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 | CWmin | CWmax |
|---|---|---|---|---|---|
| AC_VO | Voice(语音) | VoIP、通话 | 最高 | 3 | 7 |
| AC_VI | Video(视频) | 视频流、视频会议 | 高 | 7 | 15 |
| AC_BE | Best Effort(尽力而为) | 网页浏览、邮件 | 中 | 15 | 1023 |
| AC_BK | Background(后台) | 文件下载、备份 | 最低 | 15 | 1023 |
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:
AIFS(Arbitration Interframe Space):
AIFS[AC] = SIFS + AIFSN[AC] × Slot Time
| AC | AIFSN | AIFS (OFDM) |
|---|---|---|
| AC_VO | 2 | 34 μs |
| AC_VI | 2 | 34 μs |
| AC_BE | 3 | 43 μs |
| AC_BK | 7 | 79 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_VO | 2.080 ms(可以发多个语音帧) |
| AC_VI | 4.096 ms(可以发多个视频帧) |
| AC_BE | 0(单帧,无 TXOP) |
| AC_BK | 0(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 | STA ──[Data]──►AP (SIFS) |
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 | CWmin = 2^ECWmin - 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 4字节 4字节 4字节 4字节 |
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 | B0 B3│B4│B5 B6│B7│ B0 B3│B4 B7│ 2字节 |
| 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) |
| ACI | AC 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:
| AC | ACM | 说明 |
|---|---|---|
| AC_VO | 1(必须申请) | 保护语音质量,防止滥用 |
| AC_VI | 0 或 1 | 视频会议通常需要申请 |
| AC_BE | 0 | 普通数据不需要申请 |
| AC_BK | 0 | 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。
1 | 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 |
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 | 位 | 说明 |
|---|---|---|
| Traffic Type | B0 | 0 = 不规则(非周期),1 = 规则(周期) |
| TSID | B1~B4 | Traffic Stream ID (0~15) |
| Direction | B5~B6 | 00 = 上行,10 = 下行,01 = 直连,11 = 双向 |
| Access Policy | B7~B8 | 00 = 保留,10=EDCA,01=HCCA(DMG 为 SPCA),11=HEMM(HCCA+EDCA 混合,DMG 为 SEMM) |
| Aggregation | B9 | 0 = 不聚合,1 = 聚合 |
| APSD | B10 | 0 = 不使用,1 = 使用省电 |
| User Priority | B11~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。
1 | MU EDCA Parameter Set 元素(Element ID Extension 38,Element ID = 255): |
争用降级的效果:
| 参数 | 正常 EDCA (AC_BE) | MU EDCA (AC_BE) |
|---|---|---|
| AIFSN | 3 | 7~15 |
| ECWmin | 4 (CWmin=15) | 5~15 |
| ECWmax | 10 (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 |
|---|---|
| 802.11e | IEEE 标准(2005),定义了 EDCA + HCCA + TSPEC + Block ACK |
| WMM | Wi-Fi Alliance 认证,只实现了 EDCA 部分 |
| WMM-PS | WMM 省电模式(U-APSD) |
| WMM-SA | WMM 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):
| AC | CWmin | CWmax | AIFSN | TXOP Limit (OFDM) |
|---|---|---|---|---|
| AC_BK | aCWmin (15) | aCWmax (1023) | 7 | 0(单帧) |
| AC_BE | aCWmin (15) | aCWmax (1023) | 3 | 0(单帧) |
| AC_VI | (aCWmin+1)/2-1 (7) | aCWmin (15) | 2 | 6.016 ms / 4.096 ms |
| AC_VO | (aCWmin+1)/4-1 (3) | (aCWmin+1)/2-1 (7) | 2 | 3.264 ms / 2.080 ms |
注意:ACI(AC Index)和 AC 的映射:
| ACI | AC | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | AC_BE | Best Effort |
| 1 | AC_BK | Background |
| 2 | AC_VI | Video |
| 3 | AC_VO | Voice |
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。
1 | 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 |
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 Control | 2 字节 | 帧类型、子类型、各种标志位 |
| Duration/ID | 2 字节 | NAV 值或 AID(用于 PS-Poll) |
| Address 1 | 6 字节 | 接收地址(RA) |
| Address 2 | 6 字节 | 发送地址(TA) |
| Address 3 | 6 字节 | 用途取决于帧类型(BSSID/DA/SA) |
| Sequence Control | 2 字节 | 分段号 + 序列号 |
| Address 4 | 0 或 6 字节 | 仅在 Data 帧 To DS=1 & From DS=1 时存在 |
| QoS Control | 0 或 2 字节 | 仅在 QoS 数据帧中存在 |
| HT Control | 0 或 4 字节 | 仅在 +HTC=1 时存在 |
| Frame Body | 0~7951 字节 | 有效载荷(数据或管理信息元素) |
| FCS | 4 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。
1 | B0 B1│B2 B3│B4 B5 B6 B7│ B8 │ B9 │ B10│ B11│ B12│ B13│ B14│ B15│ |
| 子字段 | 位 | 说明 |
|---|---|---|
| Protocol Version | B0~B1 | 协议版本,固定为 0(PV1 为 1) |
| Type | B2~B3 | 帧类型:00 = 管理,01 = 控制,10 = 数据,11 = 扩展 |
| Subtype | B4~B7 | 帧子类型(见下方完整表格)。Data 帧中 B7 是 QoS 标志 |
| To DS | B8 | 1 = 发往分布式系统(AP) |
| From DS | B9 | 1 = 来自分布式系统(AP) |
| More Fragments | B10 | 1 = 还有后续分段 |
| Retry | B11 | 1 = 这是重传帧 |
| Power Management | B12 | 1 = 发送端将进入省电模式 |
| More Data | B13 | 1=AP 缓存了更多数据给该 STA |
| Protected Frame | B14 | 1=Frame Body 已加密 |
| +HTC | B15 | 1 = 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 | Bit15 | Bit14 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0~32767 | 0 | 0 | Duration 值(微秒),用于 NAV 设置 |
| 32768~49151 | 1 | 0 | 保留 |
| 49152~65535 | 1 | 1 | AID(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 DS | From DS | Addr 1 | Addr 2 | Addr 3 | Addr 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | RA=DA | TA=SA | BSSID | 无 |
| 0 | 1 | RA=DA | TA=BSSID | SA | 无 |
| 1 | 0 | RA=BSSID | TA=SA | DA | 无 |
| 1 | 1 | RA | TA | DA | SA |
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 |
|---|---|---|
| 00 | Management(管理帧) | 网络管理:发现、认证、关联 |
| 01 | Control(控制帧) | 信道控制:确认、RTS/CTS、Block ACK |
| 10 | Data(数据帧) | 用户数据传输 |
| 11 | Extension(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 |
|---|---|---|
| 0000 | Association Request | STA 请求关联到 AP |
| 0001 | Association Response | AP 回复关联结果 |
| 0010 | Reassociation Request | STA 请求重新关联(漫游) |
| 0011 | Reassociation Response | AP 回复重新关联结果 |
| 0100 | Probe Request | STA 主动探测周围 AP |
| 0101 | Probe Response | AP 回复探测请求 |
| 0110 | Timing Advertisement | 时间公告 |
| 0111 | Reserved | 保留 |
| 1000 | Beacon | AP 周期性广播(每 ~100ms) |
| 1001 | ATIM | IBSS 中的通知(Announcement Traffic Indication Message) |
| 1010 | Disassociation | 断开关联 |
| 1011 | Authentication | 身份认证 |
| 1100 | Deauthentication | 断开认证 |
| 1101 | Action | 动作帧(触发各种操作) |
| 1110 | Action No Ack | 无需确认的动作帧 |
| 1111 | Reserved | 保留 |
¶3.2.2 控制帧子类型(Type = 01)
| Subtype 值 | 子类型名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0000~0001 | Reserved | 保留 |
| 0010 | Trigger | 触发帧(HE/BE UL MU) |
| 0011 | TACK | 时间确认 |
| 0100 | Beamforming Report Poll | 波束成形报告轮询 |
| 0101 | VHT/HE NDP Announcement | VHT/HE 空数据包公告 |
| 0110 | Control Frame Extension | 控制帧扩展(见下方扩展表) |
| 0111 | Control Wrapper | 控制帧包装 |
| 1000 | Block Ack Request (BlockAckReq) | 请求 Block ACK |
| 1001 | Block Ack (BlockAck) | 批量确认 |
| 1010 | PS-Poll | 省电轮询 |
| 1011 | RTS | 请求发送 |
| 1100 | CTS | 清除发送 |
| 1101 | Ack | 确认 |
| 1110 | CF-End | 无竞争期结束 |
| 1111 | Reserved | 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 |
|---|---|---|
| 0000 | Sector Ack | 扇区确认 |
| 0001 | Block Ack Schedule | Block ACK 调度 |
| 0010 | Poll | 轮询(DMG) |
| 0011 | SPR | 服务期请求(DMG) |
| 0100 | Grant | 授权(DMG) |
| 0101 | DMG CTS | DMG 清除发送 |
| 0110 | DMG DTS | DMG 数据传输开始 |
| 0111 | Grant Ack | 授权确认 |
| 1000 | SSW | 扇区扫描(DMG) |
| 1001 | SSW-Feedback | 扇区扫描反馈 |
| 1010 | SSW-Ack | 扇区扫描确认 |
| 1011 | TDD Beamforming | TDD 波束成形 |
| 1100~1111 | Reserved | 保留 |
¶3.2.4 数据帧子类型(Type = 10)
| Subtype 值 | 子类型名称 | QoS? | 说明 |
