beacon帧
1.MAC头部
解释:
① Version 版本号 目前为止802.11只有一个版本,所以协议编号为0
② Type 00表示管理帧,01表示控制帧,10表示数据帧
③ Subtype 和Type一起表示不同的帧,
Management frame(管理帧:Type=00)a |
|
0000 |
Association request(关联请求) |
0001 |
Association response(关联响应) |
0010 |
Reassociation request(重新关联请求) |
0011 |
Reassociation response(重新关联响应) |
0100 |
Probe request(探测请求) |
0101 |
Probe response(探测响应) |
1000 |
Beacon(信标) |
1001 |
ATIM(通知传输指示消息) |
1010 |
Disassociation(取消关联) |
1011 |
Authentication(身份验证) |
1100 |
Deauthentication(解除身份验证) |
1101~1111 |
Reserved(保留,未使用) |
Control frame(控制帧:Type=01)b |
|
1010 |
Power Save(PS)- Poll(省电-轮询) |
1011 |
RTS(请求发送) |
1100 |
CTS(清除发送) |
1101 |
ACK(确认) |
1110 |
CF-End(无竞争周期结束) |
1111 |
CF-End(无竞争周期结束)+CF-ACK(无竞争周期确认) |
Data frame(数据帧:Type=10)c |
|
0000 |
Data(数据) |
0001 |
Data+CF-ACK |
0010 |
Data+CF-Poll |
0011 |
Data+CF-ACK+CF-Poll |
0100 |
Null data(无数据:未传送数据) |
0101 |
CF-ACK(未传送数据) |
0110 |
CF-Poll(未传送数据) |
0111 |
Data+CF-ACK+CF-Poll |
1000 |
Qos Data c |
1000~1111 |
Reserved(保留,未使用) |
1001 |
Qos Data + CF-ACK c |
1010 |
Qos Data + CF-Poll c |
1011 |
Qos Data + CF-ACK+ CF-Poll c |
1100 |
QoS Null(未传送数据)c |
1101 |
QoS CF-ACK(未传送数据)c |
1110 |
QoS CF-Poll(未传送数据)c |
1111 |
QoS CF-ACK+ CF-Poll(未传送数据)c |
④ To DS:表明该帧是BSS向DS发送的帧; From DS:表明该帧是DS向BSS发送的帧; More Frag:用于说明长帧被分段的情况,是否还有其它的帧; Retry(重传域):用于帧的重传,接收STA利用该域消除重传帧; Pwr Mgt(能量管理域):为1:STA处于power_save模式,0:处于active模式; More Data(更多数据域):为1:至少还有一个数据帧要发送给STA ; Protected Frame:为1:帧体部分包含被密钥套处理过的数据; Order(序号域):为1:长帧分段传送采用严格编号方式;
⑤ Duration 表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间;
⑥ 目的地址
⑦ 源地址
⑧ Bssid
⑨ Sequence Control(序列控制域):由代表MSDU(MAC Server Data Unit)或者MMSDU(MAC Management Server Data Unit)的12位序列号(Sequence Number)和表示MSDU和MMSDU的每一个片段的编号的4位片段号组成(Fragment Number)
⑩ 表示MSDU和MMSDU的每一个片段的编号的4位片段号组成
2、帧主体
管理帧十分灵活。帧主体(frame body)中的大部分数据如果使用长度固定的字段,就称为固定字段(fixed field);如果字段长度不定,就称为信息元素(information element)。所谓信息元素,是指长度不定的数据块(data block)。每个数据块均会标注类型编号和大小,各信息元素的数据字段元素都有特定的解释方式。
所显示的Timestamp(时戳)位,可用来同步BSS 中的工作站BSS 的主计时器会
定期发送目前已作用的微秒数。当计数器到达最大值时,便会从头开始计数。(对一个长度64bit、可计数超过580,000 年的计数器而言,很难会遇到有从头开始计数的一天。
Beacon interval字段
