第 9 章:QoS 与 802.11 帧完全手册

"协议帧是无线世界的语言——每一种帧都是一句话,每一个字段都是一个词。"


本章导读

本章分为两大部分:

第一部分(9.1):802.11e/WMM 的 QoS 机制——如何让不同类型的数据获得不同的优先级。

第二部分(9.2 ~ 9.9):基于 IEEE 802.11-2024 标准,完整梳理所有帧类型、帧结构、字段定义,以及全部 Tag Element(Element ID 0~254)和扩展元素(Extended Element,Element ID 255 + Extension)。这是一份查询手册——当你在抓包中看到某个帧或某个 Tag 不认识时,翻到这里就能找到答案。


第一部分:QoS — 交通优先级

1 802.11e / WMM — 交通优先级

1.1 为什么需要 QoS?

在没有 QoS 的 WiFi 中,所有设备和所有类型的流量都用同样的 DCF 机制竞争信道。这意味着:

  • 语音通话的延迟可能高达数百毫秒(不可接受)
  • 文件下载可能抢占所有带宽
  • 视频流可能出现卡顿

1.2 四个接入类别(Access Category)

802.11e 定义了 4 个接入类别,从高优先级到低优先级:

AC名称典型应用IFS 优先级CWminCWmax
AC_VOVoice(语音)VoIP、通话最高37
AC_VIVideo(视频)视频流、视频会议715
AC_BEBest Effort(尽力而为)网页浏览、邮件151023
AC_BKBackground(后台)文件下载、备份最低151023

交通比喻

  • AC_VO(语音) = 急救车(120)——最高优先级,其他车必须让路
  • AC_VI(视频) = 警车(110)——高优先级,但要让急救车
  • AC_BE(尽力而为) = 私家车——普通优先级
  • AC_BK(后台) = 自行车——最低优先级

1.3 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)

EDCA 是 802.11e 的核心接入机制。它修改了 DCF 的参数,让高优先级的流量更容易获得信道:

EDCA 接入优先级 — 急救车 > 警车 > 私家车 > 自行车

AIFS(Arbitration Interframe Space)

AIFS[AC] = SIFS + AIFSN[AC] × Slot Time

ACAIFSNAIFS (OFDM)
AC_VO234 μs
AC_VI234 μs
AC_BE343 μs
AC_BK779 μs

交通比喻:AIFS 就像不同车辆的 "启动延迟"——急救车(AC_VO)只等 2 个时隙,私家车(AC_BE)要等 3 个时隙。加上退避窗口的差异,急救车几乎总是能先通过路口。

1.4 TXOP(传输机会)

TXOP(Transmission Opportunity)是 802.11e 引入的另一个重要概念:获得信道后,可以连续传输多长时间

AC典型 TXOP 限制
AC_VO2.080 ms(可以发多个语音帧)
AC_VI4.096 ms(可以发多个视频帧)
AC_BE0(单帧,无 TXOP)
AC_BK0(单帧,无 TXOP)

交通比喻:TXOP 就像绿灯持续时间——急救车的绿灯可能只持续 1.5ms,但足够它通过整个路口。私家车(AC_BE/BK)的绿灯只够过一辆车(单帧),想连续过车就得重新排队竞争。

TXOP Limit 的特殊值

  • TXOP Limit = 0:不是 "不限时间",而是 "每个 TXOP 只能发一个 MSDU/A-MSDU"
  • TXOP Limit > 0:单位是 32 μs,比如值为 65(= 65×32 = 2080 μs ≈ 2.08 ms)

TXOP 内部的帧交换

在 TXOP 期间,STA 可以连续发送多个帧,帧间只需 SIFS(无需重新竞争):

1
2
3
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7
STA ──[Data]──►AP    (SIFS)
STA ◄──[ACK]──AP (SIFS)
STA ──[Data]──►AP (SIFS)
STA ◄──[ACK]──AP (SIFS)
STA ──[Data]──►AP (SIFS)
STA ◄──[ACK]──AP
◄─── TXOP 期间 ───►

交通比喻:TXOP 期间就像 "绿灯时间内你可以连续过好几辆车"——不用每过一辆就重新等红灯。

1.5 EDCA 参数的编码与传播

ECWmin / ECWmax — 指数编码

标准中 CW 值不是直接存储的,而是存储指数形式:

1
2
CWmin = 2^ECWmin - 1
CWmax = 2^ECWmax - 1

例如 ECWmin=4 → CWmin=15,ECWmin=1 → CWmin=1。

EDCA 参数由 AP 统一下发

STA 自己不决定 EDCA 参数,而是从 AP 的 Beacon / Probe Response 中的 EDCA Parameter Set 元素(Element ID 12)获取。AP 可以随时修改参数,STA 必须遵从。

EDCA Parameter Set 元素结构:

1
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6
 1字节   1字节   1字节      1字节       4字节       4字节       4字节       4字节
┌───────┬───────┬──────────┬──────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│ID=12LengthQoS InfoUpdate │AC_BE │AC_BK │AC_VI │AC_VO │
│ │ │ │EDCA InfoParameterParameterParameterParameter
│ │ │ │ │RecordRecordRecordRecord
└───────┴───────┴──────────┴──────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

读这张图抓主干:ID=12 定位元素,QoS Info 携带更新计数,四个 AC 参数块按 BE/BK/VI/VO 顺序排布——AP 就靠这一条元素统一下发竞争参数。

每个 AC Parameter Record(4 字节):

1
2
3
4
5
 B0  B3B4B5 B6B7B0  B3B4  B72字节
┌──────┬──┬─────┬──┬──────┬──────┬──────────┐
│AIFSN │AC│ ACI │ReECWminECWmax│TXOP Limit
│ │M │ │sv│ │ │ │
└──────┴──┴─────┴──┴──────┴──────┴──────────┘
子字段说明
AIFSN仲裁帧间隔数(最小值为 2)
ACM准入控制标志(见 9.1.6)
ACIAC 索引(0=BE, 1=BK, 2=VI, 3=VO)
ECWmin / ECWmax竞争窗口指数
TXOP Limit传输机会限制(单位 32 μs,0 = 单帧)

Update Count 机制

QoS Info 字段中有一个 EDCA Parameter Set Update Count(4 bit)。STA 检测到这个计数器变化时,就知道 AP 修改了 EDCA 参数,需要重新读取。

交通比喻:就像交管局发布的 "交通规则修订公告"——公告编号变了,就说明规则改了,所有司机都要重新学习。

1.6 ACM — 准入控制

每个 AC 都有一个 ACM(Admission Control Mandatory) 位。当 ACM=1 时:

  • STA 不能直接使用该 AC 发送数据
  • 必须先发送 ADDTS Request(Action 帧,Category=1)附带 TSPEC 元素
  • AP 根据当前负载决定是否批准
  • 批准后回复 ADDTS Response,分配具体的 medium time

为什么需要准入控制?

假设一个 AP 下有 50 台设备,都用 AC_VO 发数据——如果没有准入控制,"全员急救车" 反而会导致谁都走不了(碰撞概率暴增)。ACM 就是 "急救车通行证制度"——你必须先申请,交管局批准了才能走急救车道。

企业网络的典型配置

ACACM说明
AC_VO1(必须申请)保护语音质量,防止滥用
AC_VI0 或 1视频会议通常需要申请
AC_BE0普通数据不需要申请
AC_BK0后台下载不需要申请

1.7 TSPEC — QoS 的 "合同"

TSPEC(Traffic Specification)元素(Element ID 13)是 QoS 的核心契约——它详细描述了一个流量流的特征和需求。

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 1字节  1字节  3字节   2字节    2字节    4字节    4字节    4字节    4字节
┌──────┬──────┬───────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
│ID=13Len │TS InfoNominalMaximumMinimumMaximumInacti- │Suspen- │
│ │ │ │MSDU │MSDU │ServiceService │vity │sion │
│ │ │ │SizeSizeIntervalIntervalIntervalInterval
└──────┴──────┴───────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

4字节 4字节 4字节 4字节 4字节 4字节 4字节 2字节 2字节
┌────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
ServiceMinimumMeanPeakBurstDelayMinimumSurplusMedium
StartDataDataDataSizeBound │PHY │BandwdTime
TimeRateRateRate │ │ │RateAllow. │ │
└────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

关键参数详解

参数说明交通比喻
Nominal MSDU Size典型包大小货物的标准箱尺寸
Mean Data Rate平均数据速率(b/s)每小时平均车流量
Peak Data Rate峰值数据速率高峰期最大车流量
Delay Bound延迟上限(μs)"必须在 X 分钟内到达"
Min PHY Rate最低物理层速率"最低限速"
Surplus Bandwidth Allowance余量系数(如 1.1 = 多预留 10%)"多留 10% 的车道容量"
Burst Size最大突发量(字节)"一次最多来 X 辆车"
Inactivity Interval无流量超时时间"多久没车就收回通行证"

TS Info 字段关键子字段

子字段说明
Traffic TypeB00 = 不规则(非周期),1 = 规则(周期)
TSIDB1~B4Traffic Stream ID (0~15)
DirectionB5~B600 = 上行,10 = 下行,01 = 直连,11 = 双向
Access PolicyB7~B800 = 保留,10=EDCA,01=HCCA(DMG 为 SPCA),11=HEMM(HCCA+EDCA 混合,DMG 为 SEMM)
AggregationB90 = 不聚合,1 = 聚合
APSDB100 = 不使用,1 = 使用省电
User PriorityB11~B13用户优先级 (0~7)

交通比喻:TSPEC 就像 "特种车辆通行证申请表"——你要填清楚 "车多大、跑多快、最晚几点到、走哪条路",交管局审核通过才发通行证。

1.8 HCCA — 集中式接入(几乎未部署)

802.11e 实际定义了两种信道接入机制:

机制方式部署情况
EDCA分布式(STA 自己竞争)广泛部署(WMM)
HCCA集中式(AP 轮询分配)几乎未部署

HCCA 的思路是 AP 充当 "协调员"(HC, Hybrid Coordinator),轮询每个 STA 分配精确的信道时间。理论上 HCCA 可以提供硬实时保证(比如 "每 20ms 给你 5ms 的信道时间"),但实现太复杂——AP 需要一个实时调度器,还要处理各种边界情况。所以现实世界只用了 EDCA。

交通比喻:EDCA 是 "大家自己抢路,但急救车优先";HCCA 是 "交管中心统一调度,精确到毫秒给每辆车分配通行时间"。后者理论上更完美,但成本太高。

1.9 MU EDCA — 802.11ax 的争用降级

802.11ax 引入了一个巧妙的机制:MU EDCA 参数

在 OFDMA 场景下,AP 通过 Trigger 帧调度多个 STA 同时上行发送。问题是:如果 STA 完成 Trigger 调度的传输后,马上又用正常的 EDCA 参数去抢信道,很容易和还没被调度的 STA 碰撞。

解决方案:STA 收到 Trigger 帧并完成传输后,临时切换到更保守的 EDCA 参数(更大的 CW、更长的 AIFSN),在下一个 EDCA TXOP 或 Beacon 间隔后恢复正常。

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MU EDCA Parameter Set 元素(Element ID Extension 38Element ID = 255):

1字节 1字节 1字节 4字节×4
┌─────────┬────────┬────────────┬──────────────┐
│ID=255LengthExt ID=38 │MU AC_BE/BK/ │
│ │ │ │VI/VO Record
└─────────┴────────┴────────────┴──────────────┘

争用降级的效果

参数正常 EDCA (AC_BE)MU EDCA (AC_BE)
AIFSN37~15
ECWmin4 (CWmin=15)5~15
ECWmax10 (CWmax=1023)10~15

交通比喻:就像 "刚抢到路的车,下一轮要多等一会儿"——让还没走的车有机会通过,避免 "赢家通吃"。

1.10 QMF — 管理帧的优先级管理

默认情况下,所有管理帧都用 AC_VO 发送(最高优先级)。但 QMF(QoS Management Frame)机制允许 AP 重新映射管理帧的优先级:

QMF Policy 元素通过 QACM(QACM = QoS Access Category Mapping)字段,把特定的管理帧子类型映射到指定的 AC:

QACM 字段说明
Management Frame Subtype要映射的管理帧子类型
AC目标接入类别
Individually Addressed是否适用于单播帧
Group Addressed是否适用于组播帧

默认 QMF 策略:所有管理帧 → AC_VO。

为什么要改? 如果网络中有大量低优先级的管理帧(比如测量报告、WNM 通知),都走 AC_VO 会挤占真正的语音流量。QMF 让 AP 把这些 "不那么紧急" 的管理帧降到低优先级 AC。

交通比喻:默认所有公务车都走急救车道,但 QMF 允许 "环卫车走普通车道,只有救护车走急救车道"。

1.11 WMM 与 802.11e 的关系

概念说明
802.11eIEEE 标准(2005),定义了 EDCA + HCCA + TSPEC + Block ACK
WMMWi-Fi Alliance 认证,只实现了 EDCA 部分
WMM-PSWMM 省电模式(U-APSD)
WMM-SAWMM 调度准入(对应 TSPEC/ADDTS)

现实中的 "QoS" 通常指 WMM(即 EDCA)。802.11e 的 HCCA 和完整的 TSPEC 调度几乎没有实际部署。

1.12 重传与 QoS 的交互

不同 AC 有不同的重传行为:

交互说明
短帧重试限制不同 AC 可以有不同的短帧重试次数(默认 7)
长帧重试限制不同 AC 可以有不同的长帧重试次数(默认 4)
丢帧策略达到重试上限后丢弃,高优先级帧优先重传

交通比喻:急救车如果第一次没通过路口,会比私家车更快地再次尝试。

1.13 默认 EDCA 参数表

非传感器 STA 的默认参数(AP 未下发 EDCA Parameter Set 时使用):

ACCWminCWmaxAIFSNTXOP Limit (OFDM)
AC_BKaCWmin (15)aCWmax (1023)70(单帧)
AC_BEaCWmin (15)aCWmax (1023)30(单帧)
AC_VI(aCWmin+1)/2-1 (7)aCWmin (15)26.016 ms / 4.096 ms
AC_VO(aCWmin+1)/4-1 (3)(aCWmin+1)/2-1 (7)23.264 ms / 2.080 ms

注意:ACI(AC Index)和 AC 的映射:

ACIAC说明
0AC_BEBest Effort
1AC_BKBackground
2AC_VIVideo
3AC_VOVoice

关键细节:ACI 的编码顺序和优先级顺序不同!AC_BE=0, AC_BK=1, AC_VI=2, AC_VO=3。这是历史遗留问题——802.11e 按 "传输类别" 编码而非 "优先级" 编码。


第二部分:802.11 帧完全手册

2 帧格式基础 — 通用骨架

2.1 通用 MAC 帧格式

所有 802.11 帧(除极少数例外)都遵循一个通用骨架。理解这个骨架,就理解了所有帧的基础。

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 2字节    2字节    6字节    6字节    6字节    2字节    0/2/6字节   0/4字节    变长     4字节
┌────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬──────────┬──────────┬────────┬────────┐
FrameDurationAddressAddressAddressSequenceAddressQoS / │ Frame │ FCS │
Control │ /ID │ 123Control4 │HT ControlBody │ │
└────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴──────────┴──────────┴────────┴────────┘
│◄──────────────── MAC Header ──────────────────────►│◄── 可选 ──►│◄─ 有效载荷 ─►│◄─ 校验 ─►│

交通比喻:MAC Header 就像信封——上面写着 "谁发的、发给谁、这封信是什么类型"。Frame Body 是信的内容,FCS 是信封上的验证码(确保信没被篡改)。

各字段概览

字段大小说明
Frame Control2 字节帧类型、子类型、各种标志位
Duration/ID2 字节NAV 值或 AID(用于 PS-Poll)
Address 16 字节接收地址(RA)
Address 26 字节发送地址(TA)
Address 36 字节用途取决于帧类型(BSSID/DA/SA)
Sequence Control2 字节分段号 + 序列号
Address 40 或 6 字节仅在 Data 帧 To DS=1 & From DS=1 时存在
QoS Control0 或 2 字节仅在 QoS 数据帧中存在
HT Control0 或 4 字节仅在 +HTC=1 时存在
Frame Body0~7951 字节有效载荷(数据或管理信息元素)
FCS4 字节CRC-32 校验

这个字段顺序不是随意的——固定宽度、必现的字段排在最前,可选的 QoS/HT Control 靠后,变长 Body 与 FCS 收尾,让硬件能用一次固定偏移的解析就把帧头读完。

2.2 Frame Control 字段详解(2 字节 / 16 bit)

Frame Control 是每个 802.11 帧的 "身份证",包含了帧的基本属性。

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 B0  B1B2  B3B4  B5  B6  B7B8B9B10B11B12B13B14B15
┌──────┬──────┬──────────────┬─────┬─────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┤
ProtoTypeSubtypeTo DS│FromMoreRetr│ PM │MoreProt│+HTC│
Ver │ │ │ │ DS │Frag│ y │ │Data│ect │ │
└──────┴──────┴──────────────┴─────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
2 bit 2 bit 4 bit 1 bit 1 bit 1bit 1bit 1bit 1bit 1bit 1bit
子字段说明
Protocol VersionB0~B1协议版本,固定为 0(PV1 为 1)
TypeB2~B3帧类型:00 = 管理,01 = 控制,10 = 数据,11 = 扩展
SubtypeB4~B7帧子类型(见下方完整表格)。Data 帧中 B7 是 QoS 标志
To DSB81 = 发往分布式系统(AP)
From DSB91 = 来自分布式系统(AP)
More FragmentsB101 = 还有后续分段
RetryB111 = 这是重传帧
Power ManagementB121 = 发送端将进入省电模式
More DataB131=AP 缓存了更多数据给该 STA
Protected FrameB141=Frame Body 已加密
+HTCB151 = 帧包含 HT Control 字段

交通比喻:Frame Control 就像快递单上的 "品类标签"——它告诉系统 "这是普通包裹还是加急件,要不要签收确认,里面有没有易碎品"。

2.3 Duration/ID 字段(2 字节)

这个字段有双重身份:

值范围Bit15Bit14含义
0~3276700Duration 值(微秒),用于 NAV 设置
32768~4915110保留
49152~6553511AID(PS-Poll 帧中使用,标识 STA)

交通比喻:Duration 就像 "预计占用道路时间"——告诉其他车辆 "我要用这条路 X 微秒,你们别来抢"。而在 PS-Poll 中,它变成了 "我的会员号是 XXX"。

2.4 地址字段规则

地址字段的含义取决于帧类型和 To DS / From DS 的组合:

管理帧和控制帧

  • Address 1 = RA(接收方)
  • Address 2 = TA(发送方)
  • Address 3 = BSSID

数据帧(非 Mesh STA):

To DSFrom DSAddr 1Addr 2Addr 3Addr 4
00RA=DATA=SABSSID
01RA=DATA=BSSIDSA
10RA=BSSIDTA=SADA
11RATADASA

交通比喻:地址字段就像快递单上的地址——"To DS=1, From DS=0" 意味着 "从你家寄到快递站",Address 1 是快递站地址(RA=BSSID),Address 2 是你的地址(TA=SA),Address 3 是最终收件人(DA)。


