WIFI系列协议--802.11n-增强高吞吐量简称HT--600Mbit

1.缩写词

缩写	全称
A-MPDU	aggregate MAC protocol data unit
A-MSDU	aggregate MAC service data unit
ASEL	antenna selection
CSD	cyclic shift diversity
CSI	channel state information
CTS1	clear to send 1
CTS2	clear to send 2
DFT	discrete Fourier transform
DLTF	Data Long Training field
ELTF	Extension Long Training field
FEC	forward error correction
HT	high throughput
HTC	high throughput control
HT-GF-STF	High-Throughput Greenfield Short Training field
HT-SIG	High-Throughput SIGNAL field
HT-STF	High-Throughput Short Training field
IDFT	inverse discrete Fourier transform
IDO	IBSS DFS owner
LDPC	low-density parity check
L-LTF	Non-HT Long Training field
L-SIG	Non-HT SIGNAL field
L-STF	Non-HT Short Training field
LTF	Long Training field
MCS	modulation and coding scheme
MFB	MCS feedback
MIMO	multiple input, multiple output
MRQ	MCS request
NDP	null data packet
OBSS	overlapping basic service set
PBAC	protected block ack agreement capable
PCO	phased coexistence operation
PP A-MSDU	payload protected aggregate MAC service data unit
PSMP	power save multi-poll
PSMP-DTT	power save multi-poll downlink transmission time
PSMP-UTT	power save multi-poll uplink transmission time
QBPSK	quadrature binary phase shift keying
RD	reverse direction
RDG	reverse direction grant
RIFS	reduced interframe space
RXASSI	receive antenna selection sounding indication
RXASSR	receive antenna selection sounding request
SM	spatial multiplexing
SNR	signal-to-noise ratio
SPP A-MSDU	signaling and payload protected aggregate MAC service data unit
STBC	space-time block coding
TXASSI	transmit antenna selection sounding indication
TXASSR	transmit antenna selection sounding request

2.一般的描述

高吞吐量High-throughput (HT) station (STA)

IEEE 802.11 HT STA提供了物理层(PHY)和介质访问控制(MAC)特性，可以支持100 Mb/s或更高的吞吐量，这是在MAC数据服务接入点(SAP)测量得到的。HT STA也是一种服务质量(QoS) STA。在基本服务集(BSS)中，与HT接入点(AP)相关联的HT STAs可以使用HT特性。HT特性的一个子集可以在两个属于同一独立基本服务集(IBSS)的HT STAs之间使用。
HT STA的PHY特性包括调制和编码方案(MCS)集和物理层收敛过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)格式。一些区分HT STA和非HT STA的物理层特性被称为多输入、多输出(MIMO)操作，空间多路复用(SM)，空间映射(包括发射波束形成)，空时分组编码(STBC)，低密度奇偶校验(LDPC)编码和天线选择(ASEL)。允许的PPDU格式有非HT格式、HT-混合格式和HT-greenfield格式。PPDUs可以用20MHz或40MHz的带宽传输。
HT STA具有MAC特性，包括帧聚合、某些块Ack特性、省电多轮询(PSMP)操作、反向(RD)以及支持与非HT STAs共存的保护机制。

3.帧格式

MAC帧格式

MAC报头包括帧控制、持续时间、地址和可选的序列控制信息，对于QoS数据帧可选的QoS cControl信息(仅限QoS数据帧)和可选的HT控制字段(仅限+HTC帧)。

约定

字段中的所有位都被编号，从0到k，其中字段的长度是k + 1位。数值字段中比单个位长的位按重要性递增的顺序进行描述，即其中编号最低的位的重要性最小。一个域内的八位边界可以通过取域模8的位元数来获得。数值字段中长度大于单个八位元按重要性的递增顺序表示，从编号最低的位元到编号最高的位元。大于单个八位元的字段中的八位元按从包含最低数字位的八位元到包含最高数字位的八位元的顺序被发送到PLCP。

通用帧格式

MAC帧格式包含一组字段，它们在所有帧中以固定的顺序出现。前三个字段(帧控制、持续时间/ID和地址1)和最后一个字段(FCS)构成了最小的帧格式，并出现在所有帧中，包括保留类型和子类型。字段地址2、地址3、顺序控制、地址4、QoS控制、HT控制和帧体仅出现在某些帧类型和子类型中。帧体字段的大小是可变的。最大帧体大小由最大MSDU大小(2304字节)或最大A-MSDU大小(3839字节或7935字节，取决于STA的能力)以及安全封装带来的任何开销决定。