每隔一段时间就会发出一个Beacon(信标)信号用来宣布802.11网络的存在。Beacon帧中除了包含BSS参数的信息,也包含接入点缓存帧的信息,因此移动式工作站要仔细聆听Beacon信号。此帧长度为16位,用来设定Beacon信号之间相隔多少时间单位。时间单位通常缩写为TU,代表1024微秒(microsecond),相当于1毫秒(millisecond)。Beacon通常会被设定为100个时间单位,相当于每100毫秒,也就是0.1秒传送一次Beacon信号。
Capability Info(性能信息)字段,传送Beacon信号的时候,它被用来通告网络具备何种性能。此字段应用于Beacon帧、Probe Response帧,Probe Request帧,每个bit代表一个旗标,对应于网络所具备的特殊功能,工作站会使用这些公告数据来判断自己是否支持该BSS 所有的功能。没有实现性能公告中所有功能的工作站,就无法加入该BSS。
1,2--ESS/IBSS 这两个bit 旗标彼此互斥(mutually exclusive)。基站会将ESS 位设定为1,而将IBSS 布位设定为0,表示基站属于基础网络的一部分。IBSS 中的工作站则会将ESS 位设定为0,而将IBSS 位设定为1。
3--4--:
0 0 基站并不支持中枢协调功能(point coordinationfunction)
0 1 基站使用PCF 来传递,但并不支持轮询
1 0 基站使用PCF 来传递与轮询
1 1 保留,未使用
5--将Privacy bit 设定认1,代表需要使用WEP 以维持机密性。在基础网络中,发送端为基站。在IBSS 里,Beacon 信号必须由IBSS 当中某部工作站负责。
6--短同步信号,802.11g 规定使用短同步信号,因此在依循802.11g 标准所建置的网络中,此位必然设定为1。
7--分组二进制卷积编码
8--机动信道转换,
9--是否支持802.11h协议
10--
11--此bit 若设定为1,代表使用802.11 所支持的较短的时槽。
12--
13--
14--此bit 若设定为1,代表使用802.11g 的DSSS-OFDM 帧构建(frame construction)选项
15--
16--
Ssid信息
Ap发送帧所支持的速率
出现在实体层采用直接顺序技术中
数据待传信息,基站会为处于休睡状态的工作站暂存帧。每隔一段时间,基站就会尝试传递这些暂存帧给休眠中的工作站。如此安排的理由是,启动发送器比启动接收器所耗费的电力还要多。802.11的设计者预见未来将会有以电池供电的移动工作站;定期发送暂存帧给工作站的这个决定,主要是为了延长设备的电池使用时间。将TIM(数据待传指示信息)信息元素送到网络上,指示有哪些工作站需要接收待传数据,只是此过程的一部分。
DTIM Count:此位的长度为一个字节,代表下一个DTIM(数据待传指示传递信息)帧发送前,即将发送的Beacon 帧数。
DTIM Period:此位的长度为一个字节,代表两个DTIM 帧之间的Beacon interval 数。0 值目前保留未用。DTIM 会由此期间倒数至0。
Bitmap Control:位可进一步划分为两个次位。Bit 0 用来表示连接识别码0 的待传状态,主要是保留给组播使用。其他七个bit 则是保留给Bitmap Offset(bit对映偏移)次位使用。为了节省频宽,可以通过Bitmap Offset 次位,只发送一部分的虚拟bit 对映。BitmapOffset 是相对于虚拟bit 对映的开头处。利用Bitmap Offset 次位及Length 位,802.11工作站可以推断虚拟bit 对映有哪些部分包括在内。
Starting Chaannel:第一信道编号即是符合功率限制的最低信道
Number of Channels:符合功率限制的频段大小,是由信道数来指定。信道大小随PHY 而有所不同。
Max Tx Power:最大传输功率,以dBm 为单位
扩展物理层:802.11g 定义了扩展速率物理层(extended rate PHY,简称ERP)。为了兼容早期产品,另外定义了ERP 信息元素
Extended Supported Rates 信息元素的作用和的Supported Rates 元素没有两样,不过它允许信息元素的内容超过25 多个字节
802.11n标准中采用A-MPDU聚合帧格式,即将多个MPDU聚合为一个A-MPDU,只保留一个PHY头,删除其余MPDU的PHY头,减少了传输每个MPDU的PHY头的附加信息,同时也减少了ACK帧的数目,从而降低了协议的负荷,有效的提高网络吞吐量,A-MPDU聚合的是经过802.11报文封装后的MPDU,这里的MPDU是指经过802.11封装过的数据帧。通过一次性发送若干个MPDU,减少了发送每个802.11报文所需的PLCPPreamble、PLCPHeader,从而提高系统吞吐量。
A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。通常,当AP或无线客户端从协议栈收到报文(MSDU)时,会打上Ethernet报文头,这里我们称之为A-MSDUSubframe;而在通过射频口发送出去前,需要逐一将其转换成802.11报文格式。而A-MSDU技术旨在将若干个A-MSDUSubframe聚合到一起,并封装为一个802.11报文进行发送。从而减少802.11MAC头的开销,同时减少了应答帧的数量,提高了报文发送的效率。