3 帧类型与子类型 — 完整清单

3.1 四大帧类型

802.11 定义了四大帧类型,由 Frame Control 的 Type 字段(B2~B3)决定:

Type 值类型说明
00Management(管理帧)网络管理:发现、认证、关联
01Control(控制帧)信道控制:确认、RTS/CTS、Block ACK
10Data(数据帧)用户数据传输
11Extension(扩展帧)DMG Beacon、S1G Beacon

3.2 全部子类型完整表

3.2.1 管理帧子类型(Type = 00)

Subtype 值子类型名称说明
0000Association RequestSTA 请求关联到 AP
0001Association ResponseAP 回复关联结果
0010Reassociation RequestSTA 请求重新关联(漫游)
0011Reassociation ResponseAP 回复重新关联结果
0100Probe RequestSTA 主动探测周围 AP
0101Probe ResponseAP 回复探测请求
0110Timing Advertisement时间公告
0111Reserved保留
1000BeaconAP 周期性广播(每 ~100ms)
1001ATIMIBSS 中的通知(Announcement Traffic Indication Message)
1010Disassociation断开关联
1011Authentication身份认证
1100Deauthentication断开认证
1101Action动作帧(触发各种操作)
1110Action No Ack无需确认的动作帧
1111Reserved保留

3.2.2 控制帧子类型(Type = 01)

Subtype 值子类型名称说明
0000~0001Reserved保留
0010Trigger触发帧(HE/BE UL MU)
0011TACK时间确认
0100Beamforming Report Poll波束成形报告轮询
0101VHT/HE NDP AnnouncementVHT/HE 空数据包公告
0110Control Frame Extension控制帧扩展(见下方扩展表)
0111Control Wrapper控制帧包装
1000Block Ack Request (BlockAckReq)请求 Block ACK
1001Block Ack (BlockAck)批量确认
1010PS-Poll省电轮询
1011RTS请求发送
1100CTS清除发送
1101Ack确认
1110CF-End无竞争期结束
1111Reserved保留

3.2.3 控制帧扩展(Subtype = 0110,通过 B8~B11 进一步区分)

Extension 值 (B11~B8)子类型名称说明
0000Sector Ack扇区确认
0001Block Ack ScheduleBlock ACK 调度
0010Poll轮询(DMG)
0011SPR服务期请求(DMG)
0100Grant授权(DMG)
0101DMG CTSDMG 清除发送
0110DMG DTSDMG 数据传输开始
0111Grant Ack授权确认
1000SSW扇区扫描(DMG)
1001SSW-Feedback扇区扫描反馈
1010SSW-Ack扇区扫描确认
1011TDD BeamformingTDD 波束成形
1100~1111Reserved保留

3.2.4 数据帧子类型(Type = 10)

Subtype 值子类型名称QoS?说明
0000Data普通数据帧
0001EBCS DataEBCS 数据帧
0010Reserved保留
0011Reserved保留
0100Null无 Frame Body(用于省电通知)
0101Reserved保留
0110Reserved保留
0111Reserved保留
1000QoS DataQoS 数据帧
1001QoS Data +CF-AckQoS 数据 + CF 确认
1010QoS Data +CF-PollQoS 数据 + CF 轮询
1011QoS Data +CF-Ack +CF-PollQoS 数据 + CF 确认 + CF 轮询
1100QoS NullQoS 空帧(无数据,仅 QoS 控制)
1101Reserved保留
1110QoS CF-PollQoS CF 轮询
1111QoS CF-Ack +CF-PollQoS CF 确认 + CF 轮询

交通比喻

  • Null 帧 = 空车跑一趟——不载货,但告诉 AP "我还醒着,别把我的包裹扔了"
  • QoS Data = 加急快递——贴了优先级标签,快递站会优先处理

3.2.5 扩展帧子类型(Type = 11)

Subtype 值子类型名称说明
0000DMG Beacon定向多吉赫兹 Beacon(60 GHz)
0001S1G BeaconS1G Beacon(Sub-1 GHz,IoT)
0010~1111Reserved保留

4 控制帧详解 — 交通信号灯

控制帧是 802.11 的 "交通信号系统"——它们不携带用户数据,而是协调信道的使用。

4.1 通用控制帧格式

控制帧的 MAC Header 比数据帧简单得多——通常只有 Frame Control、Duration/ID 和 Address 1(RA),有些控制帧还有额外字段。

1
2
3
4
5
 2字节    2字节    6字节     可变      4字节
┌────────┬────────┬────────┬─────────┬────────┐
FrameDurationAddress │ 额外 │ FCS │
Control │ /ID │ 1(RA) │ 字段 │ │
└────────┴────────┴────────┴─────────┴────────┘

控制帧为何省掉 Address 3/4?因为它们不承载用户数据、无需四地址寻址——RTS/CTS/ACK 只靠一个 RA(加可选 TA)就能完成信道协调与确认,省下的地址字段缩短帧长、降低空口与解析开销,让短控制帧更快抢到信道。

4.2 RTS(Request To Send)

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1011
Duration2 字节本次传输预计占用信道的时间(微秒)
RA6 字节接收方 MAC 地址
TA6 字节发送方 MAC 地址
FCS4 字节校验

总大小:20 字节

交通比喻:RTS 就像在路口按下 "请求通行" 按钮——"我要过马路了,请所有车暂停"。

4.3 CTS(Clear To Send)

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1100
Duration2 字节RTS 中的 Duration - SIFS - CTS 传输时间
RA6 字节原 RTS 发送方的 MAC 地址
FCS4 字节校验

总大小:14 字节

交通比喻:CTS 就像路口的绿灯——"好,你可以过了,其他车请等待"。

4.4 ACK(Acknowledgment)

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1101
Duration2 字节原帧 Duration - SIFS - ACK 传输时间
RA6 字节原发送方的 MAC 地址
FCS4 字节校验

总大小:14 字节

交通比喻:ACK 就像签收确认——"包裹收到了,一切正常"。

4.5 PS-Poll(Power Save Poll)

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1010
AID2 字节AP 分配给 STA 的关联标识(高 2 位为 11)
BSSID6 字节AP 的 MAC 地址
TA6 字节STA 的 MAC 地址
FCS4 字节校验

总大小:20 字节

交通比喻:PS-Poll 就像睡醒后按门铃——"我醒了,有我的快递吗?"

4.6 CF-End(Contention-Free End)

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1110
Duration2 字节设为 0(释放信道)
RA6 字节广播地址
BSSID6 字节AP 的 MAC 地址
FCS4 字节校验

总大小:20 字节

交通比喻:CF-End 就像路口恢复——"特殊管制结束,所有车辆恢复自由通行"。

4.7 BlockAckReq(Block Ack Request)

BlockAckReq 用于请求 Block ACK 确认,配合 A-MPDU 批量传输使用。

通用格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1000
Duration2 字节NAV 值
RA6 字节接收方地址
TA6 字节发送方地址
BAR Control2 字节Block ACK 类型、TID 等
BAR Information变长起始序列号等
FCS4 字节校验

BAR Control 字段(2 字节)

子字段说明
BAR Ack PolicyB00=Normal, 1=No Ack
TypeB1~B40000=Reserved, 0001=Multi-TID, 0010=Compressed, 0011=Extended Compressed, 0100=GCR
Reserved/GroupB5~B11保留或 GCR Group Address
TIDB12~B15Traffic Identifier

Compressed BlockAckReq variant(最常用):

字段大小说明
BAR Control2 字节如上
Starting Sequence Control2 字节起始序列号(高 4 位 = Fragment, 低 12 位 = Sequence)

交通比喻:BlockAckReq 就像物流中心拿出一张发货清单——"这是今天发的所有包裹编号,请逐个核对告诉我哪些到了"。

4.8 BlockAck(Block Acknowledgment)

BlockAck 是对 BlockAckReq 的响应,使用 Bitmap 标记每个帧的接收状态。

通用格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=1001
Duration2 字节NAV 值
RA6 字节请求方地址
TA6 字节响应方地址
BA Control2 字节类型、TID 等
BA Information变长起始序列号 + Bitmap
FCS4 字节校验

Compressed BlockAck variant(最常用):

字段大小说明
BA Control2 字节同 BAR Control
BA Starting Sequence Control2 字节起始序列号
BA Bitmap8 字节 (64 bit)每一位对应一个 MPDU:1 = 成功,0 = 失败

Bitmap 的含义

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
起始序列号 = 100
Bitmap = 1101 0110 ...
││││ │││└─ Seq 100: 成功
││││ ││└── Seq 101: 失败
││││ │└─── Seq 102: 成功
││││ └──── Seq 103: 成功
│││└────── Seq 104: 失败
││└─────── Seq 105: 成功
│└──────── Seq 106: 成功
└───────── Seq 107: 成功

Multi-STA BlockAck variant(HE/BE 使用,支持同时确认多个 STA):

字段大小说明
BA Control2 字节Type=0101 (Multi-TID + Multi-STA)
Per AID TID Info6 字节 ×N每个 STA 的 AID + TID + Bitmap

交通比喻:BlockAck 就像车队到达后的 "货物清单核对"——不是逐个签收,而是拿着清单一次性核对,标记哪些到了、哪些丢了。

4.9 Trigger 帧(HE/BE)

Trigger 帧是 802.11ax (HE) 引入的重要控制帧,用于调度上行多用户传输(UL MU)。

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=0010
Duration2 字节NAV 值
RA6 字节广播地址
TA6 字节AP 地址
Common Info变长触发公共信息
User Info变长 ×N每个被调度 STA 的信息
FCS4 字节校验

Common Info 字段

子字段大小说明
Trigger Type4 bit0=Basic, 1=BFRP, 2=MU-BAR, 3=MU-RTS, 4=BSRP, 5=GCR MU-BAR, 6=BQRP (Bandwidth Query Report Poll), 7=NFRP (NDP Feedback Report Poll), 8=Ranging
UL Length2 字节上行 PPDU 长度
More TF1 bit是否有更多 Trigger
CS Required1 bit是否需要载波侦听
UL BW2 bit上行带宽
UL STBC1 bit是否使用 STBC
AP TX Power1 字节AP 发射功率
UL Spatial Reuse2 字节空间复用参数
UL Target RSSI1 字节目标接收功率

Trigger 变体

Trigger Type名称用途
0Basic Trigger调度 STA 上行发送数据
1BFRP请求波束成形报告
2MU-BAR批量请求 Block ACK
3MU-RTS批量请求 CTS
4BSRP请求缓冲区状态报告
5GCR MU-BARGCR 批量请求 Block ACK
6BQRP带宽查询报告轮询
7NFRPNDP 反馈报告轮询

交通比喻:Trigger 帧就像交管中心的 "集体调度令"——"所有编号 1~8 的车辆,现在可以同时出发了,走你们各自的车道"。

4.10 VHT/HE NDP Announcement

用于通知 STA 即将进行 NDP(Null Data Packet)波束成形测量。

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=01, Subtype=0101
Duration2 字节NAV 值
RA6 字节接收方地址
TA6 字节发送方地址
STA Info变长 ×N每个 STA 的信息(AID + Feedback Type 等)
FCS4 字节校验

5 数据帧详解 — 货运卡车

数据帧是 802.11 的核心——用户数据的载体。

5.1 通用数据帧格式

1
2
3
4
5
6
 2字节   2字节   6字节   6字节   6字节   2字节  0/6字节  0/2字节  0/4字节  变长    4字节
┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬──────┬───────┬───────┬───────┬───────┬──────┐
FrameDurat- │AddrAddrAddrSeqAddrQoS │ HT │ Frame │ FCS │
Control│ ion/ID│ 123Ctrl4ControlControlBody │ │
└───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴──────┴───────┴───────┴───────┴───────┴──────┘
│◄──────────────── MAC Header ─────────────────────────────────────────►│

各字段存在条件

字段存在条件大小
Frame Control始终存在2 字节
Duration/ID始终存在2 字节
Address 1始终存在6 字节
Address 2始终存在6 字节
Address 3始终存在6 字节
Sequence Control始终存在2 字节
Address 4To DS=1 且 From DS=1 时存在6 字节
QoS ControlQoS 子类型时存在(Subtype B7=1)2 字节
HT Control+HTC=1 时存在4 字节
Frame Body除 Null/QoS Null 外都存在0~7951 字节
FCS始终存在4 字节

5.2 QoS Control 字段详解(2 字节)

QoS Control 是 QoS 数据帧的核心——它携带了优先级和流量管理信息。

1
2
3
4
5
 B0  B1  B2  B3B4B5  B6B7B8  B9  B10 B11 B12 B13 B14 B15
┌──────────────┬───┬──────┬──────┬───────────────────────────────┐
│ TID │EOS│ Ack │A-MSDU│TXOP Duration Requested / │
│ (4 bit) │P │PolicyPresentQueue Size (8 bit) │
└──────────────┴───┴──────┴──────┴───────────────────────────────┘

读这张图抓四段:TID 定优先级,EOSP 标服务期结束,Ack Policy 定确认方式,末尾 8 位按帧类型切换为 TXOP 或 Queue Size。

子字段说明
TIDB0~B3Traffic Identifier (0~15),映射到 4 个 AC
EOSPB4End of Service Period,1 = 服务期结束
Ack PolicyB5~B600=Normal ACK, 01=No ACK, 10=No explicit ACK, 11=Block ACK
A-MSDU PresentB71=Frame Body 是 A-MSDU
TXOP LimitB8~B15或 Queue Size 或 A-MSDU Type(取决于帧类型)

TID 到 AC 的映射

TIDAC优先级
1, 2AC_BK最低
0, 3AC_BE
4, 5AC_VI
6, 7AC_VO最高

这 8 个 TID 折叠进 4 个 AC:驱动把 TID 对 8 取余得到 UP,再按上表映射到 AC,最终落入固件的 4 个硬件发送队列;每个队列绑定独立的 AIFSN/CW/TXOP 竞争参数,高优先级 TID 因此更早抢到信道。

交通比喻:TID 就像快递单上的 "优先级标签"——TID=7 的包裹会被快递站当作 "当日达" 优先处理,TID=1 的包裹则当作 "经济快递" 排在最后。

5.3 A-MSDU(Aggregate MSDU)

A-MSDU 允许将多个 MSDU 聚合到一个帧中,减少帧头开销。

Basic A-MSDU 子帧格式

1
2
3
4
5
 6字节  6字节  2字节   变长    0~3字节
┌──────┬──────┬──────┬───────┬────────┐
│ DA │ SA │Length│ MSDU │Padding
└──────┴──────┴──────┴───────┴────────┘
│◄──────── A-MSDU 子帧头 ────►│
  • 每个子帧(最后一个除外)填充到 4 字节对齐
  • 最大子帧大小:3839 字节(或 7935 字节,取决于实现)
  • 所有子帧的 TID 必须相同

Short A-MSDU 子帧格式(仅 DMG):

1
2
3
4
 2字节    变长     0~3字节
┌────────┬───────┬────────┐
Length │ MSDU │Padding
└────────┴───────┴────────┘

交通比喻:A-MSDU 就像 "拼车"——多个小包裹拼到一辆大卡车上,共用一个车头(MAC Header),节省了开销。

5.4 数据帧子类型详解

5.4.1 Data(Subtype 0000)

最基础的数据帧,不含 QoS Control 字段。用于非 QoS STA。

5.4.2 Null Data(Subtype 0100)

Frame Body 为空。不携带任何用户数据,专门用于 MAC 控制目的:

  • 省电通知:STA 发送 Null(PM=1)告诉 AP "我要睡觉了"
  • 唤醒通知:STA 发送 Null(PM=0)告诉 AP "我醒了"

5.4.3 QoS Data(Subtype 1000)

最常用的 QoS 数据帧。包含 QoS Control 字段,支持优先级和 A-MSDU。

5.4.4 QoS Null(Subtype 1100)

QoS 版本的 Null 帧。用于:

  • QoS STA 的省电通知
  • TXOP 保持

5.4.5 QoS Data +CF-Ack / +CF-Poll / +CF-Ack +CF-Poll

PCF(点协调功能)相关的 QoS 数据帧变体,实际部署中很少使用。

交通比喻

  • Data = 普通货车——拉货走人
  • Null = 空车巡检——不拉货,但告诉调度中心 "我在"
  • QoS Data = 带优先级标签的货车——走专用车道

6 管理帧详解 — 网络管理

管理帧是 WiFi 网络的 "行政系统"——设备发现、身份认证、关联建立、漫游切换,全靠管理帧。

6.1 通用管理帧格式

1
2
3
4
5
6
 2字节   2字节   6字节   6字节   6字节   2字节  0/4字节   变长     4字节
┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬──────┬───────┬───────┬──────┐
FrameDurat- │AddrAddrAddrSeq │ HT │ Frame │ FCS │
Control│ ion/ID│ 123CtrlControlBody │ │
└───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴──────┴───────┴───────┴──────┘
│◄──────────────── MAC Header ──────────────────►│

管理帧的 Frame Body 由一系列 ** 信息元素(Information Elements, IE)** 组成,格式为:

1
2
3
4
5
 1字节    1字节    变长
┌────────┬────────┬──────────┐
ElementLengthInfo
│ ID │ │ │
└────────┴────────┴──────────┘

6.2 Beacon 帧(Subtype 1000)

Beacon 是 WiFi 网络最重要的管理帧——AP 每隔约 100ms(默认 100 TU,1 TU = 1024 μs)广播一次,告诉所有设备 "我在这里,这是我的信息"。

Beacon Frame Body 顺序表(共 94 个字段 / 元素,按顺序排列):

顺序信息是否必须说明
1Timestamp必须8 字节,AP 的 TSF 定时器值
2Beacon Interval必须2 字节,Beacon 间隔(单位 TU)
3Capability Information必须2 字节,能力标志位
4SSID必须网络名称
5Supported Rates必须支持的速率(最多 8 个)
6DSSS Parameter Set条件2.4 GHz 时必须,含信道号
7IBSS Parameter Set条件仅 IBSS
8TIM条件仅 AP,流量指示图
9Country条件国家代码和信道信息
10Power Constraint条件功率约束
11Channel Switch Announcement可选信道切换公告
12Quiet可选静默期
13IBSS DFS条件IBSS 动态频率选择
14TPC Report条件发射功率控制报告
15ERP条件扩展速率 PHY 标志
16Extended Supported Rates条件超过 8 个速率时必须
17RSN条件安全信息(WPA2/WPA3)
18BSS Load条件BSS 负载信息
19EDCA Parameter Set条件QoS 参数
20QoS Capability条件QoS 能力
21AP Channel Report条件AP 信道报告
22~67...条件 / 可选各种 HT/VHT/HE 能力和操作元素
68~93...条件 / 可选FILS、WUR、EBCS 等高级特性
Last-1Vendor Specific可选厂商自定义
LastMME条件管理帧保护 MIC

交通比喻:Beacon 就像路边的指示牌——每隔一定距离就有一个,告诉路过的人 "这里是 XX 路口,限速 XX,有 XX 服务"。

6.3 Probe Request(Subtype 0100)

STA 主动扫描时发送,用于发现周围的 WiFi 网络。

Frame Body

顺序信息是否必须
1SSID必须(可为广播 SSID)
2Supported Rates必须
3Request可选(请求特定元素)
4Extended Supported Rates条件
5DSSS Parameter Set可选
6Supported Operating Classes可选
7HT Capabilities条件
8VHT Capabilities条件
9HE Capabilities条件
10SSID List可选
11Extended Request可选
12~18...可选(S1G、EHT 等能力)
Last-1Vendor Specific可选

