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1、Agenda一、802.11 概述二、802.11 MAC帧三、802.11 MAC介质访问第1页四、802.11 QoS五、802.11n802.11六、Q&A第1页/共60页第2页1、802.11发展2、802.11与802协议族3、Wi_Fi概念4、网络组成5、网络分类6、802.11体系结构7、无线网卡工作流程一、802.11 概述 第2页第2页/共60页1971年，夏威夷大学的研究人员在Norman Abramson的带领下，创造了第一个基于封包式技术的WLAN。20世纪90年代初，WLAN开始得到较多关注，随后IEEE成立专门的802.11工作组开始了WLAN标准的研究和制定。19
2、97年6月，推出了第一代IEEE 802.11-1997，定义了介质访问控制层（MAC）和物理层（PHY）。经过多年的完善，最新的一次更新是在2007年，称为802.11-2007。802.11在原始的802.11标准的基础上有了很多扩展标准：802.11 工作在2.4G(2.40002.483GHz)频段，提供1Mbps或2Mbps传输速率；802.11a 工作在5G（5.155.825GHz）频段，提供54Mbps传输速率；802.11b 工作在2.4G频段，提供最高11Mbps的传输速率。且速率可以在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps间自动切换；802.11e 支持传输
3、服务质量服务，QoS机制；802.11g 对802.11b的提速，工作在2.4G频段，最高速率达54Mbps，802.11g接入点支持802.11b和802.11g设备；.802.11n 采用了MIMO-OFDM等技术，将802.11a/g的54Mbps速率做了更大的提高到。802.11ac 正文1、802.11发展一、802.11 概述第3页1、802.11 发展802.11 发展第3页/共60页IEEE 802协议族定义了一系列局域网（LAN）技术规范。如以太网标准802.3，无线局域网标准802.11等。802.11 与802.3 使用相同的LLC以及LLC以上的协议。但因为WLAN的传
4、输介质是无线媒介，所以802.11 的MAC比较独特，也比较复杂。802.11 PHY层决定了整个WLAN的速率。随着无线射频和调制解调技术的发展，WLAN速率得到了很大提升，同时也出现了一系列关于PYH层的协议。2、802.11与802协议族802.11与802协议族正文1、802.11发展一、802.11 概述第4页第4页/共60页与WLAN相关的组织较多，其中最著名的组织是WIFI联盟。Wi-Fi联盟建立了一套用于验证802.11b产品兼容性测试的程序，称为Wi-Fi认证，通过认证的产品可以使用Wi-Fi认证标识。后来，Wi-Fi认证的范围逐步扩展到802.11a、802.11g和802
5、.11n。WIFI联盟的产生是为了保证不同厂商的产品能具备良好的兼容性。1999年，3com、Aironet、Lucent、Intersil、Nokia等众多公司成立了一个工业联盟无线以太网兼容性联盟，后来更名为Wi-Fi（Wireless Fidelity）联盟。由于Wi-Fi取得了巨大的成功，在很多场合，Wi-Fi已经成了WLAN的代名词。3、WI-FI概念WI-FI概念正文1、802.11发展一、802.11 概述第5页第5页/共60页2、Wi-FiWLAN总体上由有线和无线两部分组成。无线侧作接入，使用802.11协议；有线侧为骨干网络作上行，一般使用802.3协议。AP完成802.1
6、1和802.3两种协议间的转换。802.11 网络由四个组件组成：Station：802.11的终端设备，比如笔记本电脑、手机、PAD等；Access Point：为Station提供了802.11 的无线接入服务，同时完成802.11 MAC帧和以太网帧的转换，是有线和无线网络之间的桥梁；Wireless Mediun：802.11定义了2类物理层，射频物理层（2.4GHz和5GHz）和红外物理层。目前广泛应用的是射频方式；Distribution System：将各个接入点连接起来的骨干网络，通常是以太网。4、网络组成网络组成正文1、802.11发展一、802.11 概述第6页第6页/共6
