短距离无线通信系统及仿真课件 第2章 Wi-Fi无线通信技术 第十四讲

MAC层帧结构

为了实现MSDU在对等逻辑链路层(LLC)之间的传送，MAC层用到了多种帧类型，每种类型的帧都有其特殊的用途。IEEE 802.11标准将MAC帧分为三种类型，分别在工作站及AP之间提供管理、控制和数据交换功能。管理帧负责在工作站和AP之间建立初始的通信，提供连接和认证等服务。当工作站和AP之间建立连接和认证之后，控制帧为帧数据的发送提供辅助功能。数据帧的主要功能是传送信息(如介质服务数据单元)到目标工作站，转交给LLC层。数据帧可以从LLC层承载特定信息、监督未编号的帧。IEEE 802.1l标准定义了MAC帧结构的主体框架，如图3.20所示。802.11帧的三大部分MAC首部：共30字节。帧的复杂性都在帧的首部。帧主体：也就是帧的数据部分，不超过2312字节。这个数值比以太网的最大长度长很多。不过802.11帧的长度通常都是小于1500字节。帧检验序列：FCS是尾部，共4字节MAC帧中包括的各主要字段如下：(1)帧控制(FrameControl)。该字段是在工作站之间发送的控制信息。帧控制字段共分为11个子字段。802.11协议版本(现在是0)。类型字段和子类型字段用来区分帧的功能。属于数据帧(10)、控制帧(01)还是管理帧(00)。到目的地是分布系统的数据类型帧中“TODS”置“1”；在离开分布系统的数据类型帧中“FROMDS”段置“1”。更多分片字段置为1时表明这个帧属于一个帧的多个分片之一。有线等效保密字段WEP占1位。若WEP＝1，就表明采用了WEP加密算法。(2)持续时间/标志(Duration/ID)。大部分帧中，这个域内包含持续时间的值，值的大小取决于帧的类型。通常每个帧一般都包含表示下一个帧发送的持续时间信息。例如，数据帧和应答帧中的Duration/ID字段表明下个分段和应答的持续时间。网络中的工作站就是通过监视这个字段，依据持续时间信息来推迟发送的。(3) Address1/2/3/4(地址1/2/3/4)。地址字段包含不同类型的地址，地址的类型取决于发送帧的类型。这些地址类型可以包含基本服务组标识(BSSID)、源地址、目标地址、发送站地址和接收站地址。(4)序列控制(SequenceControl)。该字段最左边的4 bit由分段号子字段组成。这个子字段标明一个特定MSDU的分段号。第一个分段号为0，后面发送分段的分段号依次加1。下面12 bit是序列号子字段，从0开始，对于每一个发送的MSDU子序列依次加1。(5)帧体(FrameBody)。这个字段的有效长度可变，为0～2312字节。该字段信息取决于发送帧。如果发送帧是数据帧，那么该字段会包含一个LLC数据单元(也叫MSDU)。MAC管理和控制帧会在帧体中包含一些特定的参数，这些参数由该帧所提供的特殊服务所决定。如果帧不需要承载信息，那么帧体字段的长度为0。接收工作站从物理层适配头的一个字段判断帧的长度。(6)帧校验序列(FCS)。发送工作站的MAC层利用循环冗余码校验法(CyclicRedundancyCheck，CRC)计算一个32 bit的FCS，并将结果存入这个字段。名词解释：（1）MAC:媒体接入控制（2）CSMA/CA：载波侦听多点接入/冲突避免（3）DCF：分布协调功能（4）PCF：点协调功能（5）RTS：请求发