6.4 Probe Response(Subtype 0101)

AP 对 Probe Request 的回复,内容与 Beacon 几乎完全相同(但不是周期性的,而是按需发送)。

Probe Response 的 Frame Body 顺序与 Beacon 基本一致,额外包含:

  • Extended Supported Rates(如果超过 8 个速率)

6.5 Authentication(Subtype 1011)

身份认证帧,用于建立 STA 和 AP 之间的信任关系。

Frame Body

顺序信息大小说明
1Authentication Algorithm Number2 字节0=Open System, 1=Shared Key, 3=SAE, 4=FILS
2Authentication Transaction Sequence Number2 字节事务序列号(1, 2, 3, 4...)
3Status Code2 字节结果状态(仅在响应帧中)
4Challenge Text可选Shared Key 认证的挑战文本
5RSN可选SAE/FILS 认证时包含
6MIC可选管理帧保护
Last-1Vendor Specific可选

SAE(WPA3)认证流程

1
2
3
4
STA → AP: Auth (Seq=1, SAE Commit)
AP → STA: Auth (Seq=2, SAE Commit)
STA → AP: Auth (Seq=3, SAE Confirm)
AP → STA: Auth (Seq=4, SAE Confirm, Status=成功)

6.6 Deauthentication(Subtype 1100)

断开认证,将 STA 从网络中完全移除。

Frame Body

顺序信息大小
1Reason Code2 字节
Last-1Vendor Specific可选
LastMME条件

6.7 Association Request(Subtype 0000)

认证通过后,STA 请求与 AP 建立关联。

Frame Body

顺序信息是否必须
1Capability Information必须
2Listen Interval必须
3SSID必须
4Supported Rates必须
5Extended Supported Rates条件
6Power Capability可选
7Supported Channels可选
8RSN条件
9QoS Capability条件
10RM Enabled Capabilities条件
11Mobility Domain (MDE)条件
12Supported Operating Classes条件
13HT Capabilities条件
1420/40 BSS Coexistence可选
15Extended Capabilities条件
16~28...条件(VHT/HE/EHT 能力等)
Last-1Vendor Specific可选

6.8 Association Response(Subtype 0001)

AP 对 Association Request 的回复。

Frame Body

顺序信息是否必须
1Capability Information必须
2Status Code必须
3Association ID (AID)必须
4Supported Rates必须
5Extended Supported Rates条件
6EDCA Parameter Set条件
7QoS Capability条件
8RSN条件
9Mobility Domain (MDE)条件
10Supported Operating Classes条件
11HT Capabilities条件
12HT Operation条件
13~30...条件(VHT/HE/EHT 操作参数等)
Last-1Vendor Specific可选

6.9 Reassociation Request/Response(Subtype 0010/0011)

STA 漫游时使用。与 Association 基本相同,额外包含:

额外字段说明
Current AP Address当前关联的 AP 地址(6 字节)

6.10 Disassociation(Subtype 1010)

断开关联,但不删除认证。

Frame Body

顺序信息大小
1Reason Code2 字节
Last-1Vendor Specific可选
LastMME条件

6.11 ATIM(Subtype 1001)

Announcement Traffic Indication Message。仅在 IBSS 中使用,Frame Body 为空。用于通知 IBSS 中的其他 STA "我有数据要发给你"。

6.12 Timing Advertisement(Subtype 0110)

时间公告帧,用于同步 TSF 定时器。

Frame Body

顺序信息说明
1Timestamp8 字节
2Capability Information2 字节
3Country条件
4Time Advertisement条件
5Time Zone条件
Last-1Vendor Specific可选

6.13 Action 帧(Subtype 1101)

Action 帧是 802.11 最灵活的管理帧——它通过 Category + Action 的组合,支持大量的操作类型。

通用格式

顺序信息大小
1Category1 字节
2Action1 字节
3+可变字段取决于具体 Action

Action Category 完整表

Category 值名称说明
0Spectrum Management频谱管理(信道切换等)
1QoSQoS 操作(TSPEC、ADDTS 等)
2Reserved保留
3Block AckBlock ACK 协商(ADDBA/DELBA)
4Public公共操作(任何人可用)
5Radio Measurement无线测量
6Fast BSS Transition快速 BSS 切换(802.11r)
7HTHT 操作(802.11n)
8SA Query安全关联查询(管理帧保护)
9Protected Dual of Public Action受保护的公共操作
10WNM无线网络管理
11Unprotected WNM未保护的 WNM
12TDLS隧道直接链路建立
13MeshMesh 网络操作
14Multihop多跳操作
15Self-protected自保护操作(SAE 等)
16DMG定向多吉赫兹操作
17Allocated to the Wi-Fi Alliance分配给 Wi-Fi 联盟
18Fast Session Transfer快速会话传输
19Robust AV Streaming鲁棒 AV 流
20Unprotected DMG未保护的 DMG
21VHTVHT 操作(802.11ac)
22Unprotected S1G未保护的 S1G
23S1GS1G 操作
24Flow control流量控制
25Control Response MCS Negotiation控制响应 MCS 协商
26FILS快速初始链路建立
27CDMGCDMG 操作
28CMMGCMMG 操作
29GLKGLK 操作
30HEHE 操作(802.11ax)
31Protected HE受保护的 HE 操作
32WUR唤醒无线电
33Reserved保留
34Protected Fine Timing受保护的精确定时
35–125Reserved保留
126Vendor-specific Protected厂商自定义(受保护)
127Vendor-specific厂商自定义

常用的 Action 帧示例

Block Ack 类别 (Category=3)

Action 值名称说明
0ADDBA Request请求建立 Block ACK 协议
1ADDBA Response回复 Block ACK 请求
2DELBA删除 Block ACK 协议

HT Action 类别 (Category=7)

Action 值名称说明
0Notify Channel Width通知信道宽度
1SM Power Save空间复用省电
2PSMP功率节省多轮询
3Set PCO Phase设置 PCO 阶段
4CSI信道状态信息
5Non-HT Beamforming非 HT 波束成形
6MIMO CSIMIMO 信道状态信息
7MIMO CSI FeedbackMIMO CSI 反馈

交通比喻:Action 帧就像 "行政公文"——有不同的 "公文类型"(Category),每个类型下有不同的 "具体事项"(Action)。比如 Category=3, Action=0 就是 "申请建立批量签收协议"。

6.14 Action No Ack(Subtype 1110)

与 Action 帧相同,但接收方不需要回复 ACK。用于不需要确认的操作,如信道切换公告。


7 扩展帧详解

7.1 DMG Beacon(Subtype 0000)

60 GHz 定向多吉赫兹 Beacon。用于 DMG(毫米波)网络中的设备发现和同步。

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=11, Subtype=0000
Duration2 字节NAV 值
BSSID6 字节DMG BSSID
Beacon Frame Control2 字节DMG 特有的控制字段
Timestamp8 字节TSF 定时器
Beacon Interval2 字节Beacon 间隔
DMG Parameters变长DMG 网络参数
Frame Check Sequence4 字节校验

7.2 S1G Beacon(Subtype 0001)

Sub-1 GHz Beacon,用于 IoT(物联网)场景。与普通 Beacon 不同,S1G Beacon 使用更紧凑的格式。

帧格式

字段大小说明
Frame Control2 字节Type=11, Subtype=0001(含 BSS BW、Security 等)
Duration2 字节NAV 值
BSSID6 字节S1G BSSID
Timestamp8 字节TSF 定时器
Short Beacon Interval2 字节短 Beacon 间隔
Change Sequence1 字节变更序列号
Short SSID4 字节SSID 的哈希值
Access Network Options1 字节接入网络选项
Frame Body变长信息元素
FCS4 字节校验

8 Tag 元素完全手册 — Element ID 0~254

Tag 元素(Information Elements)是管理帧和扩展帧的 "有效载荷"。本节按 Element ID 收录常用与已分配元素,Reserved 及冷门已分配元素从略。每个元素都有统一的格式:

1
2
3
4
5
 1字节    1字节    变长
┌────────┬────────┬──────────┐
ElementLengthInformation
│ ID │ │ │
└────────┴────────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节元素类型标识(0~254 为普通元素,255 为扩展元素入口)
Length1 字节Information 字段的长度(不含 ID 和 Length 本身)
Information0~255 字节元素的具体数据,格式由 Element ID 决定。可以为 0 字节(如 SSID 通配符、TPC Request)

交通比喻:Tag 元素就像 "标签贴纸"——每个标签上写着一类信息(网络名称、支持的速率、安全参数……)。管理帧就是一沓这样的标签贴纸,按顺序排列。


8.1 Element ID 0:SSID

SSID(Service Set Identifier) — 网络名称,是 STA 在扫描时最先关注的元素。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   0~32字节
┌────────┬──────┬──────────┐
│ ID=0 │Len │ SSID │
│ │(0~32)│ │
└────────┴──────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 0
Length1 字节0~32,SSID 的字节数
SSID0~32 字节网络名称,UTF-8 编码。Length=0 表示 "任意 SSID"(通配符)

特殊用法

  • Probe Request 中 Length=0:STA 不指定 SSID,AP 可以回复任何 SSID 的 Probe Response
  • 隐藏 SSID:AP 在 Beacon 中发送 Length=0 的 SSID,STA 必须用 Probe Request 指定 SSID 才能发现
  • 最大长度:32 字节(标准限制,不是协议限制——Length 字段可以更大,但实际 SSID 不超过 32)

交通比喻:SSID 就像店铺招牌——"星巴克" 三个字就是 SSID。隐藏 SSID 就像把招牌摘掉,你得走到门口问 "这里是星巴克吗?" 才能找到。


8.2 Element ID 1:Supported Rates and BSS Membership Selectors

Supported Rates — 声明 STA 支持的数据速率。每个速率用 1 字节编码。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节    1字节    1字节    ...
┌────────┬──────┬────────┬────────┬───────┐
│ ID=1LenRate 1Rate 2 │ ... │
│ │(1~8) │ │ │ │
└────────┴──────┴────────┴────────┴───────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 1
Length1 字节1~8,速率数量
Rate N1 字节 / 个每个速率的编码值

速率编码规则

每个 Rate 字节的最高位(B7)为 1 表示必选速率(Basic Rate),为 0 表示可选速率。低 7 位编码速率值,单位为 0.5 Mbps。

1
2
3
4
5
Rate 字节: B7    B6~B0
│ │
│ └── 速率值 = (B6~B0) × 0.5 Mbps

└── 1=必选速率(Basic Rate), 0=可选速率

常见速率编码

字节值含义
0x021 Mbps(可选)
0x821 Mbps(必选)
0x042 Mbps(可选)
0x842 Mbps(必选)
0x0B5.5 Mbps(可选)
0x0C6 Mbps(可选)
0x129 Mbps(可选)
0x1611 Mbps(可选)
0x1812 Mbps(可选)
0x2418 Mbps(可选)
0x2C22 Mbps(可选)
0x3024 Mbps(可选)
0x4233 Mbps(可选)
0x4836 Mbps(可选)
0x6048 Mbps(可选)
0x6C54 Mbps(可选)

BSS Membership Selector(802.11-2024 扩展):当 Rate 字节值 ≥ 0x7E(126)时,不再表示速率,而是表示 BSS 成员选择器(如 HT-Required、VHT-Required、HE-Required)。这用于声明 "本 BSS 要求支持某代技术"。

交通比喻:Supported Rates 就像 "限速牌"——上面写着 "本路段支持 10、20、40、80 km/h",其中 10 和 20 是必须支持的(Basic Rate),40 和 80 是可选的。BSS Membership Selector 就像 "本路段只允许四轮以上车辆通行"。


8.3 Element ID 3:DSSS Parameter Set

DSSS Parameter Set — 包含 DSSS/HR-DSSS/ERP PHY 的参数,最重要的是当前信道号

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=3 │Len=1 │Current │
│ │ │Channel │
└────────┴──────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 3
Length1 字节固定为 1
Current Channel1 字节当前使用的信道号(如 1、6、11)

使用场景

  • 出现在 Beacon、Probe Response 中,告诉 STA 当前 AP 使用哪个信道
  • 出现在 Probe Request 中,告诉 AP 本 STA 在哪个信道上监听
  • 对于 2.4 GHz DSSS/HR-DSSS/ERP PHY 是必需的

交通比喻:DSSS Parameter Set 就像 "当前车道编号"——告诉其他车辆 "我在第 6 车道"。


8.4 Element ID 5:TIM

TIM(Traffic Indication Map) — AP 在 Beacon 中告知 STA"有你的缓存数据"。

1
2
3
4
5
6
 1字节   1字节   1字节     1字节       1~251字节
┌────────┬──────┬────────┬──────────┬───────────────┐
│ ID=5Len │DTIM │BitmapPartial
│ │ │Count/ │ControlVirtual
│ │ │Period │ │ Bitmap
└────────┴──────┴────────┴──────────┴───────────────┘
子字段大小说明
DTIM Count1 字节距下一个 DTIM 的 Beacon 数(0 表示当前就是 DTIM)
DTIM Period1 字节DTIM 周期(如 3 表示每 3 个 Beacon 一次 DTIM)
Bitmap Control1 字节B0 = 广播 / 组播指示标志,B1~B7=Bitmap Offset
Partial Virtual Bitmap1~251 字节位图,每一位对应一个 AID

Bitmap Control 详解

1
2
3
4
5
6
7
8
Bitmap Control:
B0 B1~B7
│ │
│ └── Bitmap Offset(位图偏移,用于压缩)

└── Multicast/Broadcast 指示:
0 = 没有广播/组播缓存数据
1 = 有广播/组播缓存数据

Partial Virtual Bitmap 编码

  • 位图的每一位对应一个 STA 的 AID(Association ID)
  • 位 = 1:AP 有该 STA 的缓存数据(STA 应该醒来接收)
  • 位 = 0:AP 没有该 STA 的缓存数据(STA 可以继续睡眠)
  • 位图可以压缩:Bitmap Offset 指定从哪个 AID 开始,前面全是 0 的部分可以省略

为什么用偏移压缩而非固定全长位图?AID 通常按关联顺序稀疏分配、活跃缓存只集中在少数 STA——若每个 Beacon 都发满 251 字节全位图,绝大多数位是 0,纯属空口浪费;Bitmap Offset 让 AP 只发「首个置 1 位到最后一个置 1 位」的窗口,典型场景下 TIM 从上百字节压到几字节。

DTIM 机制

  • 普通 TIM:每个 Beacon 都发送,指示单播缓存数据
  • DTIM:每 N 个 Beacon 一次(N=DTIM Period),同时指示广播 / 组播缓存数据
  • STA 在 DTIM 时醒来,检查是否有广播 / 组播数据需要接收

交通比喻:TIM 就像快递站的 "待取件通知"——贴在门口,用位图告诉你 "编号 1、5、12 的包裹到了,快来取"。DTIM 就像 "公告栏"——每 3 天贴一次,告诉你 "有群发包裹到了"。


8.5 Element ID 6:IBSS Parameter Set

IBSS Parameter Set — 包含 IBSS(Ad-hoc 网络)的参数。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   2字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=6 │Len=2 │ATIM │
│ │ │Window │
└────────┴──────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 6
Length1 字节固定为 2
ATIM Window2 字节ATIM 窗口大小(单位:TU,1 TU = 1024 μs)

ATIM 窗口

  • ATIM(Announcement Traffic Indication Message)窗口是 IBSS 中 STA 通知其他 STA "有你的数据" 的时间段
  • 在 ATIM 窗口内,STA 发送 ATIM 帧通知目标 STA 不要进入省电模式
  • ATIM 窗口结束后,STA 之间交换数据
  • 如果 ATIM Window=0,表示不使用 ATIM 机制

交通比喻:ATIM Window 就像 "集市开市前的叫卖时间"——摊主们先喊一声 "我有货要卖给你",喊完之后再正式交易。


8.6 Element ID 7:Country

Country — 包含国家代码和信道使用规则,是监管域的核心元素。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   2字节     变长
┌────────┬──────┬─────────┬──────────────────────┐
│ ID=7LenCountryFirst/Number/MaxPower
│ │ │String │三元组列表 │
└────────┴──────┴─────────┴──────────────────────┘
子字段大小说明
Country String2 字节ISO 3166-1 国家代码(如 "US"、"CN"、"JP")
Country String 第 3 字节1 字节环境类型:空格 (0x20)= 室内 + 室外,'I'(0x49)= 仅室内,'O'(0x4F)= 仅室外
Subband Triplet 列表0+ 字节(每组 3 字节)每个三元组定义一个信道子带的规则。可以为空(仅声明国家代码),但实际使用中通常至少有 1 组

Subband Triplet 格式(每个三元组 3 字节):

1
2
3
4
5
 1字节        1字节         1字节
┌────────────┬─────────────┬────────────────┐
First ChanNumber of │Max TX Power
NumberChannels │(dBm) │
└────────────┴─────────────┴────────────────┘
字段说明
First Channel Number子带的起始信道号
Number of Channels子带中的信道数量
Max TX Power该子带的最大允许发射功率(dBm)

为什么用「起始信道 + 信道数」而非逐信道列举?监管域的可用信道与功率上限几乎总是按连续区间划分——2.4 GHz 的 1~13、5 GHz 的 149~153 都是一段连续区间;一个三元组就能压入整段区间的规则,一条 Country 元素可承载多个子带,而非为几十个信道各写一条。

示例

1
2
3
Country String: "CN " (中国,室内+室外)
Subband Triplet 1: (1, 13, 20) → 信道 1~13,最大 20 dBm
Subband Triplet 2: (149, 5, 23) → 信道 149~153,最大 23 dBm

Country String 中的特殊值

  • 第 3 字节 = 0x20(空格):室内和室外均可
  • 第 3 字节 = 'I'(0x49):仅室内
  • 第 3 字节 = 'O'(0x4F):仅室外
  • 第 3 字节 = 0x04:全球统一(非特定国家)

交通比喻:Country 元素就像 "入境须知"——写着 "你在中国境内,2.4 GHz 频段信道 1~13 可用,最大功率 20 dBm"。不同国家有不同的 "交通规则"。


8.7 Element ID 10:Request

Request — STA 向 AP 请求特定的元素(在 Probe Request 中使用)。

1
2
3
4
5
6
 1字节   1字节    1字节    1字节    ...
┌────────┬──────┬────────┬────────┬───────┐
│ ID=10LenReq. │Req. │ ... │
│ │ │Elem ID │Elem ID │ │
│ │ │ 12 │ │
└────────┴──────┴────────┴────────┴───────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 10
Length1 字节请求的元素数量(≥1,至少请求 1 个元素)
Requested Element ID N1 字节 / 个STA 想要的元素的 Element ID

使用场景

  • STA 在 Probe Request 中放入 Request 元素,告诉 AP"请在 Probe Response 中包含这些元素"
  • 例如:Request 元素中包含 Element ID 50(Extended Supported Rates),AP 就会在 Probe Response 中包含该元素
  • 这样可以减少 Probe Response 的大小,只发送 STA 需要的信息