7、0页802.11有两种网络类型：基础型（BSS）、独立型（IBSS）网络。STA：Station；AP：Access Point；SSID：Service Set ID，服务集识别码，简单说就是搜索网络时，显示的网络名；BSS：Basic Service Set，基本服务集，在一个BSS(其实就是射频信号覆盖范围内)中，STA能相互通信;IBSS：Independent BSS，一般是几个STA为特定的目的而组建的临时性网络。这种网络里面不包含AP，每个节点及即是信息的发送和接收者，也是充当信息转发的角色。又称为无线自组织网络（wireless ad hoc network）。5、网络分类（一
8、）BSS、IBSSBSS1STA1STA2STA3APSSID“marketing”STASTASTASTASTA正文1、802.11发展一、802.11 概述第7页第7页/共60页ESS：Extended Service Set，扩展服务集，采用相同SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。ESS可以解决单个BSS覆盖范围小的问题。BSS2ESSAP2Service set identify (SSID1)BSS1AP1Service set identify (SSID1)DS5、网络分类（二）ESS正文1、802.11发展一、802.11 概述第8页第8页/共60页802.11 仅
9、覆盖了MAC层和PHY层。LLC层及以上，和其它IEEE802.x局域网标准一样。PLCP：Physical Layer Convergence Procedure 物理层汇聚过程子层，规定如何将MAC层协议数据单元(MPDU)映射为合适的物理层帧格式，可以理解为PHY层的编码和封包过程。有了PLCP子层的支持，MAC协议就可以工作在不同的PMD系统之上了。PMD：Physical Medium Dependent 物理媒介相关子层，直接与无线媒介发生关联，主要是负责最底层编码、调制和无线收发。6、802.11 体系结构802.11体系结构正文1、802.11发展一、802.11 概述第9页第
10、9页/共60页一般无线网卡包括了数据从射频，基带到MAC处理的整个逻辑：其中，射频功率放大器是将射频信号进行功率放大；射频中频转换器将射频和中频信号进行相互转换；中频调制解调器将基带信号调制到中频或者将中频信号进行解调以便获得基带信号；基带处理器是根据相关的物理层标准对数字基带信号进行处理，从中提取出MAC层数据或者将MAC层的数据包进行相应的封装以形成相应的物理数据；MAC控制器是实现一系列的MAC管理功能，并采用CSMA/CA的方式对物理信道进行控制，以便将整个无线通信形成无线网络，同时，MAC控制器还对上层的数据包进行分组和合并，并最终将数据发送给主机。7、网卡处理流程无线网卡处理流程正
11、文1、802.11发展一、802.11 概述第10页第10页/共60页第11页1、MAC帧类型数据帧控制帧管理帧2、MAC帧格式 Frame Control Duration/ID Address Others二、802.11 MAC帧 802.11第11页/共60页2、Wi-Fi802.11 MAC有三种类型的帧：数据帧、控制帧、管理帧。控制帧控制帧主要用来协助数据帧的发送，负责无线区域的清空，信道的获取等，还用于收到数据时的确认。常见的几种控制帧：RTS/CTS帧：负责无线信道的清空，取得媒介控制权；PS-Poll帧：STA从省电模式醒来，可发送PS-Poll帧，从AP获取缓存帧；ACK帧
12、：接收端收到报文后需要回应ACK帧向发送端确认收到了报文；Block Ack Request/Block ACK：802.11n中，为提升MAC层效率，使用BlockACK机制对一批数据帧一次性确认；Block Ack Request/Block ACK用来建立BlockACK通道。数据帧数据帧主要负责传送数据报文。802.1 1定义了两种数据帧：Data帧：货真价实的数据帧，所有802.11的数据报文的承载体；Null帧：只有802.11 MAC头+FCS尾两部分，在以太网中这种帧没有用，但是在无线网中，STA可以使用Null帧通知AP自己省点模式的切换。1、MAC帧类型（一）数据帧、控制帧
