本文详细介绍了802.11无线网络中的Beacon帧结构，包括MAC头部的各个字段及其意义，如版本、类型、子类型、管理帧的各种类型。还讲解了帧主体中的时戳、Beacon间隔、性能信息等关键信息，以及如何通过这些信息来同步网络、宣布网络存在和管理网络功能。此外，文中提到了802.11n标准中的A-MPDU和A-MSDU聚合技术，以及MCS调制编码策略对传输速率的影响。
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-Pollc
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：
扫一扫
1823
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
