

场景	TWT 类型	Wake Interval	Window Duration
IoT 传感器（低频）	Individual	60s - 300s	100ms
IoT 传感器（高频）	Broadcast	1s - 10s	50ms
智能家居设备	Individual	10s - 60s	200ms
AR/VR 头显	Spontaneous	N/A (frame-sync)	动态
手机（待机）	Broadcast	1s - 5s	100ms