交通比喻:Request 就像 "点菜单"——你告诉服务员 "我要菜单(SSID)、酒水单(Supported Rates)和今日特价(TIM)"。


8.8 Element ID 11:BSS Load

BSS Load — AP 报告当前 BSS 的负载情况,帮助 STA 选择最佳 AP。

1
2
3
4
5
6
 1字节   1字节   2字节      1字节         2字节
┌────────┬──────┬──────────┬─────────────┬──────────────┐
│ ID=11Len=5StationChannelAvailable
│ │ │CountUtilizationAdmission
│ │ │ │ │Capacity
└────────┴──────┴──────────┴─────────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Station Count2 字节当前关联的 STA 数量
Channel Utilization1 字节信道利用率(0~255,表示 0%~100%),值越大越繁忙
Available Admission Capacity2 字节可用的准入容量(单位:32 μs / 秒),用于 EDCA 准入控制

Channel Utilization 计算

1
2
3
4
5
6
利用率百分比 = (Channel Utilization / 255) × 100%

示例:
Channel Utilization = 128 → 约 50% 利用率
Channel Utilization = 200 → 约 78% 利用率
Channel Utilization = 255100% 利用率(极度繁忙)

使用场景

  • 出现在 Beacon 和 Probe Response 中
  • STA 的 AP 选择算法可以参考 BSS Load,避免选择过于繁忙的 AP
  • 802.11k 无线测量框架的核心元素之一

交通比喻:BSS Load 就像高速公路入口的 "路况信息牌"——"当前车流量 78%,建议绕行"。


8.9 Element ID 12:EDCA Parameter Set

EDCA Parameter Set — AP 向 STA 下发 EDCA 参数,替代 STA 的默认值。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
 1字节   1字节   1字节      4字节         4字节        2字节
┌────────┬──────┬──────────┬─────────────┬────────────┬────────────┐
│ID=12LenQoS Info │AC_BE │AC_BK │AC_VI │
│ │ │+ReservedParamsParamsParams
└────────┴──────┴──────────┴─────────────┴────────────┴────────────┘

续: 2字节
┌────────────┐
│AC_VO │
Params
└────────────┘

读这张图抓两个锚点:ID=12 定位元素,后面四个 AC 参数块按 BE/BK/VI/VO 顺序排布,每个块再拆成 AIFSN/CW/TXOP 三段。

每个 AC 参数块(4 字节)的格式

1
2
3
4
5
 2字节          1字节              1字节
┌──────────────┬──────────────────┬──────────────────┐
ECWmin/ECWmax │AIFSN │TXOP Limit
│(CW 参数) │ │ │
└──────────────┴──────────────────┴──────────────────┘
子字段大小说明
ECWmin4 位最小竞争窗口指数(CWmin = 2^ECWmin - 1)
ECWmax4 位最大竞争窗口指数(CWmax = 2^ECWmax - 1)
AIFSN4 位仲裁帧间间隔数(AIFS = SIFS + AIFSN × Slot Time)
Reserved1 位保留
ACI2 位AC 索引(00=AC_BE, 01=AC_BK, 10=AC_VI, 11=AC_VO)
TXOP Limit2 字节TXOP 限制(单位:32 μs),0 表示单帧

QoS Info 子字段

1
2
3
4
5
6
7
8
9
QoS Info (1 字节):
B0~B3 B4 B5 B6 B7
│ │ │ │ │
│ │ │ │ └── More Data Ack
│ │ │ └── TXOP Request
│ │ └── Queue Request
│ └── Q-Ack
└── EDCA Parameter Set Update Count (4 bit)
(参数更新计数,STA 检测参数是否变化)

这些参数构成一条从 AP 到 STA 固件的完整通路:AP 把 EDCA Parameter Set 写入 Beacon / Probe Response / Association Response 下发;STA 驱动解析出每个 AC 的 AIFSN、ECWmin/ECWmax 与 TXOP Limit,写入固件竞争参数表;此后固件每次竞争信道,都按 AIFS = SIFS + AIFSN × Slot Time 计算等待时长,并从 0 ~ 2^ECWmin - 1 随机抽取退避窗口——AIFSN 越小、ECWmin 越小,越早发起传输。

默认 EDCA 参数

ACCWminCWmaxAIFSNTXOP Limit
AC_BK15 (aCWmin)1023 (aCWmax)70
AC_BE15 (aCWmin)1023 (aCWmax)30
AC_VI7 (aCWmin/2)15 (aCWmin)24.096 ms
AC_VO3 (aCWmin/4)7 (aCWmin/2)22.080 ms

交通比喻:EDCA Parameter Set 就像 "交通管制指令"——AP 告诉所有车辆:"救护车(AC_VO)等 2 个信号周期就能通行,普通车(AC_BE)等 3 个周期,慢车(AC_BK)等 7 个周期"。


8.10 Element ID 13:TSPEC

TSPEC(Traffic Specification) — STA 向 AP 请求流量规格,用于准入控制和调度。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   55字节
┌────────┬──────┬──────────────────────────────┐
ID=13 │Len │TS Info + TSPEC 参数 │
│ │=55 │ │
└────────┴──────┴──────────────────────────────┘

这张图是流量合同的骨架:TS Info 头 3 字节定方向与策略,后面 16 个参数字段按字节偏移依次排开,抓包时逐个对齐即可读全一条合同。

TS Info 字段(3 字节)

子字段说明
B0Traffic Type0 = 不规则(非周期),1 = 规则(周期)
B1~B4TSIDTraffic Stream ID(0~15)
B5~B6Direction00 = 上行,10 = 下行,01 = 直连,11 = 双向
B7~B8Access Policy00 = 保留,10=EDCA,01=HCCA(DMG 为 SPCA),11=HEMM(HCCA+EDCA 混合,DMG 为 SEMM)
B9Aggregation是否允许聚合
B10APSD是否使用自动省电
B11~B13User Priority用户优先级(0~7)
B14~B15TS Info Ack Policy确认策略
B16Schedule调度
B17~B23Reserved保留

TSPEC 主要参数

参数大小说明
Nominal MSDU Size2 字节标称 MSDU 大小(位),B15 = 固定 / 可变标志
Maximum MSDU Size2 字节最大 MSDU 大小(位)
Minimum Service Interval4 字节最小服务间隔(μs)
Maximum Service Interval4 字节最大服务间隔(μs)
Inactivity Interval4 字节不活动超时间隔(μs)
Suspension Interval4 字节挂起超时间隔(μs)
Minimum Data Rate4 字节最小数据速率(bps)
Mean Data Rate4 字节平均数据速率(bps)
Peak Data Rate4 字节峰值数据速率(bps)
Maximum Burst Size4 字节最大突发大小(字节)
Delay Bound4 字节延迟上限(μs)
Minimum PHY Rate4 字节最小 PHY 速率(bps)
Surplus Bandwidth Allowance2 字节剩余带宽余量(定点数,13.3 格式)
Medium Time2 字节AP 分配的介质时间(32 μs / 秒)

使用场景

  • STA 通过 ADDTS Request 帧发送 TSPEC 给 AP
  • AP 根据当前负载决定是否接受(ADDTS Response)
  • 如果接受,AP 返回 Medium Time(分配了多少信道时间)
  • 用于语音、视频等需要 QoS 保证的流量

交通比喻:TSPEC 就像 "包车合同"——你告诉运输公司 "我需要每 20ms 发一班车,每车 160 字节,延迟不超过 50ms"。运输公司评估后说 "可以,给你分配 30% 的车道时间"。


8.11 Element ID 14:TCLAS

TCLAS(Traffic Classification) — 定义流量分类规则,将数据帧映射到特定的 Traffic Stream。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节     1字节        1字节      变长
┌────────┬──────┬────────┬─────────────┬──────────┬──────────┐
│ID=14LenUserClassifierClassifierClassifier
│ │ │PriorityTypeMaskData
└────────┴──────┴────────┴─────────────┴──────────┴──────────┘
子字段大小说明
User Priority1 字节用户优先级(0~7),255 表示不比较
Classifier Type1 字节分类器类型(见下表)
Classifier Mask1 或 3 字节指定哪些字段参与匹配(Type 6 用 3 字节,其余用 1 字节)
Classifier Data2+ 字节分类规则的具体数据。最小长度取决于 Classifier Type(Type 0 最少 14 字节,Type 1 最少 12 字节等)

Classifier Type 定义

Type名称匹配字段
0Ethernet源 MAC + 目的 MAC + 以太网类型
1TCP/UDP over IPv4源 IP + 目的 IP + 源端口 + 目的端口 + DSCP + 协议
2IPv4源 IP + 目的 IP + DSCP + 协议
3IPv6源 IP + 目的 IP + 流标签
802.1QVLANVLAN 标签
4TCP/UDP over IPv6源 IP + 目的 IP + 源端口 + 目的端口 + DSCP + 流标签
5802.1Q/QoS802.1Q 标签
6Filter Offset帧内容偏移匹配

交通比喻:TCLAS 就像 "快递分拣规则"——"凡是发往北京的包裹(目的 IP 匹配),走空运通道(AC_VI)"。


8.12 Element ID 15:Schedule

Schedule — AP 向 STA 下发 HCCA 调度信息。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 1字节   1字节   2字节     4字节       4字节
┌────────┬──────┬────────┬────────────┬────────────┐
│ID=15LenScheduleServiceSchedule
│ │ │InfoStart TimeInterval
└────────┴──────┴────────┴────────────┴────────────┘

续: 2字节
┌────────────┐
│TXOP Limit
└────────────┘
子字段大小说明
Schedule Info2 字节调度信息标志(聚合、确认策略等)
Service Start Time4 字节服务开始时间(μs)
Schedule Interval4 字节调度间隔(μs)
TXOP Limit2 字节TXOP 限制(32 μs 单位)

交通比喻:Schedule 就像 "班车时刻表"——"每隔 20ms 发一班车,每次占用车道 3ms"。


QoS 契约类元素至此告一段落,接下来一组元素围绕发射功率管理展开。

8.13 Element ID 32:Power Constraint

Power Constraint — AP 告知 STA 本地的最大允许发射功率约束(由监管要求决定)。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────────┐
│ID=32Len=1Local Power
│ │ │Constraint
└────────┴──────┴──────────────┘
字段大小说明
Local Power Constraint1 字节最大允许发射功率的降低值(dB)

计算方式

1
2
3
4
5
6
实际最大发射功率 = 监管最大功率 - Local Power Constraint

示例:
监管最大功率 = 20 dBm
Local Power Constraint = 3 dB
实际最大发射功率 = 20 - 3 = 17 dBm

使用场景

  • AP 在 Beacon 和 Probe Response 中发送
  • 用于动态频率选择(DFS)场景,当检测到雷达时降低发射功率
  • STA 必须遵守此约束

交通比喻:Power Constraint 就像 "限速调整"——原本限速 120 km/h,因为施工路段限速降到 100 km/h(降低 20 km/h)。


8.14 Element ID 33:Power Capability

Power Capability — STA 告知 AP 自己的最小和最大发射功率能力。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节       1字节
┌────────┬──────┬───────────┬───────────┐
│ID=33Len=2Min PowerMax Power
│ │ │CapabilityCapability
└────────┴──────┴───────────┴───────────┘
字段大小说明
Minimum Transmit Power Capability1 字节STA 能发射的最小功率(dBm)
Maximum Transmit Power Capability1 字节STA 能发射的最大功率(dBm)

使用场景

  • STA 在 Association Request 中发送
  • AP 用于功率控制和信道管理
  • AP 可以根据 STA 的功率能力决定是否允许关联

交通比喻:Power Capability 就像 "车辆规格表"——"我的发动机最小输出 50 马力,最大输出 200 马力"。


8.15 Element ID 34:TPC Request

TPC Request(Transmit Power Control Request) — 请求对端报告发射功率和链路余量。

1
2
3
4
 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=34 │Len=0 │(无数据) │
└────────┴──────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 34
Length1 字节固定为 0(无额外数据)

使用场景

  • STA 或 AP 发送 TPC Request,请求对端回复 TPC Report
  • 用于链路自适应功率控制
  • 802.11h 定义的机制

交通比喻:TPC Request 就像 "请问你的信号怎么样?"——你问对方 "你能听到我多大声?"


8.16 Element ID 35:TPC Report

TPC Report(Transmit Power Control Report) — 报告发射功率和链路余量。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节         1字节
┌────────┬──────┬─────────────┬─────────────┐
│ID=35Len=2TransmitLink Margin
│ │ │Power │ │
└────────┴──────┴─────────────┴─────────────┘
字段大小说明
Transmit Power1 字节发送该帧时使用的发射功率(dBm,2 的补码)
Link Margin1 字节链路余量(dB,2 的补码),在 Beacon/Probe Response 中保留

精度:发射功率报告值的容差为 ±5 dB。

使用场景

  • 响应 TPC Request 或 Link Measurement Request
  • 也可包含在 Beacon 和 Probe Response 中(此时 Link Margin 保留)
  • AP 根据报告调整 STA 的发射功率

交通比喻:TPC Report 就像 "信号质量报告"——"我用 17 dBm 的功率发送,你收到后还有 12 dB 的余量"。


8.17 Element ID 36:Supported Channels

Supported Channels — STA 报告自己支持的信道子带。

1
2
3
4
5
6
 1字节   1字节    1字节         1字节          ...
┌────────┬──────┬─────────────┬──────────────┬───────┐
│ID=36LenFirst ChanNumber of │ ... │
│ │ │NumberChannels │ │
│ │ │(子带1) │(子带1) │ │
└────────┴──────┴─────────────┴──────────────┴───────┘
字段大小说明
First Channel Number1 字节 / 对子带的起始信道号
Number of Channels1 字节 / 对子带中的信道数量

示例

1
2
3
(1, 13)   → 支持信道 1~132.4 GHz)
(36, 8) → 支持信道 36~645 GHz UNII-1
(149, 5) → 支持信道 149~1615 GHz UNII-3

使用场景

  • STA 在 Association Request 中发送
  • AP 用于信道管理,避免将 STA 分配到不支持的信道
  • 802.11h 定义的机制

交通比喻:Supported Channels 就像 "车辆适配道路清单"——"我只能在高速公路和国道上跑,不支持山路"。


功率之外,信道如何切换、链路质量如何测量,由下面几个元素定义。

8.18 Element ID 37:Channel Switch Announcement

Channel Switch Announcement — AP 或 STA 宣布即将切换到新信道。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节         1字节            1字节
┌────────┬──────┬─────────────┬────────────────┬─────────────┐
│ID=37Len=3ChannelNew ChannelChannel
│ │ │Switch ModeNumberSwitch Count
└────────┴──────┴─────────────┴────────────────┴─────────────┘
子字段大小说明
Channel Switch Mode1 字节0=STA 可继续发送,1=STA 必须停止发送
New Channel Number1 字节要切换到的新信道号
Channel Switch Count1 字节距离切换的 TBTT 数(1 = 下一个 TBTT,0 = 帧发送后任意时间)

Channel Switch Count 编码(Mesh STA 特殊):

  • B7=0:时间单位为 2 TU,B6~B0 为时间值
  • B7=1:时间单位为 100 TU,B6~B0 为时间值
  • 例如:0x82 = 200 TU,0x05 = 10 TU

使用场景

  • AP 在 Beacon 和 Probe Response 中发送
  • IBSS STA 也可以发送
  • Mesh STA 使用特殊编码
  • Channel Switch Mode=1 时,STA 必须立即停止发送,直到切换完成

交通比喻:Channel Switch Announcement 就像 "前方道路施工,请在 X 分钟内切换到 Y 车道"。Mode=1 就像 "立即停止,等待指挥"。


8.19 Element ID 38:Measurement Request

Measurement Request — 请求对端执行特定的无线测量。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节         1字节             1字节       变长
┌────────┬──────┬─────────────┬─────────────────┬──────────┬──────────┐
│ID=38LenMeasurementMeasurementMeasurementMeasurement
│ │ │TokenRequest ModeTypeRequest
└────────┴──────┴─────────────┴─────────────────┴──────────┴──────────┘
子字段大小说明
Measurement Token1 字节非零标识符,用于匹配 Request 和 Report
Measurement Request Mode1 字节请求模式标志(见下)
Measurement Type1 字节测量类型(见下表)
Measurement Request0+ 字节特定类型的测量请求数据。Enable=0 时包含具体请求,Enable=1 且非触发测量时可以为空(0 字节)

Measurement Request Mode 位定义

名称说明
B0Parallel1 = 与下一个 Request 并行执行
B1Enable1 = 控制测量请求/报告的启用/禁用
B2Request请求模式标志
B3Report报告模式标志
B4Duration Mandatory1 = 测量持续时间必须严格执行

Measurement Type 定义

Type名称说明
0Basic基本测量(BSS、OFDM 前导码、雷达等)
1CCA清闲信道评估
2RPI Histogram接收功率指示直方图
3Channel Load信道负载
4Noise Histogram噪声直方图
5BeaconBeacon 帧测量
6Frame帧统计
7STA StatisticsSTA 统计
8LCI位置信息
9Transmit Stream发送流 / 类别测量
255Measurement Pause暂停测量

交通比喻:Measurement Request 就像 "交通调查任务"——"请在明天上午 8~9 点,对 6 车道的车流量进行统计,结果告诉我"。


8.20 Element ID 39:Measurement Report

Measurement Report — 报告测量结果。

1
2
3
4
5
 1字节   1字节   1字节         1字节             1字节       变长
┌────────┬──────┬─────────────┬─────────────────┬──────────┬──────────┐
│ID=39LenMeasurementMeasurementMeasurementMeasurement
│ │ │TokenReport ModeTypeReport
└────────┴──────┴─────────────┴─────────────────┴──────────┴──────────┘
子字段大小说明
Measurement Token1 字节与对应的 Request 匹配,自主报告时为 0
Measurement Report Mode1 字节报告状态标志
Measurement Type1 字节测量类型(与 Request 相同)
Measurement Report0+ 字节特定类型的测量报告数据。Late/Incapable/Refused 任一为 1 时为空(0 字节)

Measurement Report Mode 位定义

名称说明
B0Late1 = 请求到达太晚,无法执行
B1Incapable1=STA 不具备执行该类型测量的能力
B2Refused1=STA 拒绝执行该测量

Beacon Report(Type=5)的关键字段

字段大小说明
Operating Class1 字节操作类别
Channel Number1 字节测量信道
Measurement Duration2 字节测量持续时间
Reported Frame Info1 字节报告帧信息
RCPI1 字节接收信道功率指示
RSNI1 字节接收信噪比指示
BSSID6 字节被测 BSS 的 BSSID
Antenna ID1 字节天线 ID
Parent TSF4 字节父 TSF 时间戳

交通比喻:Measurement Report 就像 "交通调查报告"——"6 车道上午 8~9 点的车流量为 1200 辆,平均速度 45 km/h,最繁忙时段为 8:30"。


8.21 Element ID 40:Quiet

Quiet — AP 定义一个静默期,在此期间所有 STA 必须停止发送。

1
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3
4
5
 1字节   1字节   1字节      2字节         4字节       2字节
┌────────┬──────┬──────────┬────────────┬───────────┬──────────┐
│ID=40Len=6QuietQuietQuietQuiet
│ │ │CountPeriodDurationOffset
└────────┴──────┴──────────┴────────────┴───────────┴──────────┘
子字段大小说明
Quiet Count1 字节距下一个静默期的 TBTT 数
Quiet Period1 字节静默周期(多少个 TBTT)
Quiet Duration2 字节静默持续时间(TU)
Quiet Offset2 字节从 TBTT 开始的偏移(TU)