|---|---|---|---|
| 0000 | Data | 否 | 普通数据帧 |
| 0001 | EBCS Data | 否 | EBCS 数据帧 |
| 0010 | Reserved | — | 保留 |
| 0011 | Reserved | — | 保留 |
| 0100 | Null | 否 | 无 Frame Body(用于省电通知) |
| 0101 | Reserved | — | 保留 |
| 0110 | Reserved | — | 保留 |
| 0111 | Reserved | — | 保留 |
| 1000 | QoS Data | 是 | QoS 数据帧 |
| 1001 | QoS Data +CF-Ack | 是 | QoS 数据 + CF 确认 |
| 1010 | QoS Data +CF-Poll | 是 | QoS 数据 + CF 轮询 |
| 1011 | QoS Data +CF-Ack +CF-Poll | 是 | QoS 数据 + CF 确认 + CF 轮询 |
| 1100 | QoS Null | 是 | QoS 空帧(无数据,仅 QoS 控制) |
| 1101 | Reserved | — | 保留 |
| 1110 | QoS CF-Poll | 是 | QoS CF 轮询 |
| 1111 | QoS CF-Ack +CF-Poll | 是 | QoS 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 |
|---|---|---|
| 0000 | DMG Beacon | 定向多吉赫兹 Beacon(60 GHz) |
| 0001 | S1G Beacon | S1G Beacon(Sub-1 GHz,IoT) |
| 0010~1111 | Reserved | 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字节 2字节 6字节 可变 4字节 |
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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1011 |
| Duration | 2 字节 | 本次传输预计占用信道的时间(微秒) |
| RA | 6 字节 | 接收方 MAC 地址 |
| TA | 6 字节 | 发送方 MAC 地址 |
| FCS | 4 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1100 |
| Duration | 2 字节 | RTS 中的 Duration - SIFS - CTS 传输时间 |
| RA | 6 字节 | 原 RTS 发送方的 MAC 地址 |
| FCS | 4 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1101 |
| Duration | 2 字节 | 原帧 Duration - SIFS - ACK 传输时间 |
| RA | 6 字节 | 原发送方的 MAC 地址 |
| FCS | 4 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1010 |
| AID | 2 字节 | AP 分配给 STA 的关联标识(高 2 位为 11) |
| BSSID | 6 字节 | AP 的 MAC 地址 |
| TA | 6 字节 | STA 的 MAC 地址 |
| FCS | 4 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1110 |
| Duration | 2 字节 | 设为 0(释放信道) |
| RA | 6 字节 | 广播地址 |
| BSSID | 6 字节 | AP 的 MAC 地址 |
| FCS | 4 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1000 |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| RA | 6 字节 | 接收方地址 |
| TA | 6 字节 | 发送方地址 |
| BAR Control | 2 字节 | Block ACK 类型、TID 等 |
| BAR Information | 变长 | 起始序列号等 |
| FCS | 4 字节 | 校验 |
BAR Control 字段(2 字节):
| 子字段 | 位 | 说明 |
|---|---|---|
| BAR Ack Policy | B0 | 0=Normal, 1=No Ack |
| Type | B1~B4 | 0000=Reserved, 0001=Multi-TID, 0010=Compressed, 0011=Extended Compressed, 0100=GCR |
| Reserved/Group | B5~B11 | 保留或 GCR Group Address |
| TID | B12~B15 | Traffic Identifier |
Compressed BlockAckReq variant(最常用):
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| BAR Control | 2 字节 | 如上 |
| Starting Sequence Control | 2 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=1001 |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| RA | 6 字节 | 请求方地址 |
| TA | 6 字节 | 响应方地址 |
| BA Control | 2 字节 | 类型、TID 等 |
| BA Information | 变长 | 起始序列号 + Bitmap |
| FCS | 4 字节 | 校验 |
Compressed BlockAck variant(最常用):
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| BA Control | 2 字节 | 同 BAR Control |
| BA Starting Sequence Control | 2 字节 | 起始序列号 |
| BA Bitmap | 8 字节 (64 bit) | 每一位对应一个 MPDU:1 = 成功,0 = 失败 |
Bitmap 的含义:
1 | 起始序列号 = 100 |
Multi-STA BlockAck variant(HE/BE 使用,支持同时确认多个 STA):
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| BA Control | 2 字节 | Type=0101 (Multi-TID + Multi-STA) |
| Per AID TID Info | 6 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=0010 |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| RA | 6 字节 | 广播地址 |
| TA | 6 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 |
| FCS | 4 字节 | 校验 |
Common Info 字段:
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Trigger Type | 4 bit | 0=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 Length | 2 字节 | 上行 PPDU 长度 |
| More TF | 1 bit | 是否有更多 Trigger |
| CS Required | 1 bit | 是否需要载波侦听 |
| UL BW | 2 bit | 上行带宽 |
| UL STBC | 1 bit | 是否使用 STBC |
| AP TX Power | 1 字节 | AP 发射功率 |
| UL Spatial Reuse | 2 字节 | 空间复用参数 |
| UL Target RSSI | 1 字节 | 目标接收功率 |
Trigger 变体:
| Trigger Type | 名称 | 用途 |
|---|---|---|
| 0 | Basic Trigger | 调度 STA 上行发送数据 |
| 1 | BFRP | 请求波束成形报告 |
| 2 | MU-BAR | 批量请求 Block ACK |
| 3 | MU-RTS | 批量请求 CTS |
| 4 | BSRP | 请求缓冲区状态报告 |
| 5 | GCR MU-BAR | GCR 批量请求 Block ACK |
| 6 | BQRP | 带宽查询报告轮询 |
| 7 | NFRP | NDP 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 Control | 2 字节 | Type=01, Subtype=0101 |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| RA | 6 字节 | 接收方地址 |
| TA | 6 字节 | 发送方地址 |
| STA Info | 变长 ×N | 每个 STA 的信息(AID + Feedback Type 等) |
| FCS | 4 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 |
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 4 | To DS=1 且 From DS=1 时存在 | 6 字节 |
| QoS Control | QoS 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 | B0 B1 B2 B3│B4 │B5 B6│ B7 │B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15│ |
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 | 位 | 说明 |
|---|---|---|
| TID | B0~B3 | Traffic Identifier (0~15),映射到 4 个 AC |
| EOSP | B4 | End of Service Period,1 = 服务期结束 |
| Ack Policy | B5~B6 | 00=Normal ACK, 01=No ACK, 10=No explicit ACK, 11=Block ACK |
| A-MSDU Present | B7 | 1=Frame Body 是 A-MSDU |
| TXOP Limit | B8~B15 | 或 Queue Size 或 A-MSDU Type(取决于帧类型) |
TID 到 AC 的映射:
| TID | AC | 优先级 |
|---|---|---|
| 1, 2 | AC_BK | 最低 |
| 0, 3 | AC_BE | 中 |
| 4, 5 | AC_VI | 高 |
| 6, 7 | AC_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 | 6字节 6字节 2字节 变长 0~3字节 |
- 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字节 变长 0~3字节 |
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 |
管理帧的 Frame Body 由一系列 ** 信息元素(Information Elements, IE)** 组成,格式为:
1 | 1字节 1字节 变长 |
¶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 |
|---|---|---|---|
| 1 | Timestamp | 必须 | 8 字节,AP 的 TSF 定时器值 |
| 2 | Beacon Interval | 必须 | 2 字节,Beacon 间隔(单位 TU) |
| 3 | Capability Information | 必须 | 2 字节,能力标志位 |
| 4 | SSID | 必须 | 网络名称 |
| 5 | Supported Rates | 必须 | 支持的速率(最多 8 个) |
| 6 | DSSS Parameter Set | 条件 | 2.4 GHz 时必须,含信道号 |
| 7 | IBSS Parameter Set | 条件 | 仅 IBSS |
| 8 | TIM | 条件 | 仅 AP,流量指示图 |
| 9 | Country | 条件 | 国家代码和信道信息 |
| 10 | Power Constraint | 条件 | 功率约束 |
| 11 | Channel Switch Announcement | 可选 | 信道切换公告 |
| 12 | Quiet | 可选 | 静默期 |
| 13 | IBSS DFS | 条件 | IBSS 动态频率选择 |
| 14 | TPC Report | 条件 | 发射功率控制报告 |
| 15 | ERP | 条件 | 扩展速率 PHY 标志 |
| 16 | Extended Supported Rates | 条件 | 超过 8 个速率时必须 |
| 17 | RSN | 条件 | 安全信息(WPA2/WPA3) |
| 18 | BSS Load | 条件 | BSS 负载信息 |
| 19 | EDCA Parameter Set | 条件 | QoS 参数 |
| 20 | QoS Capability | 条件 | QoS 能力 |
| 21 | AP 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-1 | Vendor Specific | 可选 | 厂商自定义 |
| Last | MME | 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 |
|---|---|---|
| 1 | SSID | 必须(可为广播 SSID) |
| 2 | Supported Rates | 必须 |
| 3 | Request | 可选(请求特定元素) |
| 4 | Extended Supported Rates | 条件 |
| 5 | DSSS Parameter Set | 可选 |