13、正文1、802.11发展二、802.11 MAC帧第12页第12页/共60页管理帧管理帧负责无线网络的管理，包括网络信息通告、加入或退出无线网络、频谱管理等，常用的管理帧：Beacon：周期性宣告某个802.11网络的存在，以及支持的各类无线参数，如SSID、支持的速率、认证类型，也包含为PSM STA缓存帧的信息；Probe Request/Response：探测帧，STA或者AP可发送Probe Request来主动探测周围有哪些802.11 网络；接收到的AP需回应Probe Response，其中基本包含了Beacon帧的所有参数；Authentication/Deauthentica
14、tion：认证/解除认证，用于无线身份验证；Association Request/Response：关联请求/应答，STA尝试关联某个AP时使用；Disassociation：解除关联，AP和STA均可以发送此帧解除和对方的关联；Action：802.11h标准中添加的帧，用来要求802.11设备进行频谱管理，如对空间中的信道、传输功率控制情况进行测量，或进行信道切换通告。1、MAC帧类型（二）管理帧正文1、802.11发展二、802.11 MAC帧第13页第13页/共60页802.11 MAC帧种类虽多，但都遵循着相同的帧格式规范，均由帧头(MAC Header)、帧主体(Frame Bo
15、dy)和帧校验(FCS)字段组成。Framw Control字段Protocol Version：使用的MAC版本，目前802.11 MAC只有一个版本，编号为0；Type与subtype：帧类型和子类型；To DS与From DS：帧是否来自和去往分布式系统（DS），其实就是AP；More Frag：是否有后续分片的帧待传送；Retry：表示管理帧或数据帧是否重传，用来排除重复帧；Pwr Mgmt：指示STA发送当前帧序列后将要进入的状态，Active或Sleep；More Data：AP若设定此位，即代表至少有一个帧待传给休眠中的STA；Protectd Frame：指示当前帧是否已被加密
16、；Order：此位置1，帧与帧片段将严格依次传送；MAC帧格式2、MAC帧格式（一）Frame Control正文1、802.11发展二、802.11 MAC帧第14页第14页/共60页Duration/ID字段，主要实现以下3种功能：实现NAV（Network allocate vector）机制，Duration值代表当前进行的传送会占用媒介多少微秒；CFP（contention-free period）所传送的帧，Duration的值为32768，这类帧对一直占用无线环境；在PS-Poll帧中表示AID(Association ID)，从省电模式醒来的STA必须发出一个PS-Poll帧，
17、以便从AP取得之前缓存的帧；STA在PS-Poll帧中加入AID指示其隶属的BSS。MAC帧格式2、MAC帧格式（二）Duration/ID、AddressAddress字段：不同于802.3 Ethernet帧，802.11 MAC帧头中，4个Address的填法是不固定的，需要和Frame Control字段的To DS、From DS结合来确定。其中，RA接收端地址，TA发送端地址，DA目的地址，SA源地址，BSSIDBSS的MAC地址；正文1、802.11发展二、802.11 MAC帧第15页第15页/共60页MAC帧格式Sequence Control字段：用来丢弃重复帧和重组分片。
18、包含两部分，Fragment Number用于分片帧；Sequence Number用于检验重复帧，当收到一个MAC帧，其Sequence Number与之前收到的帧重复，则丢弃该帧。QoS Control字段：只会出现在数据帧中，实现QoS功能。Frame Body字段：数据段，负责传递上层有效载荷（Payload）。在802.11中，在进入MAC处理之前的，带传输的载荷报文一般被称为MSDU（MAC Service Data Uint）。FCS字段：Frame Check Sequence，帧校验序列。2、MAC帧格式（三）others正文1、802.11发展二、802.11 MAC帧第1
