Mỗi một trạm trong mạng IEEE 802.11 đều sử dụng một đồng hồ nội bộ riêng. Để đồng bộ hóa các đồng hồ này, IEEE 802.11 đặc tả chức năng đồng bộ hóa theo thời gian (Timing Synchronization Function – TSF). Việc đồng bộ này rất quan trọng trong các chức năng của tầng liên kết dữ liệu như chức năng quản lý năng lượng, chức năng cộng tác trong kĩ thuật PCF và chức năng đồng bộ nhảy tần trong hệ thống sử dụng kỹ thuật FHSS (các trạm cần sử dụng chung một mẫu nhảy tần để có thể truyền thông với BSS).
Trong một BSS, việc đồng bộ hóa thời gian giữa các trạm được thực hiện bằng việc gửi một gói tin Beacon (gói tin tín hiệu), trong mỗi khoảng Beacon (Beacon interval) có chứa nhãn thời gian và thông tin quản lý khác như quản lý năng lượng và quản lý chuyển vùng. Nhãn thời gian trong các gói tin này giúp cho các trạm trong BSS điều chỉnh lại đồng hồ nội bộ của mình. Một trạm không nhất thiết phải nghe tất cả các gói tin Beacon. Tuy nhiên, theo thời gian đồng hồ nội bộ này có thể bị thay đổi, do đó các trạm phải chỉnh lại đồng hồ nội bộ định kì. Trong một số trường hợp, tại đầu khoảng Beacon môi trường có thể bận, gói tin Beacon sẽ được phát ngay sau khi môi trường rỗi trở lại. Chính vì vậy, một trạm muốn nghe gói tin Beacon phải lắng nghe từ đầu khoảng Beacon đến khi nhận được gói tin này.
Hình 2.17: Truyền gói tin Beacon trong mạng
Đối với mạng dựa trên cơ sở hạ tầng, trạm truy cập cơ sở đảm nhận việc đồng bộ hóa thời gian bằng cách phát gói tin Beacon theo định kì để mọi trạm trong BSS điều chỉnh đồng hồ nội bộ của mình. Hình 2.19 mô tả một kịch bản đơn giản. Trạm truy cập cơ sở không phải lúc nào cũng phát gói tin Beacon (B) một cách định kì nếu môi trường khi đó là bận. Tuy nhiên, nó luôn cố gắng lập lịch truyền thông theo khoảng Beacon mong muốn để khoảng Beacon không bị thay đổi việc phát gói tin Beacon bị trễ. Do dó, nhãn thời gian của một becon luôn ứng với thời gian truyền thông, không phải là thời gian được lập lịch sẵn.
Hình 2.18: Truyền gói tin Beacon trong mạng ad-hoc
Còn đối với mạng ad-hoc, việc đồng bộ hóa này phức tạp hơn rất nhiều do chúng không có trạm truy cập cơ sở đảm nhận việc đồng bộ hóa thời gian cho BSS. Trong trường hợp này, mỗi trạm đều sử dụng một đồng hồ đồng bộ hóa riêng và bắt đầu truyền gói tin Beacon sau mỗi khoảng Beacon. Khi đó có thể có nhiều trạm muốn gửi gói tin Beacon và xảy ra đụng độ. Do đó, các thuật toán backoff chuẩn được áp dụng nhằm giảm khả năng đụng độ, đảm bảo chỉ có một trạm có thể gửi gói tin Beacon. Mọi trạm điều chỉnh lại đồng hồ nội bộ theo nhãn thời gian nhận được trong gói tin Beacon và dừng việc gửi gói tin Beacon trong chu kì này.
Trong trường hợp xảy ra đụng độ, gói tin Beacon bị mất. Khoảng Beacon có thể bị thay đổi do các đồng hồ thay đổi nên khoảng Beacon bắt đầu tại mỗi trạm là khác nhau. Sau khi đồng bộ hóa lại, mọi trạm sẽ thống nhất cùng một thời điểm bắt đầu Beacon.