无线客户端支持MCS集:
MCS(Modulation and Coding Scheme,调制与编码策略):
用户对MCS的配置分为三类,配置基本MCS、支持MCS和组播MCS。配置输入的MCS索引是一个范围,即指0~配置值,如输入5,即指定了所要输入的MCS范围为0~5。
基本MCS:基本MCS是指AP正常工作所必须支持的MCS速率集,客户端必须满足AP所配置的基本MCS速率才能够与AP进行连接。
支持MCS:支持MCS速率集是在AP的基本MCS速率集基础上AP所能够支持的更高的速率集合,用户可以配置支持MCS速率集让客户端在满足基本MCS的前提下选择更高的速率与AP进行连接。
MCS调制编码表是802.11n为表征WLAN的通讯速率而提出的一种表示形式。MCS将所关注的影响通讯速率的因素作为表的列,将MCS索引作为行,形成一张速率表。所以,每一个MCS索引其实对应了一组参数下的物理传输速率。
MCS索引 |
空间流数量 |
调制方式 |
速率(Mb/s) |
|
800ns GI |
400ns GI |
|||
0 |
1 |
BPSK |
6.5 |
7.2 |
1 |
1 |
QPSK |
13.0 |
14.4 |
2 |
1 |
QPSK |
19.5 |
21.7 |
3 |
1 |
16-QAM |
26.0 |
28.9 |
4 |
1 |
16-QAM |
39.0 |
43.3 |
5 |
1 |
64-QAM |
52.0 |
57.8 |
6 |
1 |
64-QAM |
58.5 |
65.0 |
7 |
1 |
64-QAM |
65.0 |
72.2 |
8 |
2 |
BPSK |
13.0 |
14.4 |
9 |
2 |
QPSK |
26.0 |
28.9 |
10 |
2 |
QPSK |
39.0 |
43.3 |
11 |
2 |
16-QAM |
52.0 |
57.8 |
12 |
2 |
16-QAM |
78.0 |
86.7 |
13 |
2 |
64-QAM |
104.0 |
115.6 |
14 |
2 |
64-QAM |
117.0 |
130.0 |
15 |
2 |
64-QAM |
130.0 |
144.4 |
可以这样记:空间流量2是1的两倍。
表1-5 MCS对应速率表(40MHz)
MCS索引 |
空间流数量 |
调制方式 |
速率(Mb/s) |
|
800ns GI |
400ns GI |
|||
0 |
1 |
BPSK |
13.5 |
15.0 |
1 |
1 |
QPSK |
27.0 |
30.0 |
2 |
1 |
QPSK |
40.5 |
45.0 |
3 |
1 |
16-QAM |
54.0 |
60.0 |
4 |
1 |
16-QAM |
81.0 |
90.0 |
5 |
1 |
64-QAM |
108.0 |
120.0 |
6 |
1 |
64-QAM |
121.5 |
135.0 |
7 |
1 |
64-QAM |
135.0 |
150.0 |
8 |
2 |
BPSK |
27.0 |
30.0 |
9 |
2 |
QPSK |
54.0 |
60.0 |
10 |
2 |
QPSK |
81.0 |
90.0 |
11 |
2 |
16-QAM |
108.0 |
120.0 |
12 |
2 |
16-QAM |
162.0 |
180.0 |
13 |
2 |
64-QAM |
216.0 |
240.0 |
14 |
2 |
64-QAM |
243.0 |
270.0 |
15 |
2 |
64-QAM |
270.0 |
300.0 |
1. HT20:HT Capability Info字段里会明确注明”Only 20MHz Operation is Supported”,且没有HT Information字段;
2. HT40:HT Capability Info字段里会明确注明”Both 20MHz and 40MHzOperation is Supported”,且HT Information Element 1字段里会包含有2nd Channel Offset的信息;
3. HT20/40-20MHz:HT Capability Info字段里会明确注明”Both 20MHz and 40MHzOperation is Supported”,且HT Information Element 1字段里会注明”No Secondary ChannelPresent”;
4. HT20/40-40MHz:HT Capability Info字段里会明确注明”Both 20MHz and 40MHzOperation is Supported”,且HT Information Element 1字段里会包含有2nd Channel Offset的信息;
重叠 BSS 扫描 参数:
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