19、6页第16页/共60页第17页1、RTS/CTS隐藏节点RTS/CTS2、CF3、NCFNAVBasic NCFIFS退避机制DCF&RTS/CTS4、PCF、HCF三、802.11 MAC介质访问 802.11第17页/共60页隐藏节点是WLAN的一个经典问题。从节点1的角度来看，节点3属于隐藏节点。隐藏节点、RTS/CTS802.11采用RTS/CTS机制来解决这个问题，RTS（request to send），CTS（clear to send）。节点1有个数据帧待传送，因此送出一个RTS帧启动整个过程。RTS帧本身带有两个目的，预约链路的使用权；并要求接收到这一消息的其他STA停止访问
20、。一旦收到RTS帧，AP会以CTS帧应答。和RTS帧一样，CTS帧也会令其它STA停止访问。当RTS/CTS完成交换过程，STA即可传送帧，无须担心来自其他隐藏节点的干扰。1、RTS/CTS隐藏节点、RTS/CTS实际使用中，RTS/CTS机制会消耗相当的频宽。因此，它通常只用在传输竞争比较显著的场合。一般802.11 网卡的驱动程序支持调整RTS门限值来控制是否使用RTS/CTS。一般是指数据帧长度大于门限值，就会使用RTS/CTS。小于此门限值则会直接传送数据帧。正文三、802.11 MAC介质访问第18页第18页/共60页正文三、802.11 MAC介质访问协调功能CF第19页MAC层的
21、信道访问控制机制主要包括：DCF（Distributed Coordination Function）分布协调功能、PCF（Point Coordination Function）点协调功能、HCF（Hybrid Coordination Function）混合式协调功能。2、CFCF框架DCF是最基础的协调功能，可配合RTS/CTS机制使用。第19页/共60页正文三、802.11 MAC介质访问DCF第20页802.11通过物理载波检测和虚拟载波检测，实现CSMA/CA的碰撞避免机制。虚拟载波帧听机制：通过NAV机制来更新自己的定时器，可以理解成NAV本身就是一个计时器，用来指定预计要占用介
22、质多少时间，以微秒为单位。如果NAV值为0，这个时候会启用物理载波帧听。STA中的NAV不仅会自减，还会被其他STA发的报文更新。NAV：Network Allocation Vector网络分配矢量。802.11 的帧都会包含一个duration位，用来指定一段介质访问时间。STA会监听无线环境中的802.11帧，并提取802.11帧中MAC头中duration字段的值，如果这个值大于自身的NAV值，则STA会用这个值更新自己的NAV值。其STA会由NAV值倒数至零。只要NAV的值不为零，代表介质处于忙的状态，此即虚拟载波监听功能。3、DCF（一）NAV第20页/共60页正文三、802.11
23、 MAC介质访问DCF第21页载波帧听不能避免无线媒介竞争的全部问题。如多个STA的NAV同时为0，随后同时使用无线媒介，就会发生冲突。所以需要帧间隔和退避机制。Basic DCF流程：STA发送帧时，首先利用物理/虚拟（NAV）载波帧听判断信道是否空闲；如果信道空闲时间=DIFS，发送数据。否则，继续等待，直到空闲时间DIFS之后，执行退避；执行退避的过程中，Slot time会自减。此时STA仍然会监测信道的状态，如果在退避期间信道忙，则退避机制将被挂起，Slot time被冻结。STA继续等待，直到空闲时间DIFS之后，接着之前的Slot time自减。Slot time=0时，发送。3
24、、DCF（二）Basic DCF第21页/共60页正文三、802.11 MAC介质访问DCF第22页IFS：Interframe space帧间隔，和数据传输速率无关，IFS对于物理层是固定的，因为不同的物理层使用不同的调制解调技术。IFS分类：SIFS：Short IFS短帧间隔，用于高优先级的传输场合，该类型时间间隔最短。要发送RTS，CTS，ACK或者是被分片的帧(假设一个帧被分成了3块，第一块传送完毕，等待SIFS间隔继续发送第二块，而其他要发送完整帧的STA则需要等待DIFS间隔，这样就能够确保这被分片的帧能够一次性发送完毕，也就是被分片的帧享受更高的传输优先级)的时候会使用SIFS
25、。PIFS：PCF IFS点帧间隔，被PCF使用在免竞争过程。在免竞争时期，在传输PCF相关的管理帧的时候采用这类型的时间间隔。DIFS：DCF IFS分布式帧间隔，DFC使用。DIFS时间间隔最长，所有STA要传输数据的话必须在上一次传输完毕后统一等待DIFS时隙后才能尝试发送。这里说的是尝试发送，因为后面还得进入一个退避机制。EIFS：Extended IFS扩展帧间隔，并非固定的时间间隔。只有在帧传输出现错误时才会用到EIFS。AIFS（Arbitration IFS仲裁帧问间隔）使用在QoS机制中。RIFS（Reduced IFS）3、DCF（三）IFS第22页/共60页正文三、802
