一 . 什么是Wi-Fi?

Wi-Fi（Wireless Fidelity），在中文里又称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance，缩写为WFA）的商标，Wi-Fi联盟限制使用Wi-Fi认证这一术语来成功完成互操作性认证测试。严格得说，Wi-Fi是一个认证的名称，该认证用于测试无线网络设备是否符合IEEE 802.11系列协议的规范。也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。

二 . 802.11协议介绍

IEEE 802.11是现今无线局域网通用的标准，它是由国际电机电子工程学会（IEEE）所定义的无线网络通信的标准。

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）是美国电气和电子工程师协会的简称。802是该组织中一个专门负责制定局域网标准的委员会，也称为LMSC（LAN/MAN Standards Committee，局域网/城域网标准委员会）。该委员会成立于1980年2月，其任务就是制定局域网和城域网标准。

由于工作量较大，该委员会被细分成多个工作组（Working Group），每个工作组负责解决某个特定方面问题的标准。工作组也会被赋予一个编号（位于802编号的后面，中间用点号隔开），故802.11代表802项目的第11个工作组[3]。它专门负责制订无线局域网（Wireless LAN）的介质访问控制协议（MAC：Medium Access Control）及物理层（PHY：Physical Layer）技术规范。

IEEE 802.11标准列表

IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，播在2.4GHz）。
IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，播在5GHz）。
IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s，播在2.4GHz）。
IEEE 802.11c，匹配802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。
IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。
IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销。
IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。
IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。
IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。
IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。
IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。
IEEE 802.11l，预留及准备不使用。
IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。
IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz，此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
IEEE 802.11o，针对VOWLAN（Voice over WLAN）而制订，更快速的无限跨区切换，以及读取语音（voice）比数据（Data）有更高的传输优先权。
IEEE 802.11p，这个通信协议主要用在车用电子的无线通信上。它设置上是从IEEE 802.11来扩展延伸，来匹配智能运输系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相关应用。
IEEE 802.11q
IEEE 802.11r：快速BSS切换（FT）（2008）
IEEE 802.11s：Mesh Networking, Extended Service Set（ESS）（July 2011）
IEEE 802.11t：Wireless Performance Prediction (WPP)—test methods and metrics Recommendation cancelled
IEEE 802.11u：Improvements related to HotSpots and 3rd party authorization of clients, e.g. cellular network offload (February 2011)
IEEE 802.11v：Wireless network management（February 2011）
IEEE 802.11w：Protected Management Frames (September 2009)
IEEE 802.11x
IEEE 802.11y：3650–3700 MHz Operation in the U.S.（2008）
IEEE 802.11z：Extensions to Direct Link Setup (DLS)（September 2010）
IEEE 802.11-2012：A new release of the standard that includes amendments k, n, p, r, s, u, v, w, y and z (March 2012)
IEEE 802.11aa：Robust streaming of Audio Video Transport Streams (June 2012)
IEEE 802.11ab
IEEE 802.11ac，802.11n的潜在继承者，更高传输速率的改善，当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps，将单信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的无线带宽（80MHz-160MHz，802.11n只有40MHz），更多的MIMO流（最多8条流），更好的调制方式（QAM256）。目前是草案标准（draft），预计正式标准于2012年晚些时间推出。Quantenna公司在2011年11月15日推出了世界上第一只采用802.11ac的无线路由器。Broadcom公司于2012年1月5日也发布了它的第一支支持802.11ac的芯片。
IEEE 802.11ad：Very High Throughput 60 GHz (December 2012) - see WiGig
IEEE 802.11ae：Prioritization of Management Frames（2012年3月）
IEEE 802.11af：运用过往电视白区（TV White Space，TVWS）的频段所订立标准，由于使用白区频段（VHS的54MHz～216MHz及UHF的470MHz～698MHz），有时IEEE 802.11af也称为White-Fi（取Wi-Fi一词的派生变化）。
IEEE 802.11ah：用来支持无线感测器网络（Wireless Sensor Network，WSN），以及支持物联网（Internet of Thing，IoT）、智能电网（Smart Grid）的智能电表（Smart Meter）等应用。
IEEE 802.11ai：为IEEE 802.11的修正案，新增部分机制，以及加速创建网络连线的等待时间。
IEEE 802.11aj：为IEEE 802.11ad的增补标准，开放45GHz的未授权带宽带使世界上部分地区可以使用。
IEEE 802.11aq：为IEEE 802.11的修正案，增加网络探索的效率，以加快网络传输速度。
IEEE 802.11ax：以现行的IEEE 802.11ac做为基底的草案，以提供比现行的传输速率加快4倍为目标。