| 6 | Supported Operating Classes | 可选 |
| 7 | HT Capabilities | 条件 |
| 8 | VHT Capabilities | 条件 |
| 9 | HE Capabilities | 条件 |
| 10 | SSID List | 可选 |
| 11 | Extended Request | 可选 |
| 12~18 | ... | 可选(S1G、EHT 等能力) |
| Last-1 | Vendor 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 |
|---|---|---|---|
| 1 | Authentication Algorithm Number | 2 字节 | 0=Open System, 1=Shared Key, 3=SAE, 4=FILS |
| 2 | Authentication Transaction Sequence Number | 2 字节 | 事务序列号(1, 2, 3, 4...) |
| 3 | Status Code | 2 字节 | 结果状态(仅在响应帧中) |
| 4 | Challenge Text | 可选 | Shared Key 认证的挑战文本 |
| 5 | RSN | 可选 | SAE/FILS 认证时包含 |
| 6 | MIC | 可选 | 管理帧保护 |
| Last-1 | Vendor Specific | 可选 |
SAE(WPA3)认证流程:
1 | STA → AP: Auth (Seq=1, SAE Commit) |
¶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 |
|---|---|---|
| 1 | Reason Code | 2 字节 |
| Last-1 | Vendor Specific | 可选 |
| Last | MME | 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 |
|---|---|---|
| 1 | Capability Information | 必须 |
| 2 | Listen Interval | 必须 |
| 3 | SSID | 必须 |
| 4 | Supported Rates | 必须 |
| 5 | Extended Supported Rates | 条件 |
| 6 | Power Capability | 可选 |
| 7 | Supported Channels | 可选 |
| 8 | RSN | 条件 |
| 9 | QoS Capability | 条件 |
| 10 | RM Enabled Capabilities | 条件 |
| 11 | Mobility Domain (MDE) | 条件 |
| 12 | Supported Operating Classes | 条件 |
| 13 | HT Capabilities | 条件 |
| 14 | 20/40 BSS Coexistence | 可选 |
| 15 | Extended Capabilities | 条件 |
| 16~28 | ... | 条件(VHT/HE/EHT 能力等) |
| Last-1 | Vendor 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 |
|---|---|---|
| 1 | Capability Information | 必须 |
| 2 | Status Code | 必须 |
| 3 | Association ID (AID) | 必须 |
| 4 | Supported Rates | 必须 |
| 5 | Extended Supported Rates | 条件 |
| 6 | EDCA Parameter Set | 条件 |
| 7 | QoS Capability | 条件 |
| 8 | RSN | 条件 |
| 9 | Mobility Domain (MDE) | 条件 |
| 10 | Supported Operating Classes | 条件 |
| 11 | HT Capabilities | 条件 |
| 12 | HT Operation | 条件 |
| 13~30 | ... | 条件(VHT/HE/EHT 操作参数等) |
| Last-1 | Vendor 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 |
|---|---|---|
| 1 | Reason Code | 2 字节 |
| Last-1 | Vendor Specific | 可选 |
| Last | MME | 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 |
|---|---|---|
| 1 | Timestamp | 8 字节 |
| 2 | Capability Information | 2 字节 |
| 3 | Country | 条件 |
| 4 | Time Advertisement | 条件 |
| 5 | Time Zone | 条件 |
| Last-1 | Vendor 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 |
|---|---|---|
| 1 | Category | 1 字节 |
| 2 | Action | 1 字节 |
| 3+ | 可变字段 | 取决于具体 Action |
Action Category 完整表:
| Category 值 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | Spectrum Management | 频谱管理(信道切换等) |
| 1 | QoS | QoS 操作(TSPEC、ADDTS 等) |
| 2 | Reserved | 保留 |
| 3 | Block Ack | Block ACK 协商(ADDBA/DELBA) |
| 4 | Public | 公共操作(任何人可用) |
| 5 | Radio Measurement | 无线测量 |
| 6 | Fast BSS Transition | 快速 BSS 切换(802.11r) |
| 7 | HT | HT 操作(802.11n) |
| 8 | SA Query | 安全关联查询(管理帧保护) |
| 9 | Protected Dual of Public Action | 受保护的公共操作 |
| 10 | WNM | 无线网络管理 |
| 11 | Unprotected WNM | 未保护的 WNM |
| 12 | TDLS | 隧道直接链路建立 |
| 13 | Mesh | Mesh 网络操作 |
| 14 | Multihop | 多跳操作 |
| 15 | Self-protected | 自保护操作(SAE 等) |
| 16 | DMG | 定向多吉赫兹操作 |
| 17 | Allocated to the Wi-Fi Alliance | 分配给 Wi-Fi 联盟 |
| 18 | Fast Session Transfer | 快速会话传输 |
| 19 | Robust AV Streaming | 鲁棒 AV 流 |
| 20 | Unprotected DMG | 未保护的 DMG |
| 21 | VHT | VHT 操作(802.11ac) |
| 22 | Unprotected S1G | 未保护的 S1G |
| 23 | S1G | S1G 操作 |
| 24 | Flow control | 流量控制 |
| 25 | Control Response MCS Negotiation | 控制响应 MCS 协商 |
| 26 | FILS | 快速初始链路建立 |
| 27 | CDMG | CDMG 操作 |
| 28 | CMMG | CMMG 操作 |
| 29 | GLK | GLK 操作 |
| 30 | HE | HE 操作(802.11ax) |
| 31 | Protected HE | 受保护的 HE 操作 |
| 32 | WUR | 唤醒无线电 |
| 33 | Reserved | 保留 |
| 34 | Protected Fine Timing | 受保护的精确定时 |
| 35–125 | Reserved | 保留 |
| 126 | Vendor-specific Protected | 厂商自定义(受保护) |
| 127 | Vendor-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 |
|---|---|---|
| 0 | ADDBA Request | 请求建立 Block ACK 协议 |
| 1 | ADDBA Response | 回复 Block ACK 请求 |
| 2 | DELBA | 删除 Block ACK 协议 |
HT Action 类别 (Category=7):
| Action 值 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | Notify Channel Width | 通知信道宽度 |
| 1 | SM Power Save | 空间复用省电 |
| 2 | PSMP | 功率节省多轮询 |
| 3 | Set PCO Phase | 设置 PCO 阶段 |
| 4 | CSI | 信道状态信息 |
| 5 | Non-HT Beamforming | 非 HT 波束成形 |
| 6 | MIMO CSI | MIMO 信道状态信息 |
| 7 | MIMO CSI Feedback | MIMO 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 Control | 2 字节 | Type=11, Subtype=0000 |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| BSSID | 6 字节 | DMG BSSID |
| Beacon Frame Control | 2 字节 | DMG 特有的控制字段 |
| Timestamp | 8 字节 | TSF 定时器 |
| Beacon Interval | 2 字节 | Beacon 间隔 |
| DMG Parameters | 变长 | DMG 网络参数 |
| Frame Check Sequence | 4 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 Control | 2 字节 | Type=11, Subtype=0001(含 BSS BW、Security 等) |
| Duration | 2 字节 | NAV 值 |
| BSSID | 6 字节 | S1G BSSID |
| Timestamp | 8 字节 | TSF 定时器 |
| Short Beacon Interval | 2 字节 | 短 Beacon 间隔 |
| Change Sequence | 1 字节 | 变更序列号 |
| Short SSID | 4 字节 | SSID 的哈希值 |
| Access Network Options | 1 字节 | 接入网络选项 |
| Frame Body | 变长 | 信息元素 |
| FCS | 4 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 | 1字节 1字节 变长 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 元素类型标识(0~254 为普通元素,255 为扩展元素入口) |
| Length | 1 字节 | Information 字段的长度(不含 ID 和 Length 本身) |
| Information | 0~255 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 | 1字节 1字节 0~32字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 0 |
| Length | 1 字节 | 0~32,SSID 的字节数 |
| SSID | 0~32 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 1 |
| Length | 1 字节 | 1~8,速率数量 |
| Rate N | 1 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 | Rate 字节: B7 B6~B0 |
常见速率编码:
| 字节值 | 含义 |
|---|---|
| 0x02 | 1 Mbps(可选) |
| 0x82 | 1 Mbps(必选) |
| 0x04 | 2 Mbps(可选) |
| 0x84 | 2 Mbps(必选) |
| 0x0B | 5.5 Mbps(可选) |
| 0x0C | 6 Mbps(可选) |
| 0x12 | 9 Mbps(可选) |
| 0x16 | 11 Mbps(可选) |
| 0x18 | 12 Mbps(可选) |
| 0x24 | 18 Mbps(可选) |
| 0x2C | 22 Mbps(可选) |
| 0x30 | 24 Mbps(可选) |
| 0x42 | 33 Mbps(可选) |
| 0x48 | 36 Mbps(可选) |
| 0x60 | 48 Mbps(可选) |
| 0x6C | 54 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 | 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 3 |
| Length | 1 字节 | 固定为 1 |
| Current Channel | 1 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1~251字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| DTIM Count | 1 字节 | 距下一个 DTIM 的 Beacon 数(0 表示当前就是 DTIM) |
| DTIM Period | 1 字节 | DTIM 周期(如 3 表示每 3 个 Beacon 一次 DTIM) |
| Bitmap Control | 1 字节 | B0 = 广播 / 组播指示标志,B1~B7=Bitmap Offset |
| Partial Virtual Bitmap | 1~251 字节 | 位图,每一位对应一个 AID |
Bitmap Control 详解:
1 | Bitmap Control: |