26、.11 MAC介质访问DCF第23页CW：contention window竞争窗口，是一个时间域CWminCWmax。当检测到传输介质忙之后，WLAN设备就会启动随机退避机制，这也是通信领域常用的做法。在802.11处理过程中，IFS之后就是从CW中选取的随机退避时长，以时隙slot表示，slot是PHY层的相关参数。比如说初始CW大小是031slots。这就表明在主机需要在031slots里面随即抽取出一个值来进行等待，slot单位是微秒。当数据发送成功后，退避机制在接收到ACK之后重新开始。当数据没有被成功发送，退避机制在ACK定时器结束之后重新开始。3、DCF（四）退避机制_1第23页
27、/共60页正文三、802.11 MAC介质访问DCF第24页CW的大小会随着发送失败的次数而增加，因为发送失败次数越多表示网络负载越大，那么所有STA在检测到自己发送失败了以后都要将自己的CW增加。当失败次数达到阀值的时候CW大小就不会增加了。退避机制重新开始之后，CW会恢复默认的CWmin。3、DCF（四）退避机制_2第24页/共60页正文三、802.11 MAC介质访问DCF第25页这里的RTS/CTS，ACK帧间隔是SIFS。3、DCF（五）DFC&RTS/CTS第25页/共60页正文三、802.11 MAC介质访问PCF第26页PCF：point CF点协调功能，提供免竞争服务。PCF
28、要求网络中存在一个集中协调器（Point Coordinator，PC），PC可以使STA不需要竞争就能使用无线媒介。这个机制依赖于AP，AP可以指定谁先发数据谁后发数据，没有传输冲突，但是开销要高一些。因此，PCF只能应用于具有基础架构的WLAN中，Ad-hoc网络由于没有AP而无法实现。在无竞争期内，PCF通过轮询应答机制和虚拟载波侦听机制来共同实现无竞争的数据传输。PC通过维护轮询列表来对可轮询STA进行轮询以完成STA间的数据交换，同时通过控制STA的发送时间来达到避免数据碰撞的目的。PCF不常使用。4、PCF/HCFPCF、HCFHFC：hybrid CF混合协调功能。HCF对需要更
29、高服务质量的应用提供更多的无线媒介访问机会。主要用在QoS机制中。第26页/共60页第27页1、802.11e2、QoS帧格式3、HCF4、EDCA与DCF相比较AC、UPAIFS、CWTXOP5、HCCA6、Block Ack（802.11e）四、802.11 QoS 802.11第27页/共60页正文四、802.11 QoS最初进行WLAN的协议设计主要是针对数据业务的，对于诸如视频、音频等实时业务应用并没有做充分的考虑。802.11e第28页2007年，新版802.11协议合并了802.11e的内容。1、802.11e802.11e2005年通过的802.11e协议提供了wlan环境下针
30、对实时业务Qos支持。第28页/共60页正文四、802.11 QoSQos control占2个字节QoS帧格式第29页2、QoS帧格式（一）QoS帧格式第29页/共60页正文四、802.11 QoSTID：Traffic identifier 数据识别码。用于区分MAC层数据形态的ID。在QoS帧中有16个可用的TID，8个用于TC，代表UP（user priority），8个用于TS（traffic stream）；QoS帧格式第30页2、QoS帧格式（二）TID、EOSPEOSP：End of Service Period，设置为1表示服务期间（SP，service period）的结束
31、。HC（Hybrid Coordinator 混和式协调器）在SP的最后一个帧，设置这个域为1。第30页/共60页正文四、802.11 QoSQoS帧格式第31页2、QoS帧格式（三）ACK policy、TxOP Limit第31页/共60页正文四、802.11 QoSHCF第32页IEEE 802.11e中的HCF针对DCF和PCF进行了融合和增强。确切地说，HCF并不代表任何访问机制，具体的访问机制是通过其子功能EDCA（Enhanced Distributed Channel Access）和HCCA(HCF Controlled Access)体现的。前者增强了DCF机制，区分不同业