三 . 相关概念及名词解释

转自 https://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7930131

1. IE802.11简介

标准号	IEEE 802.11b	IEEE 802.11a	IEEE 802.11g	IEEE 802.11n
标准发布时间	1999年9月	1999年9月	2003年6月	2009年9月
工作频率范围	2.4－2.4835GHz	5.150－5.350GHz 5.475－5.725GHz 5.725－5.850GHz	2.4－2.4835GHz	2.4－2.4835GHz 5.150－5.850GHz
非重叠信道数	3	24	3	15
物理速率（Mbps）	11	54	54	600
实际吞吐量（Mbps）	6	24	24	100以上
频宽	20MHz	20MHz	20MHz	20MHz/40MHz
调制方式	CCK/DSSS	OFDM	CCK/DSSS/OFDM	MIMO-OFDM/DSSS/CCK
兼容性	802.11b	802.11a	802.11b/g	802.11a/b/g/n

2. 频谱划分

WiFi总共有14个信道，如下图所示：

1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽

2）划分为14个子信道

3）每个子信道宽度为22MHz
4）相邻信道的中心频点间隔5MHz
5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)

6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道

3. 接收灵敏度

4. 2.4GHz中国信道划分

802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz（2.4GHz-2.4835GHz），其可用带宽为83.5MHz，中国划分为13个信道，每个信道带宽为22MHz

北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道)

欧洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道)

日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）

2.4GHz频段WLAN信道配置表
信道	中心频率（MHz）	信道低端/高端频率
1	2412	2401/2423
2	2417	2406/2428
3	2422	2411/2433
4	2427	2416/2438
5	2432	2421/2443
6	2437	2426/2448
7	2442	2431/2453
8	2447	2426/2448
9	2452	2441/2463
10	2457	2446/2468
11	2462	2451/2473
12	2467	2456/2478
13	2472	2461/2483

5. SSID和BSSID

1）基本服务集（BSS）

基本服务集是802.11 LAN的基本组成模块。能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS（Basic Service Set）。如果一个站移出BSS的覆盖范围，它将不能再与BSS的其它成员通信。

2）扩展服务集（ESS）

多个BSS可以构成一个扩展网络，称为扩展服务集（ESS）网络，一个ESS网络内部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。连接BSS的组件称为分布式系统（Distribution System，DS）。
3）SSID

服务集的标识，在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID，否则无法进行通信。

SSID是一个ESS的网络标识(如:TP_Link_1201)，BSSID是一个BSS的标识，BSSID实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内SSID是相同的，但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话，则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。

BSSID(MAC)<---->SSID

6. AP种类

FAT AP和FIT AP比较如下图所示：

7. 无线接入过程三个阶段
      STA（工作站）启动初始化、开始正式使用AP传送数据帧前，要经过三个阶段才能够接入（802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯，功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等功能）：
      1）扫描阶段（SCAN）
      2）认证阶段 (Authentication)
      3）关联（Association）

7.1 Scanning

802.11 MAC 使用Scanning来搜索AP，STA搜索并连接一个AP，当STA漫游时寻找连接一个新的AP，STA会在在每个可用的信道上进行搜索。
       1）Passive Scanning（特点：找到时间较长，但STA节电）
            通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络，该帧提供了AP及所在BSS相关信息：“我在这里”…
       2）Active Scanning  （特点：能迅速找到）

STA依次在13个信道发出Probe Request帧，寻找与STA所属有相同SSID的AP,若找不到相同SSID的AP，则一直扫描下去..