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 | 1字节 1字节 2字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 6 |
| Length | 1 字节 | 固定为 2 |
| ATIM Window | 2 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 | 1字节 1字节 2字节 变长 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Country String | 2 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 | 1字节 1字节 1字节 |
| 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 | Country String: "CN " (中国,室内+室外) |
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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 10 |
| Length | 1 字节 | 请求的元素数量(≥1,至少请求 1 个元素) |
| Requested Element ID N | 1 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 | 1字节 1字节 2字节 1字节 2字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Station Count | 2 字节 | 当前关联的 STA 数量 |
| Channel Utilization | 1 字节 | 信道利用率(0~255,表示 0%~100%),值越大越繁忙 |
| Available Admission Capacity | 2 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 | 利用率百分比 = (Channel Utilization / 255) × 100% |
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 | 1字节 1字节 1字节 4字节 4字节 2字节 |
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字节 1字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| ECWmin | 4 位 | 最小竞争窗口指数(CWmin = 2^ECWmin - 1) |
| ECWmax | 4 位 | 最大竞争窗口指数(CWmax = 2^ECWmax - 1) |
| AIFSN | 4 位 | 仲裁帧间间隔数(AIFS = SIFS + AIFSN × Slot Time) |
| Reserved | 1 位 | 保留 |
| ACI | 2 位 | AC 索引(00=AC_BE, 01=AC_BK, 10=AC_VI, 11=AC_VO) |
| TXOP Limit | 2 字节 | TXOP 限制(单位:32 μs),0 表示单帧 |
QoS Info 子字段:
1 | QoS Info (1 字节): |
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:
| AC | CWmin | CWmax | AIFSN | TXOP Limit |
|---|---|---|---|---|
| AC_BK | 15 (aCWmin) | 1023 (aCWmax) | 7 | 0 |
| AC_BE | 15 (aCWmin) | 1023 (aCWmax) | 3 | 0 |
| AC_VI | 7 (aCWmin/2) | 15 (aCWmin) | 2 | 4.096 ms |
| AC_VO | 3 (aCWmin/4) | 7 (aCWmin/2) | 2 | 2.080 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 | 1字节 1字节 55字节 |
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):
| 位 | 子字段 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Traffic Type | 0 = 不规则(非周期),1 = 规则(周期) |
| B1~B4 | TSID | Traffic Stream ID(0~15) |
| B5~B6 | Direction | 00 = 上行,10 = 下行,01 = 直连,11 = 双向 |
| B7~B8 | Access Policy | 00 = 保留,10=EDCA,01=HCCA(DMG 为 SPCA),11=HEMM(HCCA+EDCA 混合,DMG 为 SEMM) |
| B9 | Aggregation | 是否允许聚合 |
| B10 | APSD | 是否使用自动省电 |
| B11~B13 | User Priority | 用户优先级(0~7) |
| B14~B15 | TS Info Ack Policy | 确认策略 |
| B16 | Schedule | 调度 |
| B17~B23 | Reserved | 保留 |
TSPEC 主要参数:
| 参数 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Nominal MSDU Size | 2 字节 | 标称 MSDU 大小(位),B15 = 固定 / 可变标志 |
| Maximum MSDU Size | 2 字节 | 最大 MSDU 大小(位) |
| Minimum Service Interval | 4 字节 | 最小服务间隔(μs) |
| Maximum Service Interval | 4 字节 | 最大服务间隔(μs) |
| Inactivity Interval | 4 字节 | 不活动超时间隔(μs) |
| Suspension Interval | 4 字节 | 挂起超时间隔(μs) |
| Minimum Data Rate | 4 字节 | 最小数据速率(bps) |
| Mean Data Rate | 4 字节 | 平均数据速率(bps) |
| Peak Data Rate | 4 字节 | 峰值数据速率(bps) |
| Maximum Burst Size | 4 字节 | 最大突发大小(字节) |
| Delay Bound | 4 字节 | 延迟上限(μs) |
| Minimum PHY Rate | 4 字节 | 最小 PHY 速率(bps) |
| Surplus Bandwidth Allowance | 2 字节 | 剩余带宽余量(定点数,13.3 格式) |
| Medium Time | 2 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 变长 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| User Priority | 1 字节 | 用户优先级(0~7),255 表示不比较 |
| Classifier Type | 1 字节 | 分类器类型(见下表) |
| Classifier Mask | 1 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 Data | 2+ 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 |
|---|---|---|
| 0 | Ethernet | 源 MAC + 目的 MAC + 以太网类型 |
| 1 | TCP/UDP over IPv4 | 源 IP + 目的 IP + 源端口 + 目的端口 + DSCP + 协议 |
| 2 | IPv4 | 源 IP + 目的 IP + DSCP + 协议 |
| 3 | IPv6 | 源 IP + 目的 IP + 流标签 |
| 802.1Q | VLAN | VLAN 标签 |
| 4 | TCP/UDP over IPv6 | 源 IP + 目的 IP + 源端口 + 目的端口 + DSCP + 流标签 |
| 5 | 802.1Q/QoS | 802.1Q 标签 |
| 6 | Filter 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 | 1字节 1字节 2字节 4字节 4字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Schedule Info | 2 字节 | 调度信息标志(聚合、确认策略等) |
| Service Start Time | 4 字节 | 服务开始时间(μs) |
| Schedule Interval | 4 字节 | 调度间隔(μs) |
| TXOP Limit | 2 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 | 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Local Power Constraint | 1 字节 | 最大允许发射功率的降低值(dB) |
计算方式:
1 | 实际最大发射功率 = 监管最大功率 - Local Power Constraint |
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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Minimum Transmit Power Capability | 1 字节 | STA 能发射的最小功率(dBm) |
| Maximum Transmit Power Capability | 1 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 | 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 34 |
| Length | 1 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Transmit Power | 1 字节 | 发送该帧时使用的发射功率(dBm,2 的补码) |
| Link Margin | 1 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| First Channel Number | 1 字节 / 对 | 子带的起始信道号 |
| Number of Channels | 1 字节 / 对 | 子带中的信道数量 |
示例:
1 | (1, 13) → 支持信道 1~13(2.4 GHz) |
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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Channel Switch Mode | 1 字节 | 0=STA 可继续发送,1=STA 必须停止发送 |
| New Channel Number | 1 字节 | 要切换到的新信道号 |
| Channel Switch Count | 1 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 变长 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Measurement Token | 1 字节 | 非零标识符,用于匹配 Request 和 Report |
| Measurement Request Mode | 1 字节 | 请求模式标志(见下) |
| Measurement Type | 1 字节 | 测量类型(见下表) |
| Measurement Request | 0+ 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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Parallel | 1 = 与下一个 Request 并行执行 |
| B1 | Enable | 1 = 控制测量请求/报告的启用/禁用 |
| B2 | Request | 请求模式标志 |
| B3 | Report | 报告模式标志 |
| B4 | Duration Mandatory | 1 = 测量持续时间必须严格执行 |
Measurement Type 定义:
| Type | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | Basic | 基本测量(BSS、OFDM 前导码、雷达等) |
| 1 | CCA | 清闲信道评估 |
| 2 | RPI Histogram | 接收功率指示直方图 |
| 3 | Channel Load | 信道负载 |
| 4 | Noise Histogram | 噪声直方图 |
| 5 | Beacon | Beacon 帧测量 |
| 6 | Frame | 帧统计 |
| 7 | STA Statistics | STA 统计 |
| 8 | LCI | 位置信息 |
| 9 | Transmit Stream | 发送流 / 类别测量 |
| 255 | Measurement 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 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 变长 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Measurement Token | 1 字节 | 与对应的 Request 匹配,自主报告时为 0 |
| Measurement Report Mode | 1 字节 | 报告状态标志 |
| Measurement Type | 1 字节 | 测量类型(与 Request 相同) |
| Measurement Report | 0+ 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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Late | 1 = 请求到达太晚,无法执行 |