使用场景

  • 用于雷达检测(DFS)——AP 要求所有 STA 安静,以便检测微弱的雷达信号
  • 用于信道测量——在无干扰的环境下测量信道质量
  • Channel Switch Mode=1 时也会触发静默

交通比喻:Quiet 就像 "临时交通管制"——"从现在起第 5 分钟开始,管制 3 分钟,所有车辆禁止通行"。


测量与静默之后,ERP 元素回到新旧设备共存的保护机制。

8.22 Element ID 42:ERP

ERP(Extended Rate PHY) — 报告 2.4 GHz 频段中 ERP(802.11g)的使用状态。

1
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3
4
5
 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=42 │Len=1 │ERP │
│ │ │Info
└────────┴──────┴──────────┘

ERP Info 位定义

名称说明
B0Non-ERP Present1 = 有关联的非 ERP STA(如 802.11b)
B1Use Protection1 = 需要使用保护机制(RTS/CTS 或 CTS-to-Self)
B2Barker Preamble Mode1 = 需要使用长前导码(Barker)

保护机制: 当 Non-ERP Present=1 时,ERP STA 必须使用保护机制确保非 ERP STA 能正确解码:

  • RTS/CTS:ERP STA 先发 RTS,非 ERP STA 回 CTS,其他 STA 设置 NAV
  • CTS-to-Self:ERP STA 发 CTS 给自己,其他 STA 设置 NAV

为什么 ERP STA 需要「保护」?802.11b 的非 ERP STA 只能解调 DSSS/CCK 帧,听不懂 OFDM 帧——若 ERP STA 直接发 OFDM 帧,非 ERP STA 会误以为信道空闲、在传输中途抢发造成碰撞。保护机制先用它们听得懂的帧把 NAV 设起来,让它们在 ERP 帧传输期间保持安静。

交通比喻:ERP 就像 "混行道路标志"——"本路段有自行车(非 ERP STA)通行,汽车(ERP STA)请减速并保持安全距离(使用保护机制)"。


8.23 Element ID 45:HT Capabilities

HT Capabilities — 802.11n(High Throughput)的核心能力元素。

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 1字节   1字节   2字节          1字节        4字节
┌────────┬──────┬──────────────┬────────────┬────────────────┐
│ID=45Len │HT Capability │A-MPDU │Supported MCS │
│ │ │InfoParametersSet
└────────┴──────┴──────────────┴────────────┴────────────────┘

续: 2字节 2字节 4字节 2字节
┌────────────────┬─────────────┬──────────────┬──────────────┐
│HT Extended │TX Beam- │AntennaExtended
Capability │forming │SelectionCapabilities
InfoCapabilitiesCapabilities │ │
└────────────────┴─────────────┴──────────────┴──────────────┘

读这张图抓两点:前四块(HT Capability Info、A-MPDU Parameters、Supported MCS Set)是能力主体,后四块(Extended、Beamforming、Antenna Selection)是可选尾巴——抓包时先读前四块,就能判断一台 802.11n 设备的核心能力。

HT Capability Info 关键位

名称说明
B0LDPC Coding支持 LDPC 编码
B1Supported Channel Width0 = 仅 20 MHz,1=20+40 MHz
B2~B3SM Power Save空间复用省电模式
B4HT-Greenfield支持 Greenfield 格式
B5SGI for 20 MHz20 MHz 短保护间隔(400 ns)
B6SGI for 40 MHz40 MHz 短保护间隔
B7TX STBC支持发送 STBC
B8~B9RX STBC支持接收 STBC(0 = 不支持,13=13 个空间流)
B10HT-Delayed BlockAck支持延迟 BlockAck
B11Maximum A-MSDU0=3839 字节,1=7935 字节
B12DSSS/CCK in 40 MHz40 MHz 下支持 DSSS/CCK
B14~B15Forty MHz Intolerant40 MHz 不容忍标志

A-MPDU Parameters

说明
B0~B1Maximum A-MSDU Length Exponent(0~3)
B2~B3Minimum MPDU Start Spacing
B4~B6Maximum A-MPDU Length Exponent(最大 A-MPDU = 2^(13+exp) - 1 字节)

Supported MCS Set(16 字节):

  • B0~B76:支持的 MCS 索引(每个位对应一个 MCS)
  • B77~B95:保留
  • B96~B111:TX 最高支持的空间流数
  • B112~B127:保留

MCS Set 之所以用位图而非速率列表,是因为各设备支持的 MCS 组合稀疏且不连续——一位对应一个 MCS,能在固定 16 字节里紧凑、独立地宣告任意组合,还给未来新增 MCS 留出保留位;A-MPDU 长度用指数(2^(13+exp))编码,则是为了用 3 位覆盖从约 8 KB 到 64 KB 的宽跨度。

交通比喻:HT Capabilities 就像 "车辆性能规格表"——"本车支持 4 车道并行(4 空间流),最高时速 300 km/h(MCS 31),支持涡轮增压(SGI),支持混合动力(LDPC)"。


8.24 Element ID 46:QoS Capability

QoS Capability — 声明 STA/AP 的可选 QoS 能力,与 EDCA Parameter Set 配套出现。

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 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=46 │Len=1 │QoS Info
└────────┴──────┴──────────┘

结构与 EDCA Parameter Set 里的 QoS Info 共用同一字段:AP 侧 B4~B7 依次为 Q-Ack、Queue Request、TXOP Request、More Data Ack,声明 "能否处理带 Queue Size / TXOP Duration Requested 的 QoS Data 帧";STA 侧则用这几位承载各 AC 的 U-APSD 触发/投递使能。复用同一字节,是因为能力声明只需几个标志位,不必为 AP/STA 各设一种元素。

交通比喻:QoS Capability 就像车辆的 "特种通行资质牌"——先声明 "我能走急救车道、能接调度指令",AP 才敢下发对应的 QoS 参数。


8.25 Element ID 48:RSNE

RSNE(Robust Security Network Element) — WPA2/WPA3 的核心安全元素,声明安全参数。

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 1字节   1字节   2字节     4字节     2字节     4×N字节    2字节
┌────────┬──────┬─────────┬─────────┬─────────┬──────────┬──────────┐
│ID=48LenVersionGroupPairwisePairwise │AKM │
│ │ │ │CipherCipherCipherSuite
│ │ │ │SuiteCountListCount
└────────┴──────┴─────────┴─────────┴─────────┴──────────┴──────────┘

续: 4×N字节 2字节 变长 变长
┌──────────────┬───────────┬──────────────┬──────────────┐
│AKM Suite │RSN │PMKID ListGroup Mgmt
ListCapabilities│(可选) │Cipher Suite
│ │ │ │(可选) │
└──────────────┴───────────┴──────────────┴──────────────┘

这张图是安全协商清单:加密算法(Group/Pairwise Cipher)、认证方式(AKM)与能力标志(RSN Capabilities)三段为主体,尾部的 PMKID 与组管理算法是可选尾巴。

子字段大小说明
Version2 字节固定为 1
Group Cipher Suite4 字节组播加密算法 OUI+Type
Pairwise Cipher Suite Count2 字节成对加密算法数量
Pairwise Cipher Suite List4×N 字节成对加密算法列表
AKM Suite Count2 字节认证密钥管理算法数量
AKM Suite List4×N 字节AKM 算法列表
RSN Capabilities2 字节能力标志
PMKID List0 或 16×N 字节PMKID 列表(用于 FT)。可选字段,Length 足够大时才有
Group Management Cipher Suite0 或 4 字节组管理加密算法(BIP)。可选字段,仅当 MFPC=1 时才有

RSN Capabilities 关键位

名称说明
B0Pre-Auth支持预认证
B1No Pairwise支持仅组播加密
B2~B3PTKSA Replay CounterPTKSA 重放计数器数量
B4~B5GTKSA Replay CounterGTKSA 重放计数器数量
B6MFPR管理帧保护必需(Required)
B7MFPC管理帧保护能力(Capable)
B8Joint Multi-band RSNA联合多频段 RSNA
B9PeerKeyPeerKey 支持
B12SPP A-MSDUSPP A-MSDU 能力
B13SPP A-MSDU RequiredSPP A-MSDU 必需
B14PBAC基于策略的准入控制

Cipher Suite OUI+Type 编码(4 字节):

OUI + Type算法
00-0F-AC:0使用 Group Cipher
00-0F-AC:1WEP-40
00-0F-AC:2TKIP
00-0F-AC:3WRAP
00-0F-AC:4CCMP(AES-128)
00-0F-AC:5WEP-104
00-0F-AC:6BIP-CMAC-128
00-0F-AC:7保留
00-0F-AC:8GCMP-128
00-0F-AC:9GCMP-256
00-0F-AC:10CCMP-256
00-0F-AC:11BIP-GMAC-128
00-0F-AC:12BIP-GMAC-256
00-0F-AC:13BIP-CMAC-256

AKM Suite OUI+Type 编码

OUI + Type认证方式
00-0F-AC:1802.1X(企业级)
00-0F-AC:2PSK(预共享密钥)
00-0F-AC:3FT over 802.1X
00-0F-AC:4FT over PSK
00-0F-AC:5802.1X + SHA-256
00-0F-AC:6PSK + SHA-256
00-0F-AC:7TDLS
00-0F-AC:8SAE(WPA3 个人级)
00-0F-AC:9FT over SAE
00-0F-AC:10APPeerKey(SHA-256)
00-0F-AC:11802.1X(Suite B,SHA-256)
00-0F-AC:12802.1X(CNSA Suite,SHA-384)
00-0F-AC:13FT over 802.1X(SHA-384)
00-0F-AC:14FILS(SHA-256)
00-0F-AC:15FILS(SHA-384)
00-0F-AC:16FT-FILS(SHA-256)
00-0F-AC:17FT-FILS(SHA-384)
00-0F-AC:18None(RSNA,OWE 用)
00-0F-AC:19FT over PSK(SHA-384)
00-0F-AC:20PSK + SHA-384

示例:WPA2-Personal RSNE

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Version: 1
Group Cipher: 00-0F-AC:4 (CCMP)
Pairwise Cipher Count: 1
Pairwise Cipher: 00-0F-AC:4 (CCMP)
AKM Count: 1
AKM Suite: 00-0F-AC:2 (PSK)
RSN Capabilities: 0x000C (MFPC=1, MFPR=0)

为什么加密与认证都写成 OUI+Type 的 4 字节套件选择器、而不是固定枚举?因为安全算法会被不断淘汰和新增——OUI 字段保留给第三方厂商扩展,Type 由 IEEE 分配,套件用「Count + List」结构就能表达任意数量的候选,抓包方也能一眼看出「支持几种、各是什么」。分组密钥与成对密钥分开声明,则是因为组播是 AP 对全体 STA 广播、只能选一个统一算法,而成对密钥可以按 STA 逐一协商最强算法。

交通比喻:RSNE 就像 "安全协议书"——上面写着 "我们用 AES 加密(CCMP),用 WPA3 认证(SAE),支持管理帧保护(MFPC)"。不同的安全配置就像不同的安全等级——从 "铁锁"(WEP)到 "强密码箱"(WPA3)。


8.26 Element ID 50:Extended Supported Rates

Extended Supported Rates — 当支持的速率超过 8 个时,超出部分放在这个元素中。

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 1字节   1字节    1字节    1字节    ...
┌────────┬──────┬────────┬────────┬───────┐
│ID=50LenRate 1Rate 2 │ ... │
│ │ │ │ │ │
└────────┴──────┴────────┴────────┴───────┘

格式与 Element ID 1(Supported Rates)完全相同。两个元素合在一起,总共最多可以声明 253 个速率。

交通比喻:Extended Supported Rates 就像 "补充限速牌"——正反面限速牌写不下,就再加一块。


能力与速率声明之后,是邻居发现与移动性相关的一组元素。

8.27 Element ID 51:AP Channel Report

AP Channel Report — AP 告知 STA 自己知道的其他可用信道。

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 1字节   1字节   1字节       1字节    1字节    ...
┌────────┬──────┬───────────┬────────┬────────┬───────┐
│ID=51LenOperatingChannelChannel │ ... │
│ │ │Class12 │ │
└────────┴──────┴───────────┴────────┴────────┴───────┘
子字段大小说明
Operating Class1 字节操作类别(决定信道频率和间距)
Channel N1 字节 / 个可用的信道号列表

使用场景

  • 出现在 Beacon 和 Probe Response 中
  • 用于信道切换——AP 告诉 STA"如果需要切换,这些信道都可以用"
  • 也用于 Beacon Report——STA 可以在这些信道上进行 Beacon 测量

交通比喻:AP Channel Report 就像 "可用车道清单"——"当前在第 6 车道,如果需要切换,第 1、11、36、149 车道都可用"。


8.28 Element ID 52:Neighbor Report

Neighbor Report — AP 报告邻居 AP 的信息,帮助 STA 进行快速 BSS 切换。

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 1字节   1字节   6字节     1字节       1字节       2字节
┌────────┬──────┬─────────┬───────────┬───────────┬──────────┐
│ID=52Len │BSSID │BSSID │OperatingChannel
│ │ │ │InformationClassNumber
└────────┴──────┴─────────┴───────────┴───────────┴──────────┘

续: 1字节 变长
┌──────────────┬──────────────────┐
Phy TypeOptional
│ │Subelements
└──────────────┴──────────────────┘
子字段大小说明
BSSID6 字节邻居 AP 的 BSSID
BSSID Information4 字节邻居 AP 的能力信息
Operating Class1 字节操作类别
Channel Number1 字节邻居 AP 的信道号
Phy Type1 字节PHY 类型
Optional Subelements变长可选子元素(如 TSF、Country 等)

BSSID Information 位定义

说明
B0~B2AP Reachability(可达性:0 = 未知,1 = 可达,2 = 可能不可达)
B3Security(是否需要安全认证)
B4~B7Key Scope(密钥范围)
B8~B13Capabilities(能力标志:CF Pollable、CF Poll Request、Privacy 等)
B14Mobility Domain(是否在同一移动域)
B15~B22High Throughput(HT 能力标志)
B23~B30Very High Throughput(VHT 能力标志)

交通比喻:Neighbor Report 就像 "附近加油站列表"——"前方 500 米有中石化(BSSID),在第 11 车道(Channel 11),24 小时营业(可达),支持会员卡(安全)"。


8.29 Element ID 54:MDE(Mobility Domain Element)

MDE — 定义快速 BSS 切换(FT)的移动域。

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 1字节   1字节   2字节      1字节
┌────────┬──────┬──────────┬──────────────┐
│ID=54Len=3Mobility │FT Capability
│ │ │Domain ID │& Policy
└────────┴──────┴──────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Mobility Domain ID2 字节移动域标识符(MDID),同一域内的 AP 可以快速切换
FT Capability & Policy1 字节B0=Over-DS 支持,B1=Resource Request 支持

FT 切换方式

  • Over-the-Air(OTA):STA 直接与目标 AP 进行 FT 握手
  • Over-the-DS(ODS):STA 通过当前 AP 转发 FT 握手到目标 AP

交通比喻:MDE 就像 "连锁店会员卡"——"星巴克中国区(MDID=0x0001)的会员,在任何分店都能快速结账(快速切换)"。


8.30 Element ID 55:FTE(Fast BSS Transition Element)

FTE — 包含快速 BSS 切换(FT)的密钥信息。

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 1字节   1字节   16字节      16字节      变长
┌────────┬──────┬───────────┬───────────┬──────────────┐
│ID=55Len │PMK-R0 │PMK-R1Optional
│ │ │NameNameParameters
└────────┴──────┴───────────┴───────────┴──────────────┘
子字段大小说明
PMK-R0 Name16 字节PMK-R0 的标识符
PMK-R1 Name16 字节PMK-R1 的标识符
Optional Parameters变长可选参数(如 R0KH-ID、R1KH-ID、GTK 等)

FT 密钥层次

1
2
3
4
PMK (来自认证)
└── PMK-R0 (根密钥,由 MDID + R0KH-ID + S0KH-ID 派生)
└── PMK-R1 (由 PMK-R0 + R1KH-ID + S1KH-ID 派生)
└── PTK (由 PMK-R1 + ANonce + SNonce 派生)

交通比喻:FTE 就像 "快速通关凭证"——"持有 PMK-R0 会员卡的用户,可以直接在分店生成临时通行密钥(PTK),无需重新登记(重新认证)"。


8.31 Element ID 56:TIE(Timeout Interval Element)

TIE — 声明各种超时间隔。

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 1字节   1字节   1字节         4字节
┌────────┬──────┬─────────────┬──────────────┐
│ID=56Len=5TimeoutTimeout
│ │ │Interval TypeValue
└────────┴──────┴─────────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Timeout Interval Type1 字节超时类型(见下表)
Timeout Value4 字节超时值(单位由类型决定)

Timeout Interval Type

Type名称单位说明
1Reassociation DeadlineTU重新关联截止时间
2Key LifetimeTU密钥生命周期
3Association ComebackTU关联回退时间

交通比喻:TIE 就像 "保质期标签"——"这张通行证的有效期是 3600 TU(约 3.7 秒)"。


8.32 Element ID 59:Supported Operating Classes

Supported Operating Classes — STA 报告自己支持的操作类别。

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3
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 1字节   1字节   1字节      1字节    1字节    ...
┌────────┬──────┬──────────┬────────┬────────┬───────┐
│ID=59LenCurrentOp ClassOp Class│ ... │
│ │ │Op Class12 │ │
└────────┴──────┴──────────┴────────┴────────┴───────┘
子字段大小说明
Current Operating Class1 字节当前使用的操作类别
Operating Class N1 字节 / 个支持的操作类别列表

** 操作类别(Operating Class)** 定义了信道频率和间距的组合,详见 802.11 标准 Annex E。

交通比喻:Supported Operating Classes 就像 "驾照类型"——"我持有 C1(20 MHz 信道)和 B1(40 MHz 信道)驾照"。


8.33 Element ID 60:Extended Channel Switch Announcement

Extended Channel Switch Announcement — 扩展版信道切换公告,支持更宽带宽。

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 1字节   1字节   1字节         1字节        1字节          1字节
┌────────┬──────┬─────────────┬────────────┬──────────────┬──────────────┐
│ID=60Len=4ChannelNew ChannelChannelNew Operating
│ │ │Switch ModeNumberSwitch CountClass
└────────┴──────┴─────────────┴────────────┴──────────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Channel Switch Mode1 字节0 = 可继续发送,1 = 必须停止
New Channel Number1 字节新信道号
Channel Switch Count1 字节距离切换的 TBTT 数
New Operating Class1 字节新的操作类别

与 Element ID 37 的区别:增加了 New Operating Class 字段,支持跨操作类别切换(如从 20 MHz 切换到 40 MHz)。

交通比喻:Extended Channel Switch Announcement 就像 "全面换道通知"——"不仅换车道,还要换道路类型(从国道切换到高速公路)"。