32、务应用的优先级，保障高优先级业务的信道接入能力，并在一定程度上保障了高优先业务的带宽。后者增强了PCF机制，通过QAP的集中控制，以轮询方式为QSTA分配空口资源，提供改善的访问带宽并且减少了高优先级业务的延迟。由于HCCA机制相比EDCA、PCF机制更加复杂，目前被各厂商束之高阁，没有得到推广。3、HCFHCF第32页/共60页正文四、802.11 QoS增加接入类别（AC，Access Category）概念划分不同优先级（UP）的业务流；退避的帧间隔不再是固定的DIFS，而是每个AC一个AIFS（Arbitration Interframe Space）；CW变化范围不再是统一的，而是每
33、个AC一个；获取信号后获得的不再是一个报文的传输机会，而是一个时间段的传输机会TXOP（Transmission Opportunity）。EDCA第33页4、EDCA（一）与DCF相比较第33页/共60页正文四、802.11 QoSEDCA机制下QSTA的业务传输被分成4个AC，8个UP，优先级高的业务优先接入信道。AC之间相互独立，有自己的配置参数和管理机制。即每一个AC的AIFS、CW、分片、加密、FCS校验等都是独立的。流分类，将接入的数据流分为四个优先级，每一个优先级作为一个分类，优先级从低到高分别是：背景（AC_BK）、尽力而为（AC_BE）、视频（AC_VI）、语音（AC_VO）
34、。EDCA第34页4、EDCA（二）AC、UP第34页/共60页正文四、802.11 QoSAIFS是EDCA新增加的帧间隔，QSTA使用AIFS发送数据帧和管理帧以及某些控制帧，每个AC都有一个AIFS，即每个QSTA中存在4个AIFSAC。EDCA第35页CWminAC与CWmacAC是由AP通过报文下发给STA的。4、EDCA（三）AIFS、CW第35页/共60页正文四、802.11 QoSTXOP Transmission Opportunity 是QSTA有权在WM上发送帧的最大持续时间，包括对该QSTA所发送帧进行的ACK时间；TXOP以32微妙为单位，TXOP为0表示只允许传输一
35、个MPDU，包括可能的RTS/CTS和ACK；TXOP时间内，QSTA发送报文之间的时间间隔是SIFS；TXOP是个时间概念，每个AC竞争到信道之后，有权使用的最长时间，但是具体使用多少由AC自己确定；EDCA第36页4、EDCA（四）TXOP第36页/共60页正文四、802.11 QoSHCCA：Hybrid coordination function（HCF）controlled channel access 混合信道协调功能控制的信道接入方式。HCCA第37页5、HCCAHCCAHCCA是一种基于轮询机制的，使用混合协调器（HybridCoordinator，HC）来集中管理对无线媒介访
36、问的信道访问方式，是PCF机制的延续与扩展。它提供了参数化的QoS保障；HC可以优先访问信道，调度其他STA对信道的访问。HC既可以在CP（contention period）也可以在CFP（contention free period）期间轮询站点，让指定的STA可以暂时取得无线媒介的使用权，以传输需要实时传送的数据；PCF只能在CFP期间被轮询外，HCCA与之相比具有更多的传送机会，这样一来就降低了延迟；支持参数化的QoS。当使用参数化的QoS时，STA向HC发起用于一个TS（traffic stream）的QoS请求。HC将根据当前网络状态和STA提出的QoS请求决定是否允许该流接入，并
37、且保证新业务流的加入不影响当前已接入业务流的服务质量，同时现有网络资源又能满足该流的QoS请求。第37页/共60页正文四、802.11 QoSBA机制最早是在802.11e（QoS）标准中提出来的，之后又在802.11n中做了改进。实际应用中，BA也常常和802.11n中的帧聚合结合起来使用。802.11协议中规定每收到一个MPDU，都必须回应一个ACK。Block ACK是使用一个ACK帧来完成多个MPDU的应答，降低了ACK帧的数量。发送端可以根据Block ACK确认哪些MPDU有问题，然后进行选择性的重发。Block ACK是通过bitmap机制实现的。Block ACK第38页首先通
