WLAN 无线网络 10 - 控制帧和数据帧

在802.11帧格式中，前两个字节为Frame Control字段，其中前两位为协议版本，因为802.11协议簇目前只有一个版本，所以这两位一直为00，接下来两位为帧类型，目前有三个值，分别是：00表示管理帧；01表示控制帧和10表示数据帧。上文介绍了管理帧，这里介绍控制帧和数据帧。
控制帧只包含报头信息，按照最低基本速率传输，以确保每个网络内的设备都更够接收到控制帧。其具有清除信道、请求信道，并对单播帧进行确认，协助数据帧与管理帧传送的功能。

数据帧则主要用于数据传输。大多数数据帧携带有来自3-7层的数据负载，且数据负载往往是被加密的。某些特定不包含上层数据的数据帧用于特殊的媒介访问控制。




我们首先说一下控制帧的子类型：
0000–0110 Reserved
保留字段，还未被分配使用

0111 Control wrapper
由802.11n中引入， 用于携带其他的控制帧（不包含Control Wrapper帧） 和一些HT控制域。

1000 Block ack request (BlockAckReq)
802.11e 引入了BA机制，将多个确认帧聚合到一个确认帧中，改进了信道传 输效率。

1001 Block ack (BlockAck)
BAR帧的回复帧，是对多个单播帧的聚合回复。

1010 PS-Poll
用于节电模式

1011 RTS

1100 CTS
RTS/CTS是对虚拟载波机制的一个增强。STA在发送数据前，会先向对方发出 一个RTS请求，周围设备侦听到RTS的STA会重新调整它们的NAV的值。 接收 方会回一个CTS，周围侦听到CTS的STA也会重新调整它们的NAV的值。这种机 制有效地避免了相互都不能侦听到对方发送数据的STA之间的访问冲突。

1101 ACK
802.11速率传输是半双式模式，所以为了确认数据传输成功，每个单播数据 都要一个确认帧，它有14个字节长。

1110 CF-End

1111 CF-End and CF-Ack
Contention Free（CF）帧主要用于获取信道，其帧格式如下




数据帧的子类型如下：
一、携带数据的数据帧：

0000 Data

0001 Data + CF-Ack [PCF only]

0010 Data + CF-Poll [PCF only]

0011 Data + CF-Ack + CF-Poll [PCF only]

1000 QoS Data [HCF]

1001 QoS Data + CF-Ack [HCF]

1010 QoS Data + CF-Poll [HCF]

1011 QoS Data + CF-Ack + CF-Poll [HCF]

二、不携带任何数据的数据帧：
0100 Null (no data)

0101 CF-Ack (no data) [PCF only]

0110 CF-Poll (no data) [PCF only]

0111 CF-Ack + CF-Poll (no data) [PCF only]

1100 QoS Null (no data) [HCF]

1101 Reserved

1110 QoS CF-Poll (no data) [HCF]

1111 QoS CF-Ack + CF-Poll (no data) [HCF]

说道数据帧就不得不谈谈与其相关的四个问题：数据帧地址格式，分片，聚合，传输速率。
1. 数据帧地址格式：因为AP的后端就是802.3网络，即DS。所以我们会看到一下四个地址格式：


2. 分片：即将一个完整的数据帧分为若干个帧用于在高干扰环境中传输。在干扰比较严重的时候，使用分片机制，可以降低重传的开销。但是，在干 扰不是很严重的情况下，分片机制会导致传输开销变大，反而会降低吞吐量。
3. 聚合：与分片相反，聚合是指将若干帧聚合成为一个数据帧进行传输。 其又分为A-MPDU 和A-MSDU。
A-MPDU：


A-MSDU:


4. 传输速率: 协议标准中定义了基本速率集，每个STA或AP都必须支持。此外，还可 以支持基本速率集之外的一些速率 。随着AP与STA之间的距离发生变化，它们之间传输数据使用的速率也会 动态变化。 一般来讲，当两者距离增加时，速率会逐渐降低。数据帧在每次重传的时候都会降低传输速率以确保重传成功。