8.34 Element ID 61:HT Operation

HT Operation — AP 声明 802.11n 的操作参数。

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 1字节   1字节   1字节       16字节       2字节      2字节     1字节
┌────────┬──────┬───────────┬────────────┬──────────┬─────────┬──────────┐
│ID=61LenPrimary │HT │HT │OP Mode │STBC │
│ │ │ChannelOperationBasic │ │ │
│ │ │NumberInfo │MCS Set │ │ │
└────────┴──────┴───────────┴────────────┴──────────┴─────────┴──────────┘

HT Operation Info 关键位

名称说明
B0~B1Secondary Channel Offset0 = 无辅助信道(SCN),1 = 上方(SCA),3 = 下方(SCB)
B2STA Channel Width0=20 MHz,1=20/40 MHz
B3RIFS ModeRIFS 模式
B4~B7Reserved保留
B8~B9HT Protection保护机制
B10Nongreenfield HT STAs Present非 Greenfield HT STA 存在
B11Reserved保留
B12OBSS Non-HT STAs PresentOBSS 非 HT STA 存在
B13~B20Channel Center Frequency Segment 2信道中心频率段 2
B21~B29Reserved保留
B30Dual Beacon双 Beacon
B31Dual CTS Protection双 CTS 保护
B32STBC BeaconSTBC Beacon
B33~B39Reserved保留

为什么 HT 能力与操作要拆成两个元素——HT Capabilities 声明能力、HT Operation 声明当前参数?因为能力是设备属性、相对固定,而操作参数(主信道、辅助信道偏移、保护机制)会随 AP 部署环境动态变化;拆开之后,Beacon 只需周期携带 HT Operation,HT Capabilities 只在关联时交换一次,省下每帧重发能力清单的开销。

交通比喻:HT Operation 就像 "车道使用规则"——"主车道在第 6 车道,辅道在第 6 车道上方(20 MHz),支持双车道并行(40 MHz),有慢车时需要保持距离(保护机制)"。


8.35 Element ID 62:Secondary Channel Offset

Secondary Channel Offset — 声明辅助信道相对于主信道的位置。

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 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────────────────┐
│ID=62Len=1Secondary Channel
│ │ │Offset
└────────┴──────┴──────────────────────┘
名称说明
0SCN无辅助信道
1SCA辅助信道在主信道上方
2保留
3SCB辅助信道在主信道下方

交通比喻:Secondary Channel Offset 就像 "辅道位置指示"——"辅道在主道的上方(高频方向)"。


8.36 Element ID 65:RSNI

RSNI(Received Signal to Noise Indicator) — 接收信噪比指示,用 1 字节量化接收信号相对噪声的余量。

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 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────┐
ID=65 │Len=1 │RSNI │
└────────┴──────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 65
Length1 字节固定为 1
RSNI1 字节信噪比指示(0.5 dB 步长,-10 dB ~ +117 dB,255 = 不可用)

RSNI 由 RCPI(接收信道功率)与 ANPI(平均噪声 + 干扰功率)之比换算而来——比单纯报功率更能反映「信号比底噪高多少」,是 Beacon 测量报告判断链路余量的关键指标。

交通比喻:RSNI 就像「信号比马路噪音高出多少分贝」——不是问你车灯多亮,而是问车灯在路灯映衬下还能看清多少。


8.37 Element ID 71:Multiple BSSID

Multiple BSSID — AP 声明自己支持多个虚拟 BSSID。

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 1字节   1字节   1字节         1字节
┌────────┬──────┬─────────────┬──────────────┐
│ID=71LenMax BSSID │BSSID Index
│ │ │Indicator │ │
└────────┴──────┴─────────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Max BSSID Indicator1 字节n,最大 BSSID 数 = 2^n
BSSID Index1 字节当前 BSSID 的索引(0~2^n-1)

Multiple BSSID 机制

  • 一个物理 AP 可以虚拟出 2^n 个 BSSID
  • BSSID 0 是 Transmitted BSSID(实际发送 Beacon)
  • BSSID 1~2^n-1 是 Nontransmitted BSSID(通过 Reduced Neighbor Report 告知)
  • 所有虚拟 BSSID 共享相同的无线资源

交通比喻:Multiple BSSID 就像 "一房多户"——同一栋楼(物理 AP)有多个门牌号(BSSID),每个住户(STA)看到不同的 "门牌"。


8.38 Element ID 72:20/40 BSS Coexistence

20/40 BSS Coexistence — 802.11n 引入的共存协调元素,在 20 MHz 与 40 MHz BSS 之间交换 "能不能开宽信道" 的诉求。

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 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────────────┐
ID=72 │Len=1 │20/40 BSS │
│ │ │Coexistence Info
└────────┴──────┴──────────────────┘

1 字节信息字段按位打包:B0=Information Request(请求对方回一份共存管理帧)、B1=Forty MHz Intolerant(禁止对端开 40 MHz)、B2=20 MHz BSS Width Request(请求对端退回 20 MHz)、B3/B4=OBSS 扫描豁免请求/授予。这些是 "即时诉求" 而非长期参数,用位图一次携带最省字节,也便于在 Action 帧里快速转发。

交通比喻:20/40 BSS Coexistence 就像 "并排车道协商"——"我这边有自行车(非 HT STA),请你暂时别开双车道,免得剐蹭"。


8.39 Element ID 74:Overlapping BSS Scan Parameters

Overlapping BSS Scan Parameters — AP 下发的 OBSS 扫描参数,规定 STA 探测邻近 BSS 时的驻留时长与触发阈值。

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 1字节   1字节   2字节×7
┌────────┬──────┬──────────────────────────┐
│ID=74Len │OBSS Scan Passive/Active
│ │ │DwellActivity Threshold
└────────┴──────┴──────────────────────────┘

七个 2 字节字段依次为:Passive/Active Dwell(单次扫描驻留,TU)、BSS Channel Width Trigger Scan Interval(宽度触发扫描间隔,秒)、Passive/Active Total Per Channel(每信道累计扫描上限)、BSS Width Channel Transition Delay Factor、OBSS Scan Activity Threshold(活跃度阈值,0.01% 单位)。由 AP 统一发参数而非让 STA 自定,是为让全 BSS 的扫描行为可预测,避免某台 STA 扫描过久、抢占信道。

交通比喻:OBSS Scan Parameters 就像交警统一规定的 "绕行勘察规范"——每辆车勘察多久、多久勘察一次,全按同一张表来,免得有人堵在路口反复勘察。


8.40 Element ID 76:MME

MME(Management MIC Element) — 管理帧保护完整性校验元素,为组播管理帧和受保护 Beacon 提供防伪造与防重放。

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 1字节   1字节   2字节     6字节      8/16字节
┌────────┬──────┬─────────┬──────────┬──────────┐
│ID=76LenKey ID │IPN/BIPN │MIC │
└────────┴──────┴─────────┴──────────┴──────────┘
字段大小说明
Key ID2 字节选择校验密钥
IPN/BIPN6 字节接收重放计数器,防重放
MIC8 或 16 字节完整性校验摘要

Key ID 选密钥、IPN 防重放、MIC 出摘要——三者合力保证组播管理帧与受保护 Beacon 不被篡改或重放,802.11w(PMF)就靠它保护 Beacon、Deauth 等关键管理帧。

交通比喻:MME 就像贴在公文上的防伪封条——封条编号(IPN)防止旧公文被重复使用,封条上的签名(MIC)保证内容没被涂改。


8.41 Element ID 90:BSS Max Idle Period

BSS Max Idle Period — AP 告知 STA 最大空闲时间,超过则断开关联。

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 1字节   1字节   2字节        1字节
┌────────┬──────┬────────────┬──────────────┐
│ID=90Len=3Max IdleIdle Options
│ │ │Period │ │
└────────┴──────┴────────────┴──────────────┘
子字段大小说明
Max Idle Period2 字节最大空闲时间(单位:1000 TU,约 1.024 秒)
Idle Options1 字节B0=Protected Keep-Alive(受保护的保活帧)

使用场景

  • AP 在 Beacon 和 Probe Response 中发送
  • STA 必须在 Max Idle Period 内发送至少一个帧(数据帧或保活帧),否则 AP 将断开关联
  • 典型值:300(约 5 分钟)

交通比喻:BSS Max Idle Period 就像 "停车场超时规定"——"车辆停放超过 5 分钟未移动,将被拖走"。


省电与会话保活之外,AP 还要向 STA 亮明「我是什么类型的网络、能否直接上外网」——这一身份宣告由 Interworking 元素承担。

8.42 Element ID 107:Interworking

Interworking — 声明接入网络类型和互联网访问能力。

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 1字节   1字节   1字节       6字节    2字节    1字节    1字节
┌────────┬──────┬───────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
│ID=107LenAccess │HESSID │ANQP │DomainVenue
│ │ │Network │ │Elem ID │NameName
│ │ │Options │ │ │ │ │
└────────┴──────┴───────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

Access Network Options 位定义

名称说明
B0~B3Access Network Type接入网络类型
B4Internet1 = 有互联网访问
B5ASRA1 = 额外步骤需要认证
B6ESR1 = 紧急服务可达
B7UESA1 = 未授权频谱紧急服务可用

Access Network Type

类型说明
0Private network私有网络
1Private network with guest access私有网络(访客访问)
2Chargeable public network付费公共网络
3Free public network免费公共网络
4Personal device network个人设备网络
5Emergency services only仅紧急服务
6~14保留
15Test or experimental测试或实验

交通比喻:Interworking 就像 "网络类型指示牌"——"这里是免费公共 WiFi(Type=3),可以上互联网(Internet=1),需要先登录(ASRA=1)"。


单个功能元素之外,Extended Capabilities 用一个位图打包宣告大量能力。

8.43 Element ID 127:Extended Capabilities

Extended Capabilities — 可变长的位图,声明扩展能力。

1
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4
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 1字节   1字节    1~8字节
┌────────┬──────┬──────────────────┐
│ID=127LenExtended
│ │ │Capabilities
│ │ │Bitmap
└────────┴──────┴──────────────────┘

关键位定义

能力说明
B0BSS Coexistence Management20/40 共存管理
B1Extended Channel Switching扩展信道切换
B3PSMP CapabilityPSMP 能力
B6Event事件能力
B7Diagnostics诊断能力
B8Multicast Diagnostics组播诊断
B9Location Tracking位置追踪
B10FMSFMS 能力
B11Proxy ARP代理 ARP
B12Colocated Interference Reporting同址干扰报告
B13Civic Location城市位置
B14Geospatial Location地理位置
B15TFSTFS 能力
B16WNM Sleep ModeWNM 省电
B17TIM BroadcastTIM 广播
B18BSS TransitionBSS 切换
B19QoS Traffic CapabilityQoS 流量能力
B20AC Station CountAC STA 计数
B21Multiple BSSID多 BSSID
B22Timing Measurement时间测量
B23Channel Usage信道使用
B24SSID ListSSID 列表
B25DMSDMS 能力
B26UTC TSF OffsetUTC TSF 偏移
B27TPU Buffer STATPU 缓冲 STA
B28TDLS Peer U-APSDTDLS 对等 U-APSD
B29TDLS Channel SwitchingTDLS 信道切换
B30Interworking互通
B31QoS MapQoS 映射
B32EBREBR 能力
B33SSPN InterfaceSSPN 接口
B35MSGCF CapabilityMSGCF 能力
B36TDLS ProhibitedTDLS 禁止
B37TDLS Channel Switching ProhibitedTDLS 信道切换禁止
B38Reject Unadmitted Frame拒绝未准入帧
B39~B46更多能力继续扩展

为什么用可变长位图而非固定字段?扩展能力数量庞大且逐代递增——从 802.11n 的 20/40 共存到 802.11be 的 MLO,新能力只需在尾部追加新位、不必改动既有编号;STA 遇到未知位按 0 忽略,新旧设备得以互操作。

交通比喻:Extended Capabilities 就像 "车辆选装配置表"——每勾选一项,就多一种功能(支持 TDLS、支持 FMS、支持位置追踪……)。


进入 802.11ac 时代,VHT 能力元素接管高速协商与操作参数的宣告。

8.44 Element ID 191:VHT Capabilities

VHT Capabilities — 802.11ac(Very High Throughput)的核心能力元素。

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 1字节   1字节  4字节              2字节            4字节
┌────────┬──────┬─────────────────┬───────────────┬───────────────┐
│ID=191Len │VHT MAC │VHT PHY │Supported VHT │
│ │ │Capabilities InfoCapabilities │MCS and NSS │
│ │ │ │InfoSet
└────────┴──────┴─────────────────┴───────────────┴───────────────┘

这张图是三段式:VHT MAC Capabilities 管 MAC 层能力(MPDU 长度、信道宽度、波束成形),VHT PHY Capabilities 管物理层能力,Supported VHT-MCS and NSS Set 逐空间流声明最高 MCS——三段合起来就是一台 802.11ac 设备的完整能力清单。

VHT MAC Capabilities Info 关键位

名称说明
B0~B1Max MPDU Length0=3895,1=7991,2=11454 字节
B2~B3Supported Channel Width0 = 仅 160 MHz,1=160+80+80 MHz
B4Rx LDPC支持接收 LDPC
B5Short GI for 80 MHz80 MHz 短 GI
B6Short GI for 160 MHz160 MHz 短 GI
B7Tx STBC支持发送 STBC
B8~B9Rx STBC支持接收 STBC(0~3)
B10SU Beamformer支持 SU 波束成形发送
B11SU Beamformee支持 SU 波束成形接收
B12~B14Beamformee STS波束成形 STS 能力(0~7)
B15~B17Sounding Dimensions探测维度(0~3)
B18MU Beamformer支持 MU 波束成形发送
B19MU Beamformee支持 MU 波束成形接收
B20VHT TXOP Power SaveVHT TXOP 省电
B23~B25Max A-MPDU Length最大 A-MPDU 长度指数(2^(13+exp)-1)
B26~B27VHT Link AdaptationVHT 链路自适应
B28Rx Antenna Pattern接收天线模式一致性
B29Tx Antenna Pattern发送天线模式一致性

Supported VHT-MCS and NSS Set

  • 每个空间流(1~8)对应 2 位,编码支持的最大 MCS(0~9)
  • 包含 Rx 和 Tx 两组

三段切分的用意:MAC 能力(MPDU 长度、聚合)与 PHY 能力(信道宽度、MCS)分属不同协商层次——前者决定帧级上限、后者决定频谱效率,分开声明让 MAC 与 PHY 各自演进,抓包时也能按层快速定位。

交通比喻:VHT Capabilities 就像 "超级跑车规格表"——"8 缸发动机(8 空间流),最高时速 500 km/h(MCS 9),支持自动驾驶(波束成形),支持涡轮增压(SGI)"。


8.45 Element ID 192:VHT Operation

VHT Operation — AP 声明 802.11ac 的操作参数。

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 1字节   1字节   1字节         2字节           2字节
┌────────┬──────┬─────────────┬───────────────┬───────────────┐
│ID=192Len │VHT │VHT Basic │VHT MCS │
│ │ │Operation │MCS MapMap
│ │ │Info │ │ │
└────────┴──────┴─────────────┴───────────────┴───────────────┘

VHT Operation Info

名称说明
B0~B1Channel Width0=20/40 MHz(由 HT 决定),1=80 MHz,2=160 MHz,3=80+80 MHz
B2~B15Channel Center Freq Seg0中心频率段 0
B16~B23Channel Center Freq Seg1中心频率段 1
B24~B31Basic VHT-MCS and NSS基本 VHT-MCS 和 NSS

交通比喻:VHT Operation 就像 "车道使用规范"——"当前使用 80 MHz 带宽(4 车道并行),中心频率在信道 42"。


8.46 Element ID 194:Wide Bandwidth Channel Switch

Wide Bandwidth Channel Switch — 支持 80/160/80+80 MHz 带宽的信道切换。

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 1字节   1字节   1字节           1字节             1字节
┌────────┬──────┬───────────────┬─────────────────┬─────────────────┐
│ID=194Len=3New ChannelChannel CenterChannel Center
│ │ │WidthFreq Seg0Freq Seg1
└────────┴──────┴───────────────┴─────────────────┴─────────────────┘
子字段大小说明
New Channel Width1 字节新信道宽度(1=40 MHz,2=80 MHz,3=160 MHz,4=80+80 MHz)
Channel Center Freq Seg01 字节中心频率段 0
Channel Center Freq Seg11 字节中心频率段 1(80+80 时使用)

交通比喻:Wide Bandwidth Channel Switch 就像 "拓宽道路通知"——"前方道路从 2 车道拓宽到 4 车道"。


8.47 Element ID 195:Transmit Power Envelope

Transmit Power Envelope — 声明不同带宽下的最大发射功率。

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 1字节   1字节   1字节
┌────────┬──────┬──────────────────────┐
│ID=195LenMax TX Power
│ │ │(每个带宽一个) │
└────────┴──────┴──────────────────────┘

每个字节编码一个带宽下的最大 EIRP 功率(dBm,单位 0.5 dB):

字节位置对应带宽
第 1 字节20 MHz
第 2 字节40 MHz(可选)
第 3 字节80 MHz(可选)
第 4 字节160 MHz(可选)

交通比喻:Transmit Power Envelope 就像 "不同车道的限速"——"单车道限速 20,双车道限速 18,四车道限速 16"。


VHT 相关元素之后,RNR 与 TWT 分别服务于密集部署与省电。

8.48 Element ID 201:Reduced Neighbor Report

Reduced Neighbor Report(RNR) — 精简版邻居报告,用于 802.11ax/be 中发现同一物理 AP 上的其他 BSS。

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 1字节   1字节   6字节     1字节       1字节       1字节
┌────────┬──────┬─────────┬───────────┬───────────┬──────────┐
│ID=201Len │TBSSID │TBSSID │OperatingChannel
│ │ │ │ParametersClassNumber
└────────┴──────┴─────────┴───────────┴───────────┴──────────┘

续: 变长
┌──────────────────┐
Optional
Subelements
└──────────────────┘

TBSSID Parameters 位定义

说明
B0~B3TBSSID Index(传输 BSSID 索引)
B4~B7Reserved
B8~B15Co-located AP Count(同址 AP 数量)

使用场景

  • 6 GHz 频段中,AP 使用 RNR 而不是传统 Neighbor Report
  • STA 通过 RNR 发现同一物理设备上的其他 BSS
  • 用于 Multi-Link Operation(MLO)中的链路发现

交通比喻:RNR 就像 "楼内商户列表"——"这栋楼里还有星巴克(BSSID 1)、麦当劳(BSSID 2)、肯德基(BSSID 3)"。


8.49 Element ID 216:TWT(Target Wake Time)

TWT — 定义 STA 的目标唤醒时间,用于省电。

1
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 1字节   1字节   1字节        15+字节
┌────────┬──────┬────────────┬──────────────────┐
│ID=216Len │TWT Control │TWT Parameter
│ │ │ │Information
└────────┴──────┴────────────┴──────────────────┘

TWT Control 位定义

说明
B0~B5NDP Paging Indicator
B6Responder PM Mode
B7Broadcast TWT

TWT Parameter Information

子字段大小说明
Request Type2 字节请求类型(Request/Respond/Suggest/Demand)
Target Wake Time8 字节目标唤醒时间(TSF 值)
Nominal Min Wake Duration1 字节最小唤醒持续时间
TWT Wake Interval Mantissa2 字节唤醒间隔尾数
TWT Wake Interval Exponent1 字节唤醒间隔指数