38、过“ADDBA（AddBlockAcknowledgment）Req/Response”建立Block Ack机制。接下来发送端可以发送有限多个QoS报文，接收端会保留这些数据报文的接收状态，待收到发送端的BlockAckReq报文之后，接收端则回应BlockAck报文来对之前的多个数据报文做一次性回复。通过“DELBA Req”帧，来撤销已经建立的Block Ack机制。6、Block Ack（802.11e）Block Ack第38页/共60页第39页1、HT Capability ElementElement structureShort GIHT40 HT20MCS2、A-MSDU3、
39、A-MPDU4、MAC data plane architecture5、Block AckImmediate BADelayed BABlockAckReq帧BlockAck帧Compressed BA五、802.11n 802.11第39页/共60页正文五、802.11nA-MSDU第40页STA与AP通过管理帧完成HT能力级的协商。HT Capabilities element一个26个字节。1、HT IE（一）HT Capability Element and info structure第40页/共60页正文五、802.11nA-MSDU第41页Short GI：Short Guar
40、d Interval802.11a/b/g标准要求在发送数据时，必须要保证在数据之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval。802.11n仍然缺省使用800ns。当多径效应不严重时，可以将该间隔配置为400ns，可以吞吐量，此技术称为Short GI。1、HT IE（二）Short GI、HT40/HT20802.11n同时定义了2.4GHz频段和5GHz频段的WLAN标准，与802.11a/b/g每信道只用20MHz频宽不同的是11n定义了两种频带宽度：20MHz频宽：可以与802.11a/b/g相兼容；40MHz频宽：将来个相邻的20MHz信道频宽绑定为40
41、MHz来用。第41页/共60页正文五、802.11nA-MSDU第42页MCS：Modulation Coding Scheme在802.11a/b/g中，配置AP的工作速率相对简单，只要指定802.11a/b/g所使用的速率集，速率范围从1Mbps到54Mbps，一共12中可能。在802.11n中，物理速率依赖于调制方法，编码率，空间流数量，是否支持40MHz绑定等。为此802.11n提出了MCS机制。MCS机制可以理解为这些影响速率因素的组合，每种组合用一个整数唯一表示。对于AP，MCS一般的范围015。1、HT IE（三）MCS第42页/共60页正文五、802.11nA-MSDU：Agg
42、regate-MSDU MAC层业务数据单元聚合。A-MSDU在MAC层的顶部实现，其目的是将从协议栈上层传送来的多个MSDU聚合为一个较长的数据帧。当AP或STA从协议栈收到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技术旨在将若干个具有相同接收地址的A-MSDUSubframe聚合到一起，并封装为一个802.11报文进行发送。从而减少了发送每一个802.11报文所需的PLCPPreamble、PLCPHeader和802.11MAC头的开销，同时减少了应答帧的数量，提高
43、了报文发送的效率。报文中的Padding字段是用来确保每个subframe是4字节的整数倍，最后一个subframe不需要补齐。A-MSDU第43页参与聚合的MSDU必须拥有相同的业务流ID（TID）；聚合帧的生存周期必须被设置为所有子帧的生存周期中的最大值；参与聚合的MSDU必须拥有相同的接收地址（RA）。2、A-MSDUA-MSDU这里先了解一下802.11协议中数据的处理流程：LLC-MSDU-MAC-MPDU-PLCP-PPDU-PMD第43页/共60页正文五、802.11nA-MPDU：Aggregate-MPDU MAC层协议数据单元聚合。在MAC层的底部实现，其基本目的是使多个M
44、PDU共享物理层头部数据并共同接入信道。与A-MSDU不同的是，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-MPDU第44页3、A-MPDU（一）A-MPDU第44页/共60页正文五、802.11nDeilmiter字段的作用是便于接收端检测到A-MPDU中各个子帧的边缘并将子帧提取出来。在解聚合算法中，接收端依据Delimiter中的Signature子域检测Delimiter的位置，然后根据