| B1 | Incapable | 1=STA 不具备执行该类型测量的能力 |
| B2 | Refused | 1=STA 拒绝执行该测量 |
Beacon Report(Type=5)的关键字段:
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Operating Class | 1 字节 | 操作类别 |
| Channel Number | 1 字节 | 测量信道 |
| Measurement Duration | 2 字节 | 测量持续时间 |
| Reported Frame Info | 1 字节 | 报告帧信息 |
| RCPI | 1 字节 | 接收信道功率指示 |
| RSNI | 1 字节 | 接收信噪比指示 |
| BSSID | 6 字节 | 被测 BSS 的 BSSID |
| Antenna ID | 1 字节 | 天线 ID |
| Parent TSF | 4 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 | 1字节 1字节 1字节 2字节 4字节 2字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Quiet Count | 1 字节 | 距下一个静默期的 TBTT 数 |
| Quiet Period | 1 字节 | 静默周期(多少个 TBTT) |
| Quiet Duration | 2 字节 | 静默持续时间(TU) |
| Quiet Offset | 2 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 | 1字节 1字节 1字节 |
ERP Info 位定义:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Non-ERP Present | 1 = 有关联的非 ERP STA(如 802.11b) |
| B1 | Use Protection | 1 = 需要使用保护机制(RTS/CTS 或 CTS-to-Self) |
| B2 | Barker Preamble Mode | 1 = 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。
1 | 1字节 1字节 2字节 1字节 4字节 |
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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | LDPC Coding | 支持 LDPC 编码 |
| B1 | Supported Channel Width | 0 = 仅 20 MHz,1=20+40 MHz |
| B2~B3 | SM Power Save | 空间复用省电模式 |
| B4 | HT-Greenfield | 支持 Greenfield 格式 |
| B5 | SGI for 20 MHz | 20 MHz 短保护间隔(400 ns) |
| B6 | SGI for 40 MHz | 40 MHz 短保护间隔 |
| B7 | TX STBC | 支持发送 STBC |
| B8~B9 | RX STBC | 支持接收 STBC(0 = 不支持,13=13 个空间流) |
| B10 | HT-Delayed BlockAck | 支持延迟 BlockAck |
| B11 | Maximum A-MSDU | 0=3839 字节,1=7935 字节 |
| B12 | DSSS/CCK in 40 MHz | 40 MHz 下支持 DSSS/CCK |
| B14~B15 | Forty MHz Intolerant | 40 MHz 不容忍标志 |
A-MPDU Parameters:
| 位 | 说明 |
|---|---|
| B0~B1 | Maximum A-MSDU Length Exponent(0~3) |
| B2~B3 | Minimum MPDU Start Spacing |
| B4~B6 | Maximum 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 |
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。
1 | 1字节 1字节 2字节 4字节 2字节 4×N字节 2字节 |
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 |
|---|---|---|
| Version | 2 字节 | 固定为 1 |
| Group Cipher Suite | 4 字节 | 组播加密算法 OUI+Type |
| Pairwise Cipher Suite Count | 2 字节 | 成对加密算法数量 |
| Pairwise Cipher Suite List | 4×N 字节 | 成对加密算法列表 |
| AKM Suite Count | 2 字节 | 认证密钥管理算法数量 |
| AKM Suite List | 4×N 字节 | AKM 算法列表 |
| RSN Capabilities | 2 字节 | 能力标志 |
| PMKID List | 0 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 Suite | 0 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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Pre-Auth | 支持预认证 |
| B1 | No Pairwise | 支持仅组播加密 |
| B2~B3 | PTKSA Replay Counter | PTKSA 重放计数器数量 |
| B4~B5 | GTKSA Replay Counter | GTKSA 重放计数器数量 |
| B6 | MFPR | 管理帧保护必需(Required) |
| B7 | MFPC | 管理帧保护能力(Capable) |
| B8 | Joint Multi-band RSNA | 联合多频段 RSNA |
| B9 | PeerKey | PeerKey 支持 |
| B12 | SPP A-MSDU | SPP A-MSDU 能力 |
| B13 | SPP A-MSDU Required | SPP A-MSDU 必需 |
| B14 | PBAC | 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:1 | WEP-40 |
| 00-0F-AC:2 | TKIP |
| 00-0F-AC:3 | WRAP |
| 00-0F-AC:4 | CCMP(AES-128) |
| 00-0F-AC:5 | WEP-104 |
| 00-0F-AC:6 | BIP-CMAC-128 |
| 00-0F-AC:7 | 保留 |
| 00-0F-AC:8 | GCMP-128 |
| 00-0F-AC:9 | GCMP-256 |
| 00-0F-AC:10 | CCMP-256 |
| 00-0F-AC:11 | BIP-GMAC-128 |
| 00-0F-AC:12 | BIP-GMAC-256 |
| 00-0F-AC:13 | BIP-CMAC-256 |
AKM Suite OUI+Type 编码:
| OUI + Type | 认证方式 |
|---|---|
| 00-0F-AC:1 | 802.1X(企业级) |
| 00-0F-AC:2 | PSK(预共享密钥) |
| 00-0F-AC:3 | FT over 802.1X |
| 00-0F-AC:4 | FT over PSK |
| 00-0F-AC:5 | 802.1X + SHA-256 |
| 00-0F-AC:6 | PSK + SHA-256 |
| 00-0F-AC:7 | TDLS |
| 00-0F-AC:8 | SAE(WPA3 个人级) |
| 00-0F-AC:9 | FT over SAE |
| 00-0F-AC:10 | APPeerKey(SHA-256) |
| 00-0F-AC:11 | 802.1X(Suite B,SHA-256) |
| 00-0F-AC:12 | 802.1X(CNSA Suite,SHA-384) |
| 00-0F-AC:13 | FT over 802.1X(SHA-384) |
| 00-0F-AC:14 | FILS(SHA-256) |
| 00-0F-AC:15 | FILS(SHA-384) |
| 00-0F-AC:16 | FT-FILS(SHA-256) |
| 00-0F-AC:17 | FT-FILS(SHA-384) |
| 00-0F-AC:18 | None(RSNA,OWE 用) |
| 00-0F-AC:19 | FT over PSK(SHA-384) |
| 00-0F-AC:20 | PSK + SHA-384 |
示例:WPA2-Personal RSNE:
1 | Version: 1 |
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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Operating Class | 1 字节 | 操作类别(决定信道频率和间距) |
| Channel N | 1 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。
1 | 1字节 1字节 6字节 1字节 1字节 2字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| BSSID | 6 字节 | 邻居 AP 的 BSSID |
| BSSID Information | 4 字节 | 邻居 AP 的能力信息 |
| Operating Class | 1 字节 | 操作类别 |
| Channel Number | 1 字节 | 邻居 AP 的信道号 |
| Phy Type | 1 字节 | PHY 类型 |
| Optional Subelements | 变长 | 可选子元素(如 TSF、Country 等) |
BSSID Information 位定义:
| 位 | 说明 |
|---|---|
| B0~B2 | AP Reachability(可达性:0 = 未知,1 = 可达,2 = 可能不可达) |
| B3 | Security(是否需要安全认证) |
| B4~B7 | Key Scope(密钥范围) |
| B8~B13 | Capabilities(能力标志:CF Pollable、CF Poll Request、Privacy 等) |
| B14 | Mobility Domain(是否在同一移动域) |
| B15~B22 | High Throughput(HT 能力标志) |
| B23~B30 | Very 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。
1 | 1字节 1字节 2字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Mobility Domain ID | 2 字节 | 移动域标识符(MDID),同一域内的 AP 可以快速切换 |
| FT Capability & Policy | 1 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。
1 | 1字节 1字节 16字节 16字节 变长 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| PMK-R0 Name | 16 字节 | PMK-R0 的标识符 |
| PMK-R1 Name | 16 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 | PMK (来自认证) |
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。
1 | 1字节 1字节 1字节 4字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Timeout Interval Type | 1 字节 | 超时类型(见下表) |
| Timeout Value | 4 字节 | 超时值(单位由类型决定) |
Timeout Interval Type:
| Type | 名称 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | Reassociation Deadline | TU | 重新关联截止时间 |
| 2 | Key Lifetime | TU | 密钥生命周期 |
| 3 | Association Comeback | TU | 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Current Operating Class | 1 字节 | 当前使用的操作类别 |
| Operating Class N | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Channel Switch Mode | 1 字节 | 0 = 可继续发送,1 = 必须停止 |
| New Channel Number | 1 字节 | 新信道号 |
| Channel Switch Count | 1 字节 | 距离切换的 TBTT 数 |
| New Operating Class | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 16字节 2字节 2字节 1字节 |
HT Operation Info 关键位:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B1 | Secondary Channel Offset | 0 = 无辅助信道(SCN),1 = 上方(SCA),3 = 下方(SCB) |
| B2 | STA Channel Width | 0=20 MHz,1=20/40 MHz |
| B3 | RIFS Mode | RIFS 模式 |
| B4~B7 | Reserved | 保留 |
| B8~B9 | HT Protection | 保护机制 |
| B10 | Nongreenfield HT STAs Present | 非 Greenfield HT STA 存在 |
| B11 | Reserved | 保留 |
| B12 | OBSS Non-HT STAs Present | OBSS 非 HT STA 存在 |