TWT 唤醒间隔计算

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4
5
TWT Wake Interval = TWT Wake Interval Mantissa × 2^TWT Wake Interval Exponent (μs)

示例:
Mantissa = 512, Exponent = 10
Interval = 512 × 2^10 = 524288 μs = 约 512 ms

TWT 类型

  • Individual TWT:STA 与 AP 一对一协商的唤醒时间
  • Broadcast TWT:AP 广播的公共唤醒时间,多个 STA 共享
  • Announced TWT:STA 在唤醒时通知 AP 有数据要发送

交通比喻:TWT 就像 "闹钟设定"——"你设一个闹钟,每隔 512ms 响一次,每次响的时候醒来检查有没有新快递(缓存数据)"。


省电调度之外,还有一类内容标准无法统一规定——厂商私有扩展,交给 Vendor Specific 元素承载。

8.50 Element ID 221:Vendor Specific

Vendor Specific — 厂商自定义元素,用于非标准功能。标准原文没有规定 Vendor-specific content 的最小长度,可以为 0。

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 1字节   1字节   35字节          0+字节
┌────────┬──────┬─────────────────┬──────────────────┐
│ID=221LenOrganizationVendor-specific │
│ │ │Identifier │content │
└────────┴──────┴─────────────────┴──────────────────┘
子字段大小说明
Organization Identifier3 或 5 字节厂商标识。3 字节为标准 OUI(IEEE 分配),5 字节为 OUI + Type(厂商自行扩展的类型字段)
Vendor-specific content0+ 字节厂商自定义内容。标准未规定最小长度,可为空(0 字节),具体格式由 Organization Identifier 的拥有者定义

Organization Identifier 格式说明

  • 3 字节格式:仅包含 OUI(如 00:50:F2),Vendor-specific content 从第 1 字节开始就是厂商数据
  • 5 字节格式:OUI + OUI Type(如 00:50:F2:02),OUI Type 进一步区分同一厂商的不同用途(如 Microsoft 用 02 表示 WMM)
  • Length 字段 = Organization Identifier 长度 + Vendor-specific content 长度

常见 OUI

OUI厂商常见用途
00:50:F2MicrosoftWPA IE、WMM IE
00:90:4CBroadcomBroadcom 扩展
00:10:18BroadcomBroadcom 扩展
00:03:7FAtherosAtheros 扩展
50:6F:9AWi-Fi AllianceWi-Fi Alliance 标准扩展

WMM(Wi-Fi Multimedia) 就是通过 Vendor Specific 元素实现的(使用 5 字节 Organization Identifier):

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4
Organization Identifier: 00:50:F2:02 (Microsoft, OUI Type=WMM)
Vendor-specific content: Subtype(1字节) + 其他参数
Subtype=0x01 → WMM Parameter Element
Subtype=0x02 → WMM TSPEC Element

交通比喻:Vendor Specific 就像 "店家自定义的优惠券格式"——每家店的优惠券长得不一样,但都有店家标识(OUI)。


安全协议的补充声明由 RSNXE 承载,扩展元素的入口规则紧随其后。

8.51 Element ID 244:RSNXE

RSNXE(RSN Extension Element) — RSN 的扩展元素,用于声明 WPA3 等新安全特性的支持。

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 1字节   1字节   1~4字节(至少 1 字节)
┌────────┬──────┬──────────────────┐
│ID=244Len │RSN Extension
│ │ │Data
└────────┴──────┴──────────────────┘

RSN Extension Data 位定义

名称说明
B0Protected TWT支持受保护的 TWT
B1SAE Hash-to-Element支持 SAE Hash-to-Element
B2Protected TM支持受保护的时间测量
B3SAE-PK支持 SAE-PK(公钥认证)
B4~B7Reserved保留

使用场景

  • WPA3-SAE 使用 RSNXE 来声明支持 Hash-to-Element(替代 Hunting-and-Pecking)
  • 受保护的 TWT 需要在 RSNXE 中声明

为什么另立 RSNXE 而不是往 RSNE 里塞新位?RSNE 的 RSN Capabilities 只有 2 字节,WPA3 引入 Hash-to-Element、SAE-PK、Protected TWT 后位元几乎用尽;若改动 RSNE 格式会破坏老设备对主安全元素的解析。拆成独立元素后,新特性位往 RSNXE 尾部追加即可,RSNE 保持冻结、新旧设备互不干扰。

交通比喻:RSNXE 就像 "安全协议补充条款"——"除了主合同(RSNE)外,还支持指纹识别(SAE Hash-to-Element)和加密通信(Protected TWT)"。


8.52 Element ID 255:扩展元素入口

Element ID 255 是扩展元素的入口——它表示 "请继续读取 Element ID Extension 字段来确定具体是什么元素"。

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 1字节     1字节     1字节           变长
┌─────────┬─────────┬───────────────┬──────────┐
│ ID=255LengthElement ID │Information
│ │ │Extension │ │
└─────────┴─────────┴───────────────┴──────────┘
字段大小说明
Element ID1 字节固定为 255
Length1 字节含 Extension 字段的总长度(最小为 1,即只有 Extension 字段本身)
Element ID Extension1 字节实际的扩展元素 ID(0~255+)
Information0+ 字节扩展元素的具体数据,具体格式由 Element ID Extension 决定,可以为 0 字节

交通比喻:Element ID 255 就像 "请翻到附录"——正文写不下了(0~254 用完了),就用 255 指向附录继续写。


9 扩展元素完全手册 — Element ID 255 + Extension 0~255+

当 Element ID = 255 时,通过 Element ID Extension 字段进一步区分。扩展元素用于 802.11n/ac/ax/be 等新标准引入的功能,因为普通的 0~254 已经用完。

本节收录两部分:一是 IEEE 802.11-2024 Table 9-130 中已分配的扩展元素(含 HE/WUR/EDMG/DMG 等);二是 802.11be-2024 修正案(WiFi 7)引入的 EHT/MLO 元素——802.11be 作为独立修正案发布、尚未并入 802.11-2024 正文,其 Extension 编号与 802.11-2024 的空位一一对应,故 9.9.4/9.9.5 单独标注「802.11be」。Reserved 及大量冷门已分配元素从略,从略清单见 9.9.6 末尾。

交通比喻:如果把 §9.8 的每个 Element 比作路边的一块块站牌——SSID 是站名、Supported Rates 是限速牌——那么每个帧字段就是站牌上的一行路标,而 Element ID 255 就像站牌右下角的「请见背面」:正面写满了,翻到扩展页继续读。


9.1 Extension 1~10:FILS 与基础扩展

Extension 1:Association Delay Info

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 1字节    1字节     1字节         2字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬────────────────┐
│ID=255LenExt ID=1Association
│ │ │ │Delay
└─────────┴────────┴─────────────┴────────────────┘
字段大小说明
Association Delay2 字节预计关联延迟(单位:TU)

AP 在 Probe Response 中告知 STA 预计的关联延迟时间,帮助 STA 选择最佳 AP。


Extension 2:FILS Request Parameters

FILS(Fast Initial Link Setup) 是 802.11ai 定义的快速初始链路建立机制,目标是将关联时间从数百毫秒缩短到几十毫秒。

1
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 1字节    1字节     1字节          变长
┌─────────┬────────┬──────────────┬──────────────────┐
│ID=255LenExt ID=2 │FILS Request
│ │ │ │Data
└─────────┴────────┴──────────────┴──────────────────┘

使用场景

  • STA 在 Probe Request 中包含 FILS Request Parameters
  • AP 在 Probe Response 中回复 FILS Indication Element
  • 用于加速认证和关联过程

Extension 4:FILS Session

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 1字节    1字节     1字节         8字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬────────────────┐
ID=255 │Len │Ext ID=4 │FILS Session │
│ │ │ │ │
└─────────┴────────┴─────────────┴────────────────┘
字段大小说明
FILS Session8 字节FILS 会话标识符,用于防重放

Extension 5:FILS HLP Container

HLP = Higher Layer Protocol。FILS HLP Container 在认证过程中携带高层协议数据(如 DHCP、ARP),实现 "认证 + 获取 IP" 的并行处理。


Extension 6:FILS IP Address Assignment

在 FILS 认证过程中,AP 可以直接分配 IP 地址给 STA,省去 DHCP 过程。

传统流程要串行完成「认证 → 关联 → 四次握手 → DHCP → 拿 IP」,每一步都是独立的空口往返。FILS 用两招打破串行:HLP Container 把 DHCP/ARP 报文塞进认证帧里并行传递,认证与拿 IP 同步进行;Extension 6 更让 AP 在认证时直接下发 IP、彻底免去 DHCP。认证本身再以哈希指纹压缩握手帧数,关联时间才从数百毫秒压到几十毫秒。


Extension 9:FTM Synchronization Information

FTM = Fine Timing Measurement。用于时间同步和测距。

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 1字节    1字节     1字节         4字节      1字节       1字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬──────────┬───────────┬──────────┐
│ID=255LenExt ID=9 │TSF │TSF RateReserved
│ │ │ │Offset │ │ │
└─────────┴────────┴─────────────┴──────────┴───────────┴──────────┘

Extension 10:Extended Request

Extended Request 用于请求扩展元素(而不是普通的 Tag 元素)。

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 1字节    1字节     1字节          1字节    1字节    ...
┌─────────┬────────┬──────────────┬────────┬────────┬───────┐
│ID=255LenExt ID=10Ext ID │Ext ID │ ... │
│ │ │ │ 12 │ │
└─────────┴────────┴──────────────┴────────┴────────┴───────┘

9.2 Extension 16~93:服务发现与安全

Extension 16:Service Hash

用于 ANQP(Access Network Query Protocol)服务发现。为什么用哈希而非明文服务名?ANQP 查询里只携带服务名的哈希指纹——既避免在空口明文泄露完整服务名称,又把变长服务名压缩成定长值,减少 Probe/ANQP 帧开销。

Extension 17:CDMG Capabilities

CDMG(中国毫米波,802.11aj)能力声明——Extension 17 是 CDMG 能力元素,而非「CMC」;连接能力类的元素见 9.8.43 Extended Capabilities 位图。

Extension 93:Anti-Clogging Token Container

SAE(WPA3)的防洪泛机制——AP 要求 STA 返回 Cookie 证明其 IP 地址真实性。注意该元素的 Extension 号为 93(Extension 24 是 Enhanced Beam Tracking,属 802.11ad 波束跟踪,从略)。


9.3 Extension 35~59:HE (802.11ax) 核心元素

802.11ax(WiFi 6/6E)引入的扩展元素,是当前最常用的扩展元素组。


Extension 35:HE Capabilities

HE Capabilities 是 802.11ax 的核心能力元素,声明 STA 的 HE 能力。

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 1字节    1字节     1字节         6字节        11字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬────────────┬────────────────┐
ID=255 │Len │Ext ID=35 │HE MAC │HE PHY │
│ │ │ │Capabilities│Capabilities │
│ │ │ │InfoInfo
└─────────┴────────┴─────────────┴────────────┴────────────────┘

续: 变长 变长
┌──────────────────────┬──────────────────────────┐
│Supported HE-MCS │PPE Thresholds │
and NSS Set │(可选) │
└──────────────────────┴──────────────────────────┘

读这张图抓两段:前 6 字节 HE MAC Capabilities 管省电/分段/聚合,后 11 字节 HE PHY Capabilities 管带宽/前导码打孔/MCS,末尾 PPE 阈值是可选尾巴。

子字段大小说明
HE MAC Capabilities Info6 字节MAC 层能力(48 位)
HE PHY Capabilities Info11 字节PHY 层能力(可变位数)
Supported HE-MCS and NSS Set2~12 字节支持的 MCS 和空间流数(每 2 字节编码一个带宽的 MCS-NSS 对)
PPE Thresholds0+ 字节(可选)PPE 阈值(用于编码选择)。STA 声明支持 PPE 时才有,否则不存在(0 字节)

HE MAC Capabilities 关键位

能力说明
B1TWT Requester支持 TWT 请求
B2TWT Responder支持 TWT 响应
B3Fragmentation分段能力
B4~B5Max Frag MSDU最大分段 MSDU 数
B6~B7Trigger Frame MAC PaddingTrigger 帧 MAC 填充(0/4/8 字节)
B8Multi-TID Aggregation RX多 TID 聚合接收
B9~B11HE Link AdaptationHE 链路自适应
B12All ACK全部确认
B13A-MSDU FragmentationA-MSDU 分段
B14~B17BSR缓冲区状态报告
B18Broadcast TWT广播 TWT
B19QoS Data with A-MSDUQoS 数据 A-MSDU
B20~B22A-MSDU FragmentationA-MSDU 分段
B23UL MU上行 MU 能力

HE PHY Capabilities 关键位

能力说明
B1~B6Channel Width支持的信道宽度(20/40/80/160 MHz)
B7~B12Preamble Puncturing前导码打孔能力
B13~B17Device Class设备类别
B18LDPCLDPC 编码
B19~B21HE SU PPDUHE SU PPDU 能力
B22~B24Doppler多普勒能力
B25~B29Max HE-LTF最大 HE-LTF 数
B30~B33HE ER SU PPDUHE ER SU PPDU
B34~B36PPE ThresholdsPPE 阈值
B41~B45NDP Max NSTSNDP 最大 NSTS
B55~B60HE MU PPDUHE MU PPDU
B66~B71Triggered CQI Feedback触发 CQI 反馈
B72~B74Partial Bandwidth部分带宽
B93~B97Beamformee STS波束成形接收 STS
B98SU BeamformerSU 波束成形
B99SU BeamformeeSU 波束成形接收
B100MU BeamformerMU 波束成形
B101MU BeamformeeMU 波束成形接收

为什么 MAC 与 PHY 要切成两段?因为 802.11ax 一口气引入了 OFDMA、MU-MIMO、BSS Color、TWT 等大量特性,单一能力位图装不下;分层切分让 MAC 层省电/分段与 PHY 层带宽/打孔互不干扰,未来新特性只需扩展对应段、不必整体重编号。

交通比喻:HE Capabilities 就像 "第六代汽车规格表"——"支持自动驾驶(TWT)、支持编队行驶(MU-MIMO)、支持多车道并行(160 MHz)、支持智能调度(Trigger Frame)"。


Extension 36:HE Operation

AP 声明 802.11ax 的操作参数。

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4
5
 1字节    1字节     1字节         3字节         变长
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────────┐
│ID=255LenExt ID=36 │HE Operation │BSS Color
│ │ │ │ParametersChange
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────────┘

HE Operation Parameters 关键字段

字段大小说明
BSS Color6 位BSS 颜色标识(0~63),用于空间复用
Default PE Duration3 位默认包扩展持续时间
TWT Required1 位是否要求 TWT
TXOP Duration RTS Threshold7 位TXOP 持续时间 RTS 阈值
VHT Operation Info Present1 位是否包含 VHT 操作信息
Co-Hosted BSS1 位是否共址 BSS
ER SU Disable1 位是否禁用 ER SU

BSS Color 机制

  • 每个 BSS 分配一个 6 位的颜色标识(0~63)
  • STA 通过 BSS Color 快速区分帧来自本 BSS 还是邻近 BSS
  • 如果两个邻近 BSS 的 BSS Color 相同,会发生 "颜色冲突",需要重新分配
  • BSS Color Change Announcement 元素用于通知颜色变更

交通比喻:BSS Color 就像 "出租车颜色"——北京的出租车是黄色的,上海的是绿色的,你在远处就能快速区分。


Extension 37:UORA Parameter Set

UORA(Uplink OFDMA Random Access)参数——定义 STA 使用 OFDMA 随机接入的参数。

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 1字节    1字节     1字节         1字节         1字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬────────────────┐
│ID=255LenExt ID=37 │OBO │SBO │
│ │ │ │(OFDMA │(Subchannel
│ │ │ │Back-Off) │Based OFDMA) │
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴────────────────┘

Extension 38:MU EDCA Parameter Set

MU EDCA 是 802.11ax 中为上行 MU 传输优化的 EDCA 参数。

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 1字节    1字节     1字节         4字节×4
┌─────────┬────────┬─────────────┬──────────────────────────────┐
ID=255 │Len │Ext ID=38 │MU EDCA AC_BE/BK/VI/VO Params│
└─────────┴────────┴─────────────┴──────────────────────────────┘

MU EDCA 与普通 EDCA 的区别

  • 普通 EDCA:STA 在每次 TXOP 后重置竞争窗口
  • MU EDCA:STA 在收到 Trigger Frame 后,使用更大的竞争窗口(避免所有 STA 同时竞争)
  • MU EDCA 参数通常比普通 EDCA 更 "保守"(更大的 CW、更长的 AIFSN)

每个 MU EDCA AC 参数(4 字节)

子字段大小说明
MU EDCA Timer1 字节MU EDCA 计时器(4 TU 单位)
ECWmin4 位最小竞争窗口指数
ECWmax4 位最大竞争窗口指数
AIFSN4 位仲裁帧间间隔数

交通比喻:MU EDCA 就像 "集体活动后的冷静期"——大家一起出发(Trigger Frame)后,先等一会儿再重新排队,避免所有人都挤在一起。


Extension 39:Spatial Reuse Parameter Set

空间复用参数——允许 STA 在检测到邻近 BSS 的信号时,降低自己的功率进行并行传输。

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 1字节    1字节     1字节         1字节         1字节       1字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬───────────┬──────────┐
│ID=255LenExt ID=39 │SR ControlNon-SRG │SRG │
│ │ │ │ │OBSS_PD │OBSS_PD │
│ │ │ │ │Max OffsetMax Offset
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴───────────┴──────────┘

空间复用的核心思想

  • 如果 STA 检测到邻近 BSS 的信号强度低于某个阈值(OBSS_PD Max),就可以降低自己的发射功率进行并行传输
  • SRG(Spatial Reuse Group)OBSS_PD Max:同组 BSS 的阈值
  • Non-SRG OBSS_PD Max:不同组 BSS 的阈值
  • 这提高了密集部署环境中的频谱效率

交通比喻:空间复用就像 "低声交谈"——如果隔壁桌的声音很小(信号弱),你就可以小声说话而不互相干扰。


Extension 42:BSS Color Change Announcement

AP 宣布 BSS Color 变更。

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 1字节    1字节     1字节         1字节         1字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬────────────────┐
│ID=255LenExt ID=42New BSS │Color Change
│ │ │ │ColorCount
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴────────────────┘
字段大小说明
New BSS Color1 字节新的 BSS 颜色(低 6 位有效)
Color Change Count1 字节距离颜色变更的 TBTT 数

Extension 41:NDP Feedback Report Parameter Set

NDP(Null Data Packet)反馈报告参数,用于波束成形。

Extension 47:HE BSS Load

HE 版本的 BSS 负载报告,比普通 BSS Load 多了 STA 计数和空间流利用率。

Extension 59:HE 6 GHz Band Capabilities

6 GHz 频段的 HE 能力,用于 WiFi 6E。


9.4 Extension 106~135:EHT (802.11be) 核心元素

802.11be(WiFi 7)引入的扩展元素,支持 320 MHz 带宽、4096-QAM、MLO 等新特性。


Extension 108:EHT Capabilities

EHT Capabilities 是 802.11be 的核心能力元素。

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 1字节    1字节     1字节         2字节         变长
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────────┐
ID=255 │Len │Ext ID=108 │EHT MAC │EHT PHY │
│ │ │ │Capabilities │Capabilities │
│ │ │ │InfoInfo
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────────┘