45、CRC子域检验Delimiter的正确性。如果正确，则将Delimiter之后的MPDU提取出来。然后进行下一个Delimiter的检测，直到A-MPDU的解聚合过程完成。如若遇到产生错误的Delimiter，则接收端需要跳过4个字节，进行下一个4字节组的检测，直至找到下一个Delimiter。A-MPDU第45页3、A-MPDU（二）Deilmiter第45页/共60页Mac data plane architecture正文五、802.11n4、Data Plane Arch第46页第46页/共60页正文五、802.11nBlock ACK第47页5、Block Ack（一）Immedia
46、te Block AckImmediate Block Ack：发送端要求接收端立即回应Block Ack帧。第47页/共60页正文五、802.11nDelayed Block Ack：接收端以Ack回应对BlockAckReq帧的接收，BlockAck帧会再另外的接入机会中返回。主要是在硬件不支持BA的机制下使用。Block ACK第48页5、Block Ack（二）Delayed Block Ack第48页/共60页正文五、802.11nBAR ACK Policy：决定了接收端是立即确认还是延迟确认；Multi-TID/Compressed Bitmap：共同决定了三种不同的块确认方式，
47、即不同BlockAckReq帧格式；Basic/Compressed BlockAckReq帧中TID_INFO记录帧的TID，BAR Information中Fragment Num被置0，Starting Sequence Num记录了即将被发送的A-MPDU帧中的第一个MSDU的序号；对于Multi-TID BlockAckReq帧，TID_INFO的内容为A-MPDU中出现TID的数量，Per TID Info记录该TID的值，Fragment Number被置0，Starting Sequence Number记录同一个TID中第一个MSDU的序号。Block ACK第49页5、Bl
48、ock Ack（三）BlockAckReq帧结构第49页/共60页正文五、802.11n不同的BlockAck帧中，TID_INFO和BA Information字段具有不同的含义：Basic Block ACK帧：TID_INFO记录了帧的TID。BA Information由BASSC和Bitmap组成，BASSC给出了A-MPDU中第一个MSDU的序号，Block ACK Bitmap标记A-MPDU的子帧是否被正确接收；Compressed Block ACK帧：TID_INFO记录帧的TID。这个类型帧采用了压缩的Block ACK Bitmap，即采用64个bit对A-MPDU进行
49、确认。各MSDU与Bitmap中的比特数据依据先后顺序一一对应。若MSDU被正确接收，则将比特位置1，否则置0。由于只有64个比特位，因此聚合帧最多只能包含64个子帧。Multi-TID帧，TID_INFO为A-MPDU中出现的TID的数量。对于拥有相同TID的MSDU子帧，依然按照压缩块确认的方式对各个子帧进行确认。Block ACK第50页5、Block Ack（四）BlockAck帧结构第50页/共60页正文五、802.11nCompressed Block ACK比较高效，更加适合实际应用：上图中，虽然子帧5被正确接收，但由于子帧4存在误码，所以接收端只将子帧13进行上传；发送端MAC
50、层，依据BlockAck帧生成下一个待发送的A-MPDU帧。首先，发送端根据该帧的Bitmap内容释放缓存队列中被正确接收的子帧，然后再聚合需要重传的子帧和新的子帧生成下一个A-MPDU。接收端在收到新的A-MPDU帧后，会开始新一轮的解聚合和子帧检测，生成新的BlockAck帧。Block ACK第51页5、Block Ack（五）Compressed Block ACK交互流程第51页/共60页第52页1、TC、TS区别2、EDCA参数介绍补充QoS Control默认参数3、Basic BA4、802.11n 信道绑定信道划分信道绑定六、Q&A 802.11第52页/共60页正文六、Q&