7.2 Authentication

当STA找到与其有相同SSID的AP，在SSID匹配的AP中，根据收到的AP信号强度，选择一个信号最强的AP，然后进入认证阶段。只有身份认证通过的站点才能进行无线接入访问。AP提供如下认证方法：
     1）开放系统身份认证(open-system authentication)
     2）共享密钥认证(shared-key authentication）
     3）WPA PSK认证（ Pre-shared key）
     4）802.1X EAP认证

7.3 Association

当AP向STA返回认证响应信息，身份认证获得通过后，进入关联阶段。
    1） STA向AP发送关联请求
    2） AP 向STA返回关联响应
    至此，接入过程才完成，STA初始化完毕，可以开始向AP传送数据帧。

7.4 认证和关联过程

7.5 漫游过程

四 . Wi-Fi的应用场景和解决方案，相对于其他无线通信的优劣势

Wi-Fi技术可应用于物联网智能家居方面，在物联网中国内市场主要采用的是Wifi，zigbee这两种短距离无线通信技术。这两种通讯技术虽然都大量应用于物联网解决方案，但是这两种技术也各具特点。这里主要列举Wi-Fi技术在物联网通信中的优劣

Wifi的优势：

1. 设备价格相对低廉，普及面比较广，基本上每家都有路由器设备。

2.WIFI组网方便,连接就行,协议统一,使用TCP/IP协议。

3.传输速度比较高，能达到11Mbps。

4.网络带宽比较大，能达到11000KB/S。

5.能够无缝与手机进行通信。

6.能够直接接入互联网。

WIFI的劣势：

1.安全性比较低，比较容易被攻击破解。

2.最多只能连接几十台设备，后面可能满足不了只能家居发展壮大的需求。

3.传输距离比较短，范围在1-100m

4.无线稳定性比较差，房间大了，可能收不到无线网。

5.通信延迟比较大，反应时间比较长

6.功耗比较大，不适合用电池供电设备。

7.对硬件要求比较高，WIFI模组需要大量周边电路辅助工作，对硬件内存要求也比较大。

Wi-Fi理论基础概述相关推荐

wifi频率和zigbee干扰_浅谈ZigBee和Wi—Fi的共存和干扰
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 浅谈 ZigBee 和 Wi - Fi 的共存和干扰作者:姜伟朱凯刘童来源:<科技视界> 2013 年第 16 期 [摘 ...
比较802.11ac(Wi‑Fi 5)和802.11ax(Wi‑Fi 6)
MIMO 802.11ac仅在下行模式下,支持多用户MIMO. 802.11ax不仅下行链路:也在上行链路支持MIMO功能,因此多个用户可以同时上传视频. 调制方法 802.11ax具有更高的调制方案 ...
android环境监测,基于Wi―Fi和Android家居环境监测与实现
摘要为了人们生活环境健康安全,实现家居环境检测,利用现在手持智能设备,设计出一种基于Android的家居检测系统.本文采用了具有Android操作系统的智能手机或平板电脑作为家居设备终端,以STM ...
CBE可表示计算机辅助教育,计算机辅助教育（CBE）的理论基础概述
一:计算机辅助教育简介计算机辅助教育简CBE (Computer Based Education)是计算机技术在教学领域中的应用.其目的是应用先进的计算机技术来改革教与学的过程,提高教学质量和效益, ...
条件随机场(CRF)相关理论知识
文章目录无向概率图模型条件随机场 CRF 实例线性链条件随机场的简化形式线性链条件随机场的矩阵形式 linear-CRF的三个基本问题 1,概率计算问题前向后向概率概述前向后向概率计算 l ...
android单片机wifi通信原理,基于单片机计算机之间无线通信实现.doc
基于单片机计算机之间无线通信实现课程设计报告学院: 专业名称: 学生姓名: 指导教师: 时间: TOC \o "1-3" \h \u 课程设计任务书题目:基于单 ...
Solr与MongoDB集成，实时增量索引[转]
http://www.123905.com/ 一. 概述大量的数据存储在MongoDB上,需要快速搜索出目标内容,于是搭建Solr服务. 另外一点,用Solr索引数据后,可以把数据用在不同的项目当中 ...
基于YOLOv7的室内场景智能识别系统（源码＆教程）
1.项目背景: 近年来,随着移动互联网与定位技术的发展,基于位置服务越来越多地出现在人们的日常生活中.虽然智能手机都包含很多基于位置服务的应用,但是传统的基于位置服务常常将服务范围划分为室内与室外两种 ...
电磁炉全国产化电子元件推荐方案
方案概述: 电磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器 ,其利用交变电流通过线圈 IH Coi l 产生方向不断改变的交变磁场.而处于交变磁场中的导体内部就会产生涡旋电流 , 这个是涡旋电 ...

Wi-Fi理论基础概述

1. IE802.11简介

Wi-Fi理论基础概述相关推荐

最新文章

热门文章