续: 2~12字节 0+字节(可选)
┌──────────────────────┬──────────────────────────┐
│Supported EHT-MCS │EHT PPE Thresholds │
and NSS Set │(可选) │
└──────────────────────┴──────────────────────────┘

读这张图与 HE Capabilities 同构:EHT MAC Capabilities 管链路 / MU 能力,EHT PHY Capabilities 管 320 MHz 与 4096-QAM,末尾 MCS-NSS 与 PPE 阈值收尾——延续 HE 的分层切法,让 WiFi 7 新增能力按层扩展、不必重排字段。

EHT MAC Capabilities 关键位

能力说明
B0EHT-MCS and NSSMCS 和空间流支持
B1SU BeamformerSU 波束成形发送
B2SU BeamformeeSU 波束成形接收
B3MU BeamformerMU 波束成形发送
B4MU BeamformeeMU 波束成形接收
B5~B9Beamformee NSTS波束成形接收 NSTS
B10~B12Sounding Dimensions探测维度
B13NDP Max NSTSNDP 最大 NSTS
B14~B16Partial Bandwidth部分带宽
B17~B21Triggered SU Beamforming Feedback触发 SU 波束成形反馈
B22~B26Triggered MU Beamforming Feedback触发 MU 波束成形反馈
B27Triggered CQI Feedback触发 CQI 反馈
B28Partial Bandwidth DL MU-MIMO部分带宽 DL MU-MIMO
B29Partial BW UL MU-MIMO部分带宽 UL MU-MIMO
B30EHT MU PPDU with 4x EHT-LTFEHT MU PPDU 4x EHT-LTF

EHT PHY Capabilities 关键位

能力说明
B0~B1EHT SU PPDUEHT SU PPDU 支持(320 MHz、160 MHz)
B2~B5EHT-MCS 15支持 EHT-MCS 15(4096-QAM)
B6~B9EHT DL MU-MIMODL MU-MIMO 支持
B10~B13EHT UL MU-MIMOUL MU-MIMO 支持
B14~B17NDP Max NSTSNDP 最大 NSTS
B18~B20Partial BW DL MU-MIMO部分带宽 DL MU-MIMO
B21~B23Partial BW UL MU-MIMO部分带宽 UL MU-MIMO
B24~B27EHT SU PPDU 2x EHT-LTFEHT SU PPDU 2x EHT-LTF
B28EHT PPDU with 4x EHT-LTFEHT PPDU 4x EHT-LTF

交通比喻:EHT Capabilities 就像 "第七代超跑规格表"——"支持 16 车道并行(320 MHz),支持超高清传输(4096-QAM),支持多车编队(MLO),支持智能避障(前导码打孔)"。


Extension 106:EHT Operation

AP 声明 802.11be 的操作参数。

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 1字节    1字节     1字节         1字节         变长
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────────┐
ID=255 │Len │Ext ID=106 │EHT Operation│EHT MCS and NSS │
│ │ │ │InfoSet
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────────┘

EHT Operation Info

字段大小说明
Channel Width3 位0=20 MHz, 1=40 MHz, 2=80 MHz, 3=160 MHz, 4=320 MHz
Channel Center Freq Seg08 位中心频率段 0
Channel Center Freq Seg18 位中心频率段 1
Disregard1 位忽略标志
EHT Default PE Duration3 位默认包扩展持续时间
Group Addressed BU Indication1 位组地址 BU 指示

Extension 107:Multi-Link

MLO(Multi-Link Operation)是 802.11be 最重要的新特性——允许 STA 同时使用多个链路。

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 1字节    1字节     1字节         2字节         1字节       6字节
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬───────────┬──────────┐
│ID=255LenExt ID=107Multi-LinkCommon │MLD MAC │
│ │ │ │ControlInfoAddress
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴───────────┴──────────┘

续: 1+字节(至少 1Per-STA Profile
┌──────────────────────────────────┐
Per-STA Profile(s) │
└──────────────────────────────────┘

读这张图抓两点:Multi-Link Control 定类型与 TID 映射,MLD MAC Address 标识多链路设备本体,后面每个 Per-STA Profile 对应一条链路的完整能力与操作参数——一份元素打包了整台多链路设备的全部链路参数。

Multi-Link Control 关键位

名称说明
B0~B1Multi-Link Control Type0=Probe Request, 1=Reassoc Req, 2=Reassoc Resp
B2~B5Reserved保留
B6TID-To-Link MappingTID 到链路映射支持
B7Frequency Separation频率分离
B8~B10AARAAR 支持

Per-STA Profile: 每个链路有一个 Per-STA Profile,包含:

  • Link ID(链路 ID)
  • STA MAC Address(该链路上的 MAC 地址)
  • HT/VHT/HE/EHT Capabilities(该链路的能力)
  • HT/VHT/HE/EHT Operation(该链路的操作参数)

MLO 工作模式

  • STR(Simultaneous Transmit and Receive):多链路同时收发
  • NSTR(Non-STR):多链路不能同时收发
  • eMLSR(Enhanced Multi-Link Single Radio):单射频多链路监听

交通比喻:MLO 就像 "多通道快递"——你可以同时走高速公路(6 GHz)和国道(5 GHz),快递(数据)根据类型走不同的通道,一个堵了另一个继续走。


Extension 109:TID-To-Link Mapping

定义 TID(Traffic Identifier)到链路的映射关系。

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 1字节    1字节     1字节         1字节         变长
┌─────────┬────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────────┐
│ID=255LenExt ID=109Mapping │TID-to-Link
│ │ │ │Switch TimeMapping Data
└─────────┴────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────────┘
字段大小说明
Mapping Switch Time1 字节映射切换时间(TU)
TID-to-Link Mapping Data变长每个 TID 对应的链路位图

映射模式

  • 默认映射:所有 TID 映射到所有链路
  • 显式映射:每个 TID 指定映射到哪些链路

交通比喻:TID-To-Link Mapping 就像 "快递分拣规则"——"语音通话走高速公路(Link 0),视频走国道(Link 1),文件传输两条路都走"。


Extension 113:QoS Characteristics

声明一条流量流的 QoS 特征(方向、延迟上限、吞吐等参数),供 AP 在 MLO 中做流量调度与准入判断——AP 先知道流的延迟 / 吞吐诉求,才能把它映射到合适的链路。

Extension 135:Bandwidth Indication

声明信道带宽、中心频率以及可选的打孔子信道:Bandwidth Indication Information 字段与 EHT Operation 的 Operation Information 同构,Disabled Subchannel Bitmap 标记被前导码打孔禁用的子信道,供 320 MHz 部署时告知对端实际可用频谱。


核心能力与操作参数之外,MLO 省电、链路识别与 AID 点名等辅助元素由本节收尾。

9.5 Extension 110~141:EHT MLO 其余元素

Extension 110:Multi-Link Traffic Indication

MLO 省电用——AP 用位图指示每个链路上为 STA 缓存的流量状态,STA 据此决定要不要在某条链路上醒来。就像快递站按车道各挂一块「待取件看板」:高速公路(6 GHz)看板亮着、国道(5 GHz)看板空着,你就只去有货的车道取件,省得每条车道都跑一趟。

Extension 133:MLO Link Info

携带在单播管理帧里,用 Link ID Bitmap(2 字节)标识目标 STA 当前在哪条链路上工作,告诉对端「这帧是发给哪个链路上的 STA 的」。如果说 Multi-Link 元素是「总店招牌」,MLO Link Info 就是贴在包裹上的「收货门牌号」——一眼看清这帧该送到哪条链路的收件人手上。

Extension 134:AID Bitmap

AP 用位图列举一组 AID:Partial AID Bitmap 最多 2008 位,位 N 置 1 表示 AID=N 的 STA 在名单内,Bitmap Offset 压缩前置全 0 位。用于 Link Recommendation 帧等多链路场景,一次点名一组 STA。

Extension 141:TWT Information Extension

TWT 元素(Element ID 216)在 802.11be 下的扩展:Control 字段 + B-TWT Info,携带广播 TWT 相关的补充调度信息。就像闹钟设定里的「附加响铃规则」——基础 TWT 定好几点响,扩展信息再补充群组响铃的细节。


9.6 Extension 完整索引表

以下是 IEEE 802.11-2024 Table 9-130 所有已分配扩展元素的完整索引,并叠加 802.11be-2024 修正案(WiFi 7)引入的 EHT/MLO 元素(标注「802.11be」)。§9.9.1~9.9.5 已展开详述的元素在「详略」列标注「详」,未展开的冷门元素仅列名称——这是本手册的覆盖边界。

Extension名称来源 / 详略
0Reserved
1Association Delay Info802.11ai 详
2FILS Request Parameters802.11ai 详
3FILS Key Confirmation802.11ai
4FILS Session802.11ai 详
5FILS HLP Container802.11ai 详
6FILS IP Address Assignment802.11ai 详
7Key Delivery802.11ai
8Wrapped Data802.11ai
9FTM Synchronization Information802.11mc 详
10Extended Request802.11 详
11Estimated Service Parameters Inbound802.11
12FILS Public Key802.11ai
13FILS Nonce802.11ai
14Future Channel Guidance802.11
15Service Hint802.11
16Service Hash802.11 详
17CDMG Capabilities802.11aj 详
18Dynamic Bandwidth Control802.11aj
19CDMG Extended Schedule802.11aj
20SSW Report802.11ad
21Cluster Probe802.11ad
22Extended Cluster Report802.11ad
23Cluster Switch Announcement802.11ad
24Enhanced Beam Tracking802.11ad
25SPSH Report802.11ad
26Clustering Interference Assessment802.11ad
27CMMG Capabilities802.11aj
28CMMG Operation802.11aj
29CMMG Operating Mode Notification802.11aj
30CMMG Link Margin802.11aj
31CMMG Link Adaptation Acknowledgment802.11aj
32Diffie-Hellman Parameter802.11
33Password identifier802.11
34GLK-GCR Parameter Set802.11
35HE Capabilities802.11ax 详
36HE Operation802.11ax 详
37UORA Parameter Set802.11ax 详
38MU EDCA Parameter Set802.11ax 详
39Spatial Reuse Parameter Set802.11ax 详
40GAS Extension802.11
41NDP Feedback Report Parameter Set802.11ax 详
42BSS Color Change Announcement802.11ax 详
43Quiet Time Period802.11ax
44Vendor Specific Request802.11
45ESS Report802.11
46OPS802.11
47HE BSS Load802.11ax 详
48WUR Capabilities802.11ba
49WUR Operation802.11ba
50WUR Mode802.11ba
51WUR Discovery802.11ba
52Max Channel Switch Time802.11
53Estimated Service Parameters Outbound802.11
54OCI802.11
55Multiple BSSID Configuration802.11ax
56Non-Inheritance802.11ax
57Known BSSID802.11ax
58Short SSID List802.11ax
59HE 6 GHz Band Capabilities802.11ax 详
60UL MU Power Capabilities802.11ax
61EDMG Capabilities802.11ay
62EDMG Operation802.11ay
63EDMG Extended Schedule802.11ay
64EDMG Channel Measurement Feedback802.11ay
65EDMG Group ID Set802.11ay
66EDMG BRP Request802.11ay
67EDMG Training Field Schedule802.11ay
68EDMG Partial Sector Level Sweep802.11ay
69MIMO Setup Control802.11ay
70MIMO Poll Control802.11ay
71MIMO Feedback Control802.11ay
72MIMO Selection Control802.11ay
73EDMG Flow Control Extension Configuration802.11ay
74QoS-TU802.11
75Unsolicited Block Ack Extension802.11
76SAR Configuration802.11
77TDD Slot Structure802.11ay
78TDD Slot Schedule802.11ay
79TDD Route802.11ay
80Digital BF Feedback802.11ay
81TDD Bandwidth Request802.11ay
82TDD Synchronization802.11ay
83EDMG Wide Bandwidth Channel Switch802.11ay
84DMG Discovery Assistance802.11ay
85Extended Link Measurement802.11
86DMG STA Directional Transmit Activity Report802.11ay
87WUR PN Update802.11ba
88MSCS Descriptor802.11
89TCLAS Mask802.11
90Supplemental Class 2 Capabilities802.11
91OCT Source802.11
92Rejected Groups802.11
93Anti-Clogging Token Container802.11 详
94Secure HE-LTF Parameters802.11ax
95ISTA Passive TB Ranging Measurement Report802.11az
96RSTA Passive TB Ranging Measurement Report802.11az
97Passive TB Ranging LCI Table802.11az
98ISTA Availability Window802.11az
99RSTA Availability Window802.11az
100PASN Parameters802.11az
101Ranging Parameters802.11az
102Direction Measurement Results802.11az
103Multiple AOD Feedback802.11az
104Multiple Best AWV ID802.11az
105LOS Likelihood802.11az
106EHT Operation802.11be 详
107Multi-Link802.11be 详
108EHT Capabilities802.11be 详
109TID-To-Link Mapping802.11be 详
110Multi-Link Traffic Indication802.11be 详
111EBCS Parameters802.11ax
112EBCS TIM802.11ax
113QoS Characteristics802.11be 详
114AKM Suite Selector802.11
115DMG OCB802.11ad
116Originator Preferred MCS802.11
117~132Reserved
133MLO Link Info802.11be 详
134AID Bitmap802.11be 详
135Bandwidth Indication802.11be 详
136Known STA Identification802.11
137Non-AP STA Regulatory Connectivity802.11
138~140Reserved
141TWT Information Extension802.11be 详
142TWT Constraint Parameters802.11ax
143Tunneled PASN802.11az
144~255Reserved

WUR(Wake-up Radio,802.11ba) 是面向电池供电 IoT 设备的低功耗唤醒机制:主 802.11 射频可彻底休眠,只留一个微功耗伴随接收机监听唤醒包。Extension 48~51 依次承载 WUR 能力声明、AP 侧操作参数、STA 休眠 / 唤醒周期协商与 WUR 发现广播,Extension 87(WUR PN Update)负责唤醒帧序列号的防重放更新。

EDMG(Enhanced Directional Multi-Gigabit,802.11ay) 是 60 GHz 频段 DMG(802.11ad)的增强版,靠信道聚合(最高 8.64 GHz)与 MIMO(最多 8 流)把吞吐推到约 100 Gbps。Extension 61~63 依次声明 EDMG 能力、操作参数与扩展调度;64~86 承载波束细化(BRP)、MIMO 建立与 TDD 时隙调度等毫米波特有的链路管理。

测距类(802.11az) 把 WiFi 定位从 802.11mc 的逐对 FTM 扩展为一对多的触发式测距,AP 一次调度多个 STA 同步往返计时。Extension 95~97 承载被动触发测距(TB Ranging)的测量报告与 LCI 表,98~99 声明发起方(ISTA)/响应方(RSTA)的可用窗口,100~105 覆盖 PASN 安全参数、测距参数协商、到达角(AOD)反馈与 LOS 概率。

范围说明:本手册在 §9.9.1~9.9.5 展开详述了 FILS(110)、服务发现(16/17)、安全(93)、HE(3559)与 EHT/MLO(106141)等最常用元素,WUR(4851/87)、EDMG(6186)与测距类(95105)如上简述;其余已分配元素——CDMG/CMMG 毫米波类(18~31)等冷门元素——仅在此索引列名,不逐一展开字段格式。需要这些冷门元素的字段定义时,请查阅 802.11-2024 原文对应小节(9.4.2.x)。


10 本章总结

机制作用交通比喻
EDCA不同优先级的流量获得不同的接入机会急救车优先通行
TXOP获得信道后可以连续传输的时间绿灯持续时间
Frame Control帧的 "身份证",标识类型和属性快递单品类标签
Management Frame网络管理(发现、认证、关联、漫游)行政公文
Control Frame信道协调(RTS/CTS/ACK/BlockACK)交通信号灯
Data Frame用户数据传输货运卡车
Extension FrameDMG/S1G 扩展特种车辆
Tag Element管理帧的 "标签贴纸",携带各种参数信息标签
扩展元素扩展标签(HE/EHT 等新特性)新增信息标签

核心认知

  1. 每一代都在解决前一代的具体缺陷——这不是随机演进,而是有明确因果关系的进化链
  2. MAC 和 PHY 协同演进——物理层提供更高的原始速率,MAC 层提高实际效率
  3. 帧格式是协议的骨架——理解了帧格式,就理解了协议的核心
  4. Tag 元素是协议的血肉——每种能力、每种参数,都通过 Tag 元素传递
  5. QoS 是实际部署的关键——峰值速率不等于用户体验,优先级管理决定服务质量

附录:术语对照表

缩写全称中文
AIDAssociation ID关联标识
AIFSArbitration IFS仲裁帧间隔
A-MPDUAggregate MPDU聚合 MPDU
A-MSDUAggregate MSDU聚合 MSDU
BSSBasic Service Set基本服务集
BSSIDBSS IdentifierBSS 标识
CWContention Window竞争窗口
DCFDistributed Coordination Function分布式协调功能
DSDistribution System分布式系统
EDCAEnhanced Distributed Channel Access增强分布式信道接入
EHTExtremely High Throughput极高吞吐量(802.11be)
FCSFrame Check Sequence帧校验序列
HEHigh Efficiency高效率(802.11ax)
HTHigh Throughput高吞吐量(802.11n)
IEInformation Element信息元素
MACMedium Access Control媒体接入控制
MCSModulation and Coding Scheme调制编码方案
MPDUMAC Protocol Data UnitMAC 协议数据单元
MSDUMAC Service Data UnitMAC 服务数据单元
NAVNetwork Allocation Vector网络分配向量
OFDMAOrthogonal Frequency Division Multiple Access正交频分多址
PHYPhysical Layer物理层
QoSQuality of Service服务质量
RAReceiver Address接收方地址
RSNERobust Security Network Element鲁棒安全网络元素
SIFSShort IFS短帧间隔
SSIDService Set Identifier服务集标识
STAStation
TATransmitter Address发送方地址
TIMTraffic Indication Map流量指示图
TIDTraffic Identifier流量标识
TSFTiming Synchronization Function定时同步功能
TXOPTransmission Opportunity传输机会
TWTTarget Wake Time目标唤醒时间
VHTVery High Throughput甚高吞吐量(802.11ac)

全系列回顾

从 1997 年的小镇十字路口,到 2024 年的多维交通网络,WiFi 协议经历了 27 年的演进:

年份标准核心突破速率交通比喻
1997802.11CSMA/CA 基础2 Mbps小镇十字路口
1999802.11b/aCCK/OFDM11/54 Mbps双车道 / 快速路
2003802.11gOFDM 兼容54 Mbps快速路铺到老城区
2009802.11nMIMO + 40MHz600 Mbps立交桥
2013802.11ac256-QAM + MU-MIMO6.93 Gbps超级高速
2020802.11axOFDMA + BSS Coloring9.6 Gbps智能交通
2024802.11beMLO + 4096-QAM46 Gbps多维交通网络