| B13~B20 | Channel Center Frequency Segment 2 | 信道中心频率段 2 |
| B21~B29 | Reserved | 保留 |
| B30 | Dual Beacon | 双 Beacon |
| B31 | Dual CTS Protection | 双 CTS 保护 |
| B32 | STBC Beacon | STBC Beacon |
| B33~B39 | Reserved | 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 |
| 值 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | SCN | 无辅助信道 |
| 1 | SCA | 辅助信道在主信道上方 |
| 2 | 保留 | — |
| 3 | SCB | 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 65 |
| Length | 1 字节 | 固定为 1 |
| RSNI | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Max BSSID Indicator | 1 字节 | n,最大 BSSID 数 = 2^n |
| BSSID Index | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 |
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。
1 | 1字节 1字节 2字节×7 |
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。
1 | 1字节 1字节 2字节 6字节 8/16字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Key ID | 2 字节 | 选择校验密钥 |
| IPN/BIPN | 6 字节 | 接收重放计数器,防重放 |
| MIC | 8 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。
1 | 1字节 1字节 2字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Max Idle Period | 2 字节 | 最大空闲时间(单位:1000 TU,约 1.024 秒) |
| Idle Options | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 6字节 2字节 1字节 1字节 |
Access Network Options 位定义:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B3 | Access Network Type | 接入网络类型 |
| B4 | Internet | 1 = 有互联网访问 |
| B5 | ASRA | 1 = 额外步骤需要认证 |
| B6 | ESR | 1 = 紧急服务可达 |
| B7 | UESA | 1 = 未授权频谱紧急服务可用 |
Access Network Type:
| 值 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | Private network | 私有网络 |
| 1 | Private network with guest access | 私有网络(访客访问) |
| 2 | Chargeable public network | 付费公共网络 |
| 3 | Free public network | 免费公共网络 |
| 4 | Personal device network | 个人设备网络 |
| 5 | Emergency services only | 仅紧急服务 |
| 6~14 | 保留 | — |
| 15 | Test 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 | 1字节 1字节 1~8字节 |
关键位定义:
| 位 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | BSS Coexistence Management | 20/40 共存管理 |
| B1 | Extended Channel Switching | 扩展信道切换 |
| B3 | PSMP Capability | PSMP 能力 |
| B6 | Event | 事件能力 |
| B7 | Diagnostics | 诊断能力 |
| B8 | Multicast Diagnostics | 组播诊断 |
| B9 | Location Tracking | 位置追踪 |
| B10 | FMS | FMS 能力 |
| B11 | Proxy ARP | 代理 ARP |
| B12 | Colocated Interference Reporting | 同址干扰报告 |
| B13 | Civic Location | 城市位置 |
| B14 | Geospatial Location | 地理位置 |
| B15 | TFS | TFS 能力 |
| B16 | WNM Sleep Mode | WNM 省电 |
| B17 | TIM Broadcast | TIM 广播 |
| B18 | BSS Transition | BSS 切换 |
| B19 | QoS Traffic Capability | QoS 流量能力 |
| B20 | AC Station Count | AC STA 计数 |
| B21 | Multiple BSSID | 多 BSSID |
| B22 | Timing Measurement | 时间测量 |
| B23 | Channel Usage | 信道使用 |
| B24 | SSID List | SSID 列表 |
| B25 | DMS | DMS 能力 |
| B26 | UTC TSF Offset | UTC TSF 偏移 |
| B27 | TPU Buffer STA | TPU 缓冲 STA |
| B28 | TDLS Peer U-APSD | TDLS 对等 U-APSD |
| B29 | TDLS Channel Switching | TDLS 信道切换 |
| B30 | Interworking | 互通 |
| B31 | QoS Map | QoS 映射 |
| B32 | EBR | EBR 能力 |
| B33 | SSPN Interface | SSPN 接口 |
| B35 | MSGCF Capability | MSGCF 能力 |
| B36 | TDLS Prohibited | TDLS 禁止 |
| B37 | TDLS Channel Switching Prohibited | TDLS 信道切换禁止 |
| B38 | Reject 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。
1 | 1字节 1字节 4字节 2字节 4字节 |
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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B1 | Max MPDU Length | 0=3895,1=7991,2=11454 字节 |
| B2~B3 | Supported Channel Width | 0 = 仅 160 MHz,1=160+80+80 MHz |
| B4 | Rx LDPC | 支持接收 LDPC |
| B5 | Short GI for 80 MHz | 80 MHz 短 GI |
| B6 | Short GI for 160 MHz | 160 MHz 短 GI |
| B7 | Tx STBC | 支持发送 STBC |
| B8~B9 | Rx STBC | 支持接收 STBC(0~3) |
| B10 | SU Beamformer | 支持 SU 波束成形发送 |
| B11 | SU Beamformee | 支持 SU 波束成形接收 |
| B12~B14 | Beamformee STS | 波束成形 STS 能力(0~7) |
| B15~B17 | Sounding Dimensions | 探测维度(0~3) |
| B18 | MU Beamformer | 支持 MU 波束成形发送 |
| B19 | MU Beamformee | 支持 MU 波束成形接收 |
| B20 | VHT TXOP Power Save | VHT TXOP 省电 |
| B23~B25 | Max A-MPDU Length | 最大 A-MPDU 长度指数(2^(13+exp)-1) |
| B26~B27 | VHT Link Adaptation | VHT 链路自适应 |
| B28 | Rx Antenna Pattern | 接收天线模式一致性 |
| B29 | Tx 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 2字节 2字节 |
VHT Operation Info:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B1 | Channel Width | 0=20/40 MHz(由 HT 决定),1=80 MHz,2=160 MHz,3=80+80 MHz |
| B2~B15 | Channel Center Freq Seg0 | 中心频率段 0 |
| B16~B23 | Channel Center Freq Seg1 | 中心频率段 1 |
| B24~B31 | Basic 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| New Channel Width | 1 字节 | 新信道宽度(1=40 MHz,2=80 MHz,3=160 MHz,4=80+80 MHz) |
| Channel Center Freq Seg0 | 1 字节 | 中心频率段 0 |
| Channel Center Freq Seg1 | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 |
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。
1 | 1字节 1字节 6字节 1字节 1字节 1字节 |
TBSSID Parameters 位定义:
| 位 | 说明 |
|---|---|
| B0~B3 | TBSSID Index(传输 BSSID 索引) |
| B4~B7 | Reserved |
| B8~B15 | Co-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 | 1字节 1字节 1字节 15+字节 |
TWT Control 位定义:
| 位 | 说明 |
|---|---|
| B0~B5 | NDP Paging Indicator |
| B6 | Responder PM Mode |
| B7 | Broadcast TWT |
TWT Parameter Information:
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Request Type | 2 字节 | 请求类型(Request/Respond/Suggest/Demand) |
| Target Wake Time | 8 字节 | 目标唤醒时间(TSF 值) |
| Nominal Min Wake Duration | 1 字节 | 最小唤醒持续时间 |
| TWT Wake Interval Mantissa | 2 字节 | 唤醒间隔尾数 |
| TWT Wake Interval Exponent | 1 字节 | 唤醒间隔指数 |
TWT 唤醒间隔计算:
1 | TWT Wake Interval = TWT Wake Interval Mantissa × 2^TWT Wake Interval Exponent (μs) |
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。
1 | 1字节 1字节 3或5字节 0+字节 |
| 子字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Organization Identifier | 3 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 content | 0+ 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:F2 | Microsoft | WPA IE、WMM IE |
| 00:90:4C | Broadcom | Broadcom 扩展 |
| 00:10:18 | Broadcom | Broadcom 扩展 |
| 00:03:7F | Atheros | Atheros 扩展 |
| 50:6F:9A | Wi-Fi Alliance | Wi-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):
1 | Organization Identifier: 00:50:F2:02 (Microsoft, OUI Type=WMM) |
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。
1 | 1字节 1字节 1~4字节(至少 1 字节) |
RSN Extension Data 位定义:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | Protected TWT | 支持受保护的 TWT |
| B1 | SAE Hash-to-Element | 支持 SAE Hash-to-Element |
| B2 | Protected TM | 支持受保护的时间测量 |
| B3 | SAE-PK | 支持 SAE-PK(公钥认证) |
| B4~B7 | Reserved | 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"。
1 | 1字节 1字节 1字节 变长 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Element ID | 1 字节 | 固定为 255 |
