WIFI基本数据传输机制理解要点.pdf

802.11 基本数据传输机制理解 1. 802.11 网络基本概念 1.1 802.11网络元素 Station (STA): 具有 802.11 无线网卡的设备，包括手机、笔记本电脑等。 Access Point (AP): 实现无线网络与固定网络连接功能的设备，通常也称作“热点” ，它主要完成 STA 与 STA 之间数据的转发、 STA 与骨干网之间数据的转发以及必要的管理工作。 本文中将 AP 和 STA 通称为 Node （节点）。 Wireless Medium (WM): STA 之间以及 STA 与 AP 之间传递数据的通道，即无线链路。 无线链路一词相对直观和容易理解，本文中的用无线链路只带 WM 。 Distribution System (DS): 8023.11 中的一个逻辑概念，通常包括两部分：骨干网以及 AP 的帧分发机制。这里的 骨干网指的是连接各 AP 的固网，通常可以理解为以太网； AP 的帧分发机制则完成骨干网 与 STA 、以及 STA 与 STA 之间的数据帧转发工作。 1.2 802.11组网方式 Independent Basic Service Set (IBSS) — IBSS 中只有 STA 和 WM ，没有 AP 和 DS — IBSS 内的通信只能发生在 STA 直接通信距离内 — IBSS 内 STA 间的通信都是点到点直接通信，没有转发 图 1 IBSS 网络结构 Infrastructure Basic Service Set (BSS) — BSS 内有 STA 、AP 和 WM ，但没有 DS — BSS 的范围由 AP 的覆盖范围决定 — BSS 内的各 STA 的通信均由 AP 中转，不能直接通信 — BSS 内 STA 在通信前必须先与 AP 进行关联 (associate)，建立 STA-AP 的对应绑定关系 — STA 总是关联的发起方， AP 是响应方并决定是否允许 STA 的加入 — 一个 STA 同一时刻最多只能与一个 AP 进行关联 — AP 的存在使得各 STA 可以以省电 (power-saving: PS) 模式工作 图 2 BSS 网络结构 Extended Service Set (ESS) — 多个 BSS 串在一起组成一个 ESS，同一 ESS 内的所有 AP 使用同一个 SSID (Service Set Identifier) — 一个 ESS 内的各 BSS 由 DS 连接起来 图 3 ESS 网络结构 2. 802.11 数据传输的基本问题及解决方案 2.1 数据传输的可靠性 将数据准确无误地送达目的地是任何通信技术的基本要求。 802.11 中引入多种机制来保 证数据传输的可靠性。 2.1.1 ACK 机制 接收方成功接收到一个帧后，向发送方回复一个 Ack 帧进行确认。这里的成功接收意 味着 MAC 帧已经收到且 FCS 校验结果正确。 图 4 引入 ACK 后的帧交互机制 一般情况下有两种帧要求 Ack 帧的确认： 单播帧：单播帧的接收者必须向发送者回复 Ack 进行确认 ToDS 域为 1 的多播 /广播帧：ToDS 为 1 意味着这个报文需要由 AP 转发到 DS 里去， AP 向发送方确认报文已收到并会被转到