Frame Control	Duration/ID	Address1	Address2	Address3	Sequence Control	Address4	QoS Control	HT Control	Frame Body	FCS
2bytes	2bytes	6bytes	6bytes	6bytes	2bytes	6bytes	2bytes	4bytes	0-7955bytes	4bytes

帧域

帧控制域

类型与子类型域

Type value b3 b2	Type description	Subtype value b7 b6 b5 b4	Subtype description
00	Management	1110	Action No Ack
00	Management	1110–1111	Reserved
01	Control	0000–01110	Reserved
01	Control	0111	Control Wrapper

电源管理域

电源管理字段的长度为1位，用于指示STA的电源管理模式。从特定STA开始的每一帧中，该字段的值保持不变。该值指示帧交换序列成功完成后STA的模式。

更多数据域

更多的数据字段长度是1位,用于指示STA PS模式,更多MSDUs, AMSDUs,或MMPDUs缓冲STA AP。更多的数据字段是有效的定向数据或管理类型帧通过AP的STA PS模式。值1表示至少有一个额外的缓冲MSDU、A-MSDU或MMPDU用于相同的STA。

顺序域

Order字段的长度为1位。并在任何包含MSDU或其片段的非qos数据帧中设置为1，该数据帧使用严格约化的服务类进行传输。该字段在所有其他帧中都设置为0。所有QoS STAs将此子字段设置为0。它有两个用途:
a.当在非qos STA传输的非qos数据帧中设置为1时，表明该帧包含一个MSDU或其片段，该片段正使用严格约化的服务类进行传输。
b.在以HT_GF或HT_MF值为TXVECTOR格式参数传输的QoS数据或管理帧中设置为1时，表示该帧包含一个HT控制字段。
否则，Order字段设置为0。

Duration/ID域

在A-MPDU中，MPDUs的MAC头文件中的Duration/ID字段都带有相同的值。

地址域

BSSID (BSS identification)域

所有1的值都用来表示通配符BSSID。通配符BSSID不应在BSSID字段中使用，除非子类型探测请求的管理帧和类别为Public的子类型操作的管理帧除外。

DA (destination address)域

DA字段包含一个IEEE MAC个人或组地址，该地址标识作为MSDU(或其片段)或A-MSDU的最终接收者的MAC实体(或多个实体)，包含在frame body字段中。

SA (source address)域

SA字段包含一个IEEE MAC个人地址，该地址标识了发起帧体字段中包含的MSDU(或其片段)或A-MSDU的传输的MAC实体。在源地址中，个人/组位总是以零的形式传输。

序列控制域

序列数字域

序列号字段是一个12位字段，表示MSDU、A -MSDUH或者MMPDU的序列号。由STA传输的每个MSDU、A-MSDU或MMPDU都被分配一个序列号。序列号没有分配给控制帧，因为没有序列控制字段。
Non-QoS STAs以及QoS STAs作为Non-QoS STAs,因为他们是在一个Non-QoS BSS 或者non-QoS IBSS，分配序列号，数字管理帧和数据帧(QoS子域子类型字段设置为0)，从单一模- 4096计数器，从0开始并为每个MSDU或MMPDU递增1。
QoS BSS中相关的QoS STAs维护一个modulo-4096计数器，每个流量标识(TID)，每个唯一的接收器(由MAC报头的Address 1字段指定)。QoS数据帧的序列号是使用帧的QoS控制字段TID子字段标识的计数器来分配的，对于属于TID的每一个MSDU或A-MSDU，该计数器递增1。管理帧的序列号、地址1字段中有广播/多播组地址的QoS数据帧以及所有由QoS STAs发送的非QoS数据帧都使用一个额外的单modulo-4096计数器进行分配，每个MSDU、A-MSDU或MMPDU从0开始递增1。可将QoS(+)空帧的序列号设置为任意值。
MSDU或MMPDU的每个片段都包含分配给该MSDU或MMPDU的序列号的副本。在MSDU、MMPDU或其片段的所有重发中，序列号保持不变。