| Length | 1 字节 | 含 Extension 字段的总长度(最小为 1,即只有 Extension 字段本身) |
| Element ID Extension | 1 字节 | 实际的扩展元素 ID(0~255+) |
| Information | 0+ 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
1 | 1字节 1字节 1字节 2字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Association Delay | 2 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 | 1字节 1字节 1字节 变长 |
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
1 | 1字节 1字节 1字节 8字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| FILS Session | 8 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 4字节 1字节 1字节 |
Extension 10:Extended Request
Extended Request 用于请求扩展元素(而不是普通的 Tag 元素)。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 ... |
¶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。
1 | 1字节 1字节 1字节 6字节 11字节 |
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 Info | 6 字节 | MAC 层能力(48 位) |
| HE PHY Capabilities Info | 11 字节 | PHY 层能力(可变位数) |
| Supported HE-MCS and NSS Set | 2~12 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 Thresholds | 0+ 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:
| 位 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| B1 | TWT Requester | 支持 TWT 请求 |
| B2 | TWT Responder | 支持 TWT 响应 |
| B3 | Fragmentation | 分段能力 |
| B4~B5 | Max Frag MSDU | 最大分段 MSDU 数 |
| B6~B7 | Trigger Frame MAC Padding | Trigger 帧 MAC 填充(0/4/8 字节) |
| B8 | Multi-TID Aggregation RX | 多 TID 聚合接收 |
| B9~B11 | HE Link Adaptation | HE 链路自适应 |
| B12 | All ACK | 全部确认 |
| B13 | A-MSDU Fragmentation | A-MSDU 分段 |
| B14~B17 | BSR | 缓冲区状态报告 |
| B18 | Broadcast TWT | 广播 TWT |
| B19 | QoS Data with A-MSDU | QoS 数据 A-MSDU |
| B20~B22 | A-MSDU Fragmentation | A-MSDU 分段 |
| B23 | UL MU | 上行 MU 能力 |
HE PHY Capabilities 关键位:
| 位 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| B1~B6 | Channel Width | 支持的信道宽度(20/40/80/160 MHz) |
| B7~B12 | Preamble Puncturing | 前导码打孔能力 |
| B13~B17 | Device Class | 设备类别 |
| B18 | LDPC | LDPC 编码 |
| B19~B21 | HE SU PPDU | HE SU PPDU 能力 |
| B22~B24 | Doppler | 多普勒能力 |
| B25~B29 | Max HE-LTF | 最大 HE-LTF 数 |
| B30~B33 | HE ER SU PPDU | HE ER SU PPDU |
| B34~B36 | PPE Thresholds | PPE 阈值 |
| B41~B45 | NDP Max NSTS | NDP 最大 NSTS |
| B55~B60 | HE MU PPDU | HE MU PPDU |
| B66~B71 | Triggered CQI Feedback | 触发 CQI 反馈 |
| B72~B74 | Partial Bandwidth | 部分带宽 |
| B93~B97 | Beamformee STS | 波束成形接收 STS |
| B98 | SU Beamformer | SU 波束成形 |
| B99 | SU Beamformee | SU 波束成形接收 |
| B100 | MU Beamformer | MU 波束成形 |
| B101 | MU Beamformee | MU 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 3字节 变长 |
HE Operation Parameters 关键字段:
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| BSS Color | 6 位 | BSS 颜色标识(0~63),用于空间复用 |
| Default PE Duration | 3 位 | 默认包扩展持续时间 |
| TWT Required | 1 位 | 是否要求 TWT |
| TXOP Duration RTS Threshold | 7 位 | TXOP 持续时间 RTS 阈值 |
| VHT Operation Info Present | 1 位 | 是否包含 VHT 操作信息 |
| Co-Hosted BSS | 1 位 | 是否共址 BSS |
| ER SU Disable | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
Extension 38:MU EDCA Parameter Set
MU EDCA 是 802.11ax 中为上行 MU 传输优化的 EDCA 参数。
1 | 1字节 1字节 1字节 4字节×4 |
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 Timer | 1 字节 | MU EDCA 计时器(4 TU 单位) |
| ECWmin | 4 位 | 最小竞争窗口指数 |
| ECWmax | 4 位 | 最大竞争窗口指数 |
| AIFSN | 4 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 1字节 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| New BSS Color | 1 字节 | 新的 BSS 颜色(低 6 位有效) |
| Color Change Count | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 2字节 变长 |
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:
| 位 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| B0 | EHT-MCS and NSS | MCS 和空间流支持 |
| B1 | SU Beamformer | SU 波束成形发送 |
| B2 | SU Beamformee | SU 波束成形接收 |
| B3 | MU Beamformer | MU 波束成形发送 |
| B4 | MU Beamformee | MU 波束成形接收 |
| B5~B9 | Beamformee NSTS | 波束成形接收 NSTS |
| B10~B12 | Sounding Dimensions | 探测维度 |
| B13 | NDP Max NSTS | NDP 最大 NSTS |
| B14~B16 | Partial Bandwidth | 部分带宽 |
| B17~B21 | Triggered SU Beamforming Feedback | 触发 SU 波束成形反馈 |
| B22~B26 | Triggered MU Beamforming Feedback | 触发 MU 波束成形反馈 |
| B27 | Triggered CQI Feedback | 触发 CQI 反馈 |
| B28 | Partial Bandwidth DL MU-MIMO | 部分带宽 DL MU-MIMO |
| B29 | Partial BW UL MU-MIMO | 部分带宽 UL MU-MIMO |
| B30 | EHT MU PPDU with 4x EHT-LTF | EHT MU PPDU 4x EHT-LTF |
EHT PHY Capabilities 关键位:
| 位 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B1 | EHT SU PPDU | EHT SU PPDU 支持(320 MHz、160 MHz) |
| B2~B5 | EHT-MCS 15 | 支持 EHT-MCS 15(4096-QAM) |
| B6~B9 | EHT DL MU-MIMO | DL MU-MIMO 支持 |
| B10~B13 | EHT UL MU-MIMO | UL MU-MIMO 支持 |
| B14~B17 | NDP Max NSTS | NDP 最大 NSTS |
| B18~B20 | Partial BW DL MU-MIMO | 部分带宽 DL MU-MIMO |
| B21~B23 | Partial BW UL MU-MIMO | 部分带宽 UL MU-MIMO |
| B24~B27 | EHT SU PPDU 2x EHT-LTF | EHT SU PPDU 2x EHT-LTF |
| B28 | EHT PPDU with 4x EHT-LTF | EHT 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 变长 |
EHT Operation Info:
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Channel Width | 3 位 | 0=20 MHz, 1=40 MHz, 2=80 MHz, 3=160 MHz, 4=320 MHz |
| Channel Center Freq Seg0 | 8 位 | 中心频率段 0 |
| Channel Center Freq Seg1 | 8 位 | 中心频率段 1 |
| Disregard | 1 位 | 忽略标志 |
| EHT Default PE Duration | 3 位 | 默认包扩展持续时间 |
| Group Addressed BU Indication | 1 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 2字节 1字节 6字节 |
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:
| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| B0~B1 | Multi-Link Control Type | 0=Probe Request, 1=Reassoc Req, 2=Reassoc Resp |
| B2~B5 | Reserved | 保留 |
| B6 | TID-To-Link Mapping | TID 到链路映射支持 |
| B7 | Frequency Separation | 频率分离 |
| B8~B10 | AAR | AAR 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。
1 | 1字节 1字节 1字节 1字节 变长 |
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| Mapping Switch Time | 1 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 |
|---|---|---|
| 0 | Reserved | — |
| 1 | Association Delay Info | 802.11ai 详 |
| 2 | FILS Request Parameters | 802.11ai 详 |
| 3 | FILS Key Confirmation | 802.11ai |
| 4 | FILS Session | 802.11ai 详 |
| 5 | FILS HLP Container | 802.11ai 详 |
| 6 | FILS IP Address Assignment | 802.11ai 详 |
| 7 | Key Delivery | 802.11ai |
| 8 | Wrapped Data | 802.11ai |
| 9 | FTM Synchronization Information | 802.11mc 详 |
| 10 | Extended Request | 802.11 详 |
| 11 | Estimated Service Parameters Inbound | 802.11 |
| 12 | FILS Public Key | 802.11ai |
| 13 | FILS Nonce | 802.11ai |
| 14 | Future Channel Guidance | 802.11 |
| 15 | Service Hint | 802.11 |
| 16 | Service Hash | 802.11 详 |
| 17 | CDMG Capabilities | 802.11aj 详 |
| 18 | Dynamic Bandwidth Control | 802.11aj |
| 19 | CDMG Extended Schedule | 802.11aj |
| 20 | SSW Report | 802.11ad |
| 21 | Cluster Probe | 802.11ad |