片段数据域

片段号字段是一个4位字段，表示一个MSDU或MMPDU的每个片段的数量。片段号在MSDU或MMPDU的第一个或唯一一个片段中设置为0，并且对该MSDU或MMPDU的每个后续片段递增1。片段号在A-MSDU的唯一片段中设置为0。片段号在片段的所有重传中保持不变。

QoS控制域

QoS控制字段是一个16位字段，用于标识帧所属的流量类别(TC)或流量流(TS)，以及关于帧的各种其他QoS相关信息，这些信息随帧类型和子类型而变化。在所有数据帧中都存在QoS控制字段，每个QoS控制字段由5个子字段组成，分别为特定的发送方(HC或非ap STA)和帧类型和子类型定义。

HT控制域

HT控制字段始终存在于控制包装帧中，并且由帧控制字段的顺序位决定的QoS数据和管理帧中。

帧主体域

框架主体是一个可变长度字段，它包含特定于各个框架类型和子类型的信息。框架体的最小长度为0个字节。帧体的最大长度由MSDU或A-MSDU的最大长度加上加密开销来定义(MSDU + ICV + IV)。其中完整性检查值(ICV)和初始化向量(IV)是WEP字段。

Duration/ID域

通用

QoS STA传输帧中的Duration/ID字段。所有时间都以微秒计算。如果计算的持续时间包含小数微秒，则插入到duration /ID字段中的值四舍五入为下一个更高的整数。

在增强的分布式通道访问下设置单个和多个保护(EDCA)

在一个由发起TXOP的STA在EDCA下传输的帧(不包括包含QoS CF-Poll、PSMP帧和将RDG/More PPDU子字段设置为1的数据帧)中，有两类持续时间设置:单保护和多保护。在单一保护中，帧的Duration/ID字段的值可以在接收STAs时设置一个NAV值，该值可以保护任何后续数据、管理或响应帧，以及任何额外的开销帧，如下所述。在多重保护中，帧的Duration/ID字段的值可以设置一个NAV来保护多帧序列的估计结束。将RDG/More PPDU子字段设置为1的帧总是使用多重保护。PSMP帧总是使用多重保护。STA在传输TXOP的第一帧时，在单一和多重保护之间进行选择。STA在同一TXOP中传输的所有后续帧使用相同的持续时间设置类。

个别帧类型的格式

控制帧

a.RTS帧格式
b.CTS帧格式
c.ACK帧格式
d.BlockAckReq帧格式
e.BlockAck帧格式
f.控制包装帧

数据帧

a.数据帧格式
b.A-MSDU格式

管理帧

a.Beacon帧格式
b.Association请求帧格式
c.Association响应帧格式
d.Reassociation请求帧格式
e.Reassociation响应帧格式
f.Probe请求帧格式
g.Probe响应帧格式
h.动作没有Ack帧格式

管理帧主体部分

Information元素

Supported Rates元素

支持的Rate元素在OperationalRateSet参数中指定最多8个Rate，信息字段被编码为1到8个字节，每个字节描述一个支持的速率或BSS成员选择器。如果操作速率集OperationalRateSet参数中的速率数和BSS成员选择器的数目之和超过8，则应生成扩展的支持速率元素，以指定其余的支持速率和BSS成员选择器。否则，使用扩展的受支持的Rates元素是可选的。

Extended Supported Rates元素

扩展的受支持速率元素指定OperationalRateSet参数中的速率，以及零或多个BSS成员不包含在受支持的Rates元素中的选择器值。信息字段被编码为1到255个八位字节，每个八位字节描述一个支持的速率或BSS成员选择器。

Secondary Channel Offset元素

当切换到一个新的40MHz信道时，BSS中的AP或IBSS中的STA与信道切换通知元素一起使用次要信道偏移元素。

Beacon Report

报告的帧体子元素包含请求的字段和报告的信标、测量导频或探测器响应帧的帧体元素。如果相应信标请求的Reporting Detail子元素等于0，则所报告的帧体子元素不包括在信标报告中。如果Reporting Detail子元素等于1，则所有固定字段和所有信息元素的元素id出现在请求信息元素中，相应的信标请求包含在报告的帧体子元素中，它们在报告的帧中出现的顺序是相同的。如果Reporting Detail字段等于2，则所有固定字段和信息元素都按照它们在报告框架中出现的顺序包含。报告的TIM元素被截断，这样只报告元素的前4个八位元，并且修改元素长度字段以指示截断的长度4。应截断所报告的IBSS动态频率选择(DFS)元素，以便只报告最低和最高频道数映射，并修改元素长度字段，以指示截断的长度为13。报告的RSN元素应该被截断，以便只报告元素的前4个八位元，并且修改元素长度字段以指示截断的长度为4。如果报告的框架体子元素会导致度量报告元素超过最大信息元素的大小，那么报告的框架体子元素将被截断，以便报告的框架体子元素中的最后一个信息元素是完整的信息元素。

RSN information元素

RSN capabilities

Pre-Auth	No Pairwise	PTKSA Replay Counter	GTKSA Replay Counter	Management Frame Protection Required (MFPR)	Management Frame Protection Capable (MFPC)	Reserved	Peerkey Enabled	SPP A-MSDU Capable	SPP A-MSDU Required	PBAC	Reserved
1bit	1bit	2bit	2bit	1bit	1bit	1bit	1bit	1bit	1bit	1bit	3bit

Extended Capabilities information元素

BSS Load元素

信道利用率字段被定义为时间百分比，以255为线性比例，代表100%，AP感知到媒体处于繁忙状态，这由物理或虚拟载波感知(CS)机制表示。当BSS使用多个通道时，仅计算主通道的通道利用率字段值。这个百分比是用公式计算的：
Channel Utilization = Integer((channel_busy_time/(dot11ChannelUtilization-BeaconIntervals × dot11BeaconPeriod × 1024)) × 255)

EDCA Parameter Set元素

TSPEC元素

Neighbor Report元素

AP Reachability	Security	Key Scope	Capabilities	Mobility Domain	High Throughput	Reserved
2bit	1bit	1bit	6bit	1bit	1bit	1bit

高吞吐量的位设置为1时,表明AP由这个BSSID HT AP包括HT功能元素的Beacons,HT功能元素的内容是相同元素的广播的HT功能AP发送报告。

HT Capabilities元素

HT Capabilities元素结构

一个HT STA通过传递HT能力元素声明它是一个HT STA。HT功能元素包含许多字段，用于宣传HT STA的可选HT功能。HT功能元素出现在信标、关联请求、关联响应、再关联请求、再关联响应、探测请求和探测响应帧中。

Element ID	Length	HT Capabilities Info	A-MPDU Parameters	Supported MCS Set	HT Extended Capabilities	Transmit Beamforming Capabilities	ASEL Capabilities
1bit	1bit	2bit	1bit	16bit	2bit	4bit	1bit

HT Capabilities Info域

HT功能元素的HT功能信息字段长度为2个字节，包含功能信息位。

LDPC Coding Capability	Supported Channel Width Set	SM Power Save	HT-Greenfield	Short GI for 20 MHz	Short GI for 40 MHz	Tx STBC	Rx STBC	HT-Delayed Block Ack	Maximum AMSDU Length	DSSS/CCK Mode in 40 MHz	Reserved	Forty MHz Intolerant	L-SIG TXOP Protection Support
B0	B1	B2-B3	B4	B5	B6	B7	B8-B9	B10	B11	B12	B13	B14	B15

A-MPDU Parameters域

Maximum A-MPDU Length Exponent	Minimum MPDU Start Spacing	Reserved
B0-B1	B2-B4	B5-B7

Supported MCS Set域

HT功能元素支持的MCS设置字段指示MCSs a STA支持哪一个。MCS由MCS索引标识，MCS索引由范围为0到76的整数表示。MCS指数的解释(即MCS到数据速率的映射)是物理量相关的。

Rx MCS Bitmask	Reserved	Rx Highest Supported Data Rate	Reserved	Tx MCS Set Defined	Tx Rx MCS Set Not Equal	Tx Maximum Number Spatial Streams Supported	Tx Unequal Modulation Supported	Reserved
B0-B76	B77-B79	B80-B89	B90-B95	B96	B97	B98-B99	B100	B101-B127

HT Extended Capabilities域

PCO	PCO Transition Time	Reserved	MCS Feedback	+HTC Support	RD Responder	Reserved
B0	B1-B2	B3-B7	B8-B9	B10	B11	B12-B15

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