| 22 | Extended Cluster Report | 802.11ad |
| 23 | Cluster Switch Announcement | 802.11ad |
| 24 | Enhanced Beam Tracking | 802.11ad |
| 25 | SPSH Report | 802.11ad |
| 26 | Clustering Interference Assessment | 802.11ad |
| 27 | CMMG Capabilities | 802.11aj |
| 28 | CMMG Operation | 802.11aj |
| 29 | CMMG Operating Mode Notification | 802.11aj |
| 30 | CMMG Link Margin | 802.11aj |
| 31 | CMMG Link Adaptation Acknowledgment | 802.11aj |
| 32 | Diffie-Hellman Parameter | 802.11 |
| 33 | Password identifier | 802.11 |
| 34 | GLK-GCR Parameter Set | 802.11 |
| 35 | HE Capabilities | 802.11ax 详 |
| 36 | HE Operation | 802.11ax 详 |
| 37 | UORA Parameter Set | 802.11ax 详 |
| 38 | MU EDCA Parameter Set | 802.11ax 详 |
| 39 | Spatial Reuse Parameter Set | 802.11ax 详 |
| 40 | GAS Extension | 802.11 |
| 41 | NDP Feedback Report Parameter Set | 802.11ax 详 |
| 42 | BSS Color Change Announcement | 802.11ax 详 |
| 43 | Quiet Time Period | 802.11ax |
| 44 | Vendor Specific Request | 802.11 |
| 45 | ESS Report | 802.11 |
| 46 | OPS | 802.11 |
| 47 | HE BSS Load | 802.11ax 详 |
| 48 | WUR Capabilities | 802.11ba |
| 49 | WUR Operation | 802.11ba |
| 50 | WUR Mode | 802.11ba |
| 51 | WUR Discovery | 802.11ba |
| 52 | Max Channel Switch Time | 802.11 |
| 53 | Estimated Service Parameters Outbound | 802.11 |
| 54 | OCI | 802.11 |
| 55 | Multiple BSSID Configuration | 802.11ax |
| 56 | Non-Inheritance | 802.11ax |
| 57 | Known BSSID | 802.11ax |
| 58 | Short SSID List | 802.11ax |
| 59 | HE 6 GHz Band Capabilities | 802.11ax 详 |
| 60 | UL MU Power Capabilities | 802.11ax |
| 61 | EDMG Capabilities | 802.11ay |
| 62 | EDMG Operation | 802.11ay |
| 63 | EDMG Extended Schedule | 802.11ay |
| 64 | EDMG Channel Measurement Feedback | 802.11ay |
| 65 | EDMG Group ID Set | 802.11ay |
| 66 | EDMG BRP Request | 802.11ay |
| 67 | EDMG Training Field Schedule | 802.11ay |
| 68 | EDMG Partial Sector Level Sweep | 802.11ay |
| 69 | MIMO Setup Control | 802.11ay |
| 70 | MIMO Poll Control | 802.11ay |
| 71 | MIMO Feedback Control | 802.11ay |
| 72 | MIMO Selection Control | 802.11ay |
| 73 | EDMG Flow Control Extension Configuration | 802.11ay |
| 74 | QoS-TU | 802.11 |
| 75 | Unsolicited Block Ack Extension | 802.11 |
| 76 | SAR Configuration | 802.11 |
| 77 | TDD Slot Structure | 802.11ay |
| 78 | TDD Slot Schedule | 802.11ay |
| 79 | TDD Route | 802.11ay |
| 80 | Digital BF Feedback | 802.11ay |
| 81 | TDD Bandwidth Request | 802.11ay |
| 82 | TDD Synchronization | 802.11ay |
| 83 | EDMG Wide Bandwidth Channel Switch | 802.11ay |
| 84 | DMG Discovery Assistance | 802.11ay |
| 85 | Extended Link Measurement | 802.11 |
| 86 | DMG STA Directional Transmit Activity Report | 802.11ay |
| 87 | WUR PN Update | 802.11ba |
| 88 | MSCS Descriptor | 802.11 |
| 89 | TCLAS Mask | 802.11 |
| 90 | Supplemental Class 2 Capabilities | 802.11 |
| 91 | OCT Source | 802.11 |
| 92 | Rejected Groups | 802.11 |
| 93 | Anti-Clogging Token Container | 802.11 详 |
| 94 | Secure HE-LTF Parameters | 802.11ax |
| 95 | ISTA Passive TB Ranging Measurement Report | 802.11az |
| 96 | RSTA Passive TB Ranging Measurement Report | 802.11az |
| 97 | Passive TB Ranging LCI Table | 802.11az |
| 98 | ISTA Availability Window | 802.11az |
| 99 | RSTA Availability Window | 802.11az |
| 100 | PASN Parameters | 802.11az |
| 101 | Ranging Parameters | 802.11az |
| 102 | Direction Measurement Results | 802.11az |
| 103 | Multiple AOD Feedback | 802.11az |
| 104 | Multiple Best AWV ID | 802.11az |
| 105 | LOS Likelihood | 802.11az |
| 106 | EHT Operation | 802.11be 详 |
| 107 | Multi-Link | 802.11be 详 |
| 108 | EHT Capabilities | 802.11be 详 |
| 109 | TID-To-Link Mapping | 802.11be 详 |
| 110 | Multi-Link Traffic Indication | 802.11be 详 |
| 111 | EBCS Parameters | 802.11ax |
| 112 | EBCS TIM | 802.11ax |
| 113 | QoS Characteristics | 802.11be 详 |
| 114 | AKM Suite Selector | 802.11 |
| 115 | DMG OCB | 802.11ad |
| 116 | Originator Preferred MCS | 802.11 |
| 117~132 | Reserved | — |
| 133 | MLO Link Info | 802.11be 详 |
| 134 | AID Bitmap | 802.11be 详 |
| 135 | Bandwidth Indication | 802.11be 详 |
| 136 | Known STA Identification | 802.11 |
| 137 | Non-AP STA Regulatory Connectivity | 802.11 |
| 138~140 | Reserved | — |
| 141 | TWT Information Extension | 802.11be 详 |
| 142 | TWT Constraint Parameters | 802.11ax |
| 143 | Tunneled PASN | 802.11az |
| 144~255 | Reserved | — |
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 Frame | DMG/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:
- 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
- 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
- 帧格式是协议的骨架——理解了帧格式,就理解了协议的核心
- 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
- 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 |
|---|---|---|
| AID | Association ID | 关联标识 |
| AIFS | Arbitration IFS | 仲裁帧间隔 |
| A-MPDU | Aggregate MPDU | 聚合 MPDU |
| A-MSDU | Aggregate MSDU | 聚合 MSDU |
| BSS | Basic Service Set | 基本服务集 |
| BSSID | BSS Identifier | BSS 标识 |
| CW | Contention Window | 竞争窗口 |
| DCF | Distributed Coordination Function | 分布式协调功能 |
| DS | Distribution System | 分布式系统 |
| EDCA | Enhanced Distributed Channel Access | 增强分布式信道接入 |
| EHT | Extremely High Throughput | 极高吞吐量(802.11be) |
| FCS | Frame Check Sequence | 帧校验序列 |
| HE | High Efficiency | 高效率(802.11ax) |
| HT | High Throughput | 高吞吐量(802.11n) |
| IE | Information Element | 信息元素 |
| MAC | Medium Access Control | 媒体接入控制 |
| MCS | Modulation and Coding Scheme | 调制编码方案 |
| MPDU | MAC Protocol Data Unit | MAC 协议数据单元 |
| MSDU | MAC Service Data Unit | MAC 服务数据单元 |
| NAV | Network Allocation Vector | 网络分配向量 |
| OFDMA | Orthogonal Frequency Division Multiple Access | 正交频分多址 |
| PHY | Physical Layer | 物理层 |
| QoS | Quality of Service | 服务质量 |
| RA | Receiver Address | 接收方地址 |
| RSNE | Robust Security Network Element | 鲁棒安全网络元素 |
| SIFS | Short IFS | 短帧间隔 |
| SSID | Service Set Identifier | 服务集标识 |
| STA | Station | 站 |
| TA | Transmitter Address | 发送方地址 |
| TIM | Traffic Indication Map | 流量指示图 |
| TID | Traffic Identifier | 流量标识 |
| TSF | Timing Synchronization Function | 定时同步功能 |
| TXOP | Transmission Opportunity | 传输机会 |
| TWT | Target Wake Time | 目标唤醒时间 |
| VHT | Very 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 |
|---|---|---|---|---|
| 1997 | 802.11 | CSMA/CA 基础 | 2 Mbps | 小镇十字路口 |
| 1999 | 802.11b/a | CCK/OFDM | 11/54 Mbps | 双车道 / 快速路 |
| 2003 | 802.11g | OFDM 兼容 | 54 Mbps | 快速路铺到老城区 |
| 2009 | 802.11n | MIMO + 40MHz | 600 Mbps | 立交桥 |
| 2013 | 802.11ac | 256-QAM + MU-MIMO | 6.93 Gbps | 超级高速 |
| 2020 | 802.11ax | OFDMA + BSS Coloring | 9.6 Gbps | 智能交通 |
| 2024 | 802.11be | MLO + 4096-QAM | 46 Gbps | 多维交通网络 |