WIFI基础知识总结:版本和信道
基本知识参考:WIFI协议及其物理帧结构介绍 - wangssd - 博客园 (cnblogs.com)Ethenet(有线网)和Wifi(无线网)采用的协议都属于IEEE 802协议集。其中,Ethenet以802.3协议作为其网络层以下的协议;Wifi以802.11做为其网络层以下的协议。无论是有线网络,还是无线网络,其网络层以上的部分,基本一样。有个wifi专栏可以看看WiFi_Li-Yongjun的博客-CSDN博客IEEE 802.11协议包括哪些内容IEEE 802.11 是一套庞大的、不断演进的标准集,它定义了无线局域网(WLAN)的媒体访问控制(MAC)层和物理层(PHY)规范。可以将其内容分为两大核心部分:一个是基础架构,另一个是一系列修正案( Amendments)。📜 1. 核心基础:MAC层与PHY层这是标准最根本的部分,自1997年第一版标准发布以来就确立。物理层(PHY):规定了无线信号的传输方式,包括:工作频段:如 2.4 GHz、5 GHz、6 GHz 等。调制技术:如 OFDM、CCK 等。数据传输速率:从最初的 2 Mbps 到如今 802.11ax 的数千 Mbps。媒体访问控制层(MAC):规定了如何访问无线介质,核心机制是CSMA/CA(带冲突避免的载波监听多路访问)。它通过RTS/CTS(请求发送/允许发送)握手机制,有效解决了无线网络中常见的“隐藏节点”问题。定义了包括控制帧、数据帧和管理帧在内的帧格式。🏛️ 2. 功能扩展:修正案(Amendments)随着技术发展和应用需求变化,IEEE 发布了众多修正案来增强标准,这些修正案是协议内容的动态扩展。下表是一些主要修正案及其功能:修正案核心目标 / 新特性备注802.11a / 802.11b / 802.11g引入更高的物理层传输速率a(5 GHz, 54 Mbps)b(2.4 GHz, 11 Mbps)g(2.4 GHz, 54 Mbps)802.11n (Wi-Fi 4)大幅提升吞吐量引入MIMO和 40 MHz 带宽等技术802.11ac (Wi-Fi 5)进一步提升吞吐量引入更宽的80/160 MHz 信道、更多 MIMO 流和256-QAM调制802.11ax (Wi-Fi 6/6E)提升高密场景下的效率和吞吐量引入OFDMA和MU-MIMO,并支持6 GHz 频段(Wi-Fi 6E)802.11i增强安全性定义了WPA2使用的AES加密协议CCMP,以替代脆弱的 WEP802.11e支持服务质量(QoS)为语音、视频等实时业务提供优先级保障802.11r实现快速漫游优化了设备在接入点(AP)间的切换速度,改善 VoIP 体验802.11k提供无线资源管理使设备和网络能交换信道质量等信息,帮助优化漫游决策802.11v实现无线网络管理允许网络对设备进行负载均衡、节能等管理802.11p支持车联网通信用于专用短程通信,是实现V2X的基础之一802.11ah面向物联网工作在 900 MHz 频段,具有更远覆盖和更低功耗,称为Wi-Fi HaLow802.11ad / 11ay支持超高吞吐量和极低延迟工作在 60 GHz 频段(WiGig),用于近距离高速传输802.11az增强定位能力实现高精度的室内定位,精度可达亚米级所有这些修正案最终会被整合进一个主标准中,例如IEEE 802.11-2024就是一次重要的整合修订。💎 总结简言之,IEEE 802.11 标准的内容就是由一个统一的 MAC 层和多个针对不同场景的物理层选项构成,并通过一系列修正案为其不断增添了安全、漫游、服务质量以及更高吞吐量和物联网等新功能。WIFI版本WiFi标准的演进Wi-Fi技术:一代至七代Wi-Fi演进概览一文带你了解WiFi标准的演进历程,WiFi 7 标准来了!-阿里云开发者社区 (aliyun.com)Wi-Fi标准的演进主要是通过IEEE(电气和电子工程师协会)提出的一系列802.11协议来实现的。这些协议定义了无线局域网(WLAN)技术的规范,以确保不同设备之间的互操作性和性能提升。802.11: 最早的Wi-Fi标准,于1997年发布,支持最高传输速率为2 Mbps。这个标准使用了2.4 GHz频段,并采用了频移键控(FSK)和调制解调器(QPSK)技术。802.11b: 于1999年发布,提高了最大传输速率至11 Mbps。与802.11相比,802.11b使用了相同的2.4 GHz频段,但采用了更先进的调制技术(康斯特编码)。802.11a: 也于1999年发布,但采用了5 GHz频段。它支持更高的最大传输速率,达到了54 Mbps,但由于频段不同,与802.11b不兼容。802.11g: 于2003年发布,结合了802.11b和802.11a的特点,支持2.4 GHz频段,并提供最高传输速率为54 Mbps。与802.11b兼容,但由于频段不同,与802.11a不兼容。802.11n: 于2009年发布,引入了多天线技术(MIMO),可同时传输多个数据流,提高了传输速率和覆盖范围。它在2.4 GHz和5 GHz频段均可工作,最高传输速率可达600 Mbps或更高。802.11ac: 于2013年发布,主要在5 GHz频段上工作,引入了更多的MIMO流,波束成形技术和更高的调制技术,最高传输速率可达几千兆比特每秒(Gbps)。802.11ax(Wi-Fi 6): 于2019年发布,旨在提高网络容量和效率。它引入了更多的改进,如OFDMA(正交频分多址),MU-MIMO(多用户多输入多输出)等,以适应越来越多的连接设备和高密度环境。802.11be(Wi-Fi 7): 这是一个尚未正式发布的标准,但预计将在未来几年内出现。它将进一步提高速度和性能,以满足不断增长的无线通信需求,同时提供更好的安全性和可靠性。助记:bagnacaxbag,包裹,后面就是n,然后ac,ax各个标准对比是否可以开发一款仅支持 Wi-Fi 5(802.11ac)的 IoT 设备?可以,但需权衡利弊。Wi-Fi 5(802.11ac)主要针对5GHz 频段,适用于高速、低延迟场景,但 IoT 设备通常更依赖2.4GHz(Wi-Fi 4)。以下是关键分析:Wi-Fi 5(802.11ac)的特点仅支持 5GHz:不兼容 2.4GHz,这意味着:✅更高速度(理论最高 1.3Gbps,适合视频、大数据传输)。✅更低干扰(5GHz 比 2.4GHz 干净,适合密集环境)。❌穿墙能力弱:5GHz 信号衰减快,覆盖范围较小。❌部分老旧设备无法连接(仅支持 2.4GHz 的设备,如某些智能家居)。为什么大多数 IoT 设备用 Wi-Fi 4(2.4GHz)?对比项Wi-Fi 4(2.4GHz)Wi-Fi 5(5GHz)覆盖范围更远,穿墙能力强较短,易被墙体阻挡干扰情况多(蓝牙、微波炉等共用)少(干净频段)功耗较低(适合电池供电设备)较高(需更强射频性能)成本低(芯片成熟且便宜)较高(需 5GHz 射频支持)兼容性几乎所有设备支持仅支持 5GHz 的设备才能连接结论:如果 IoT 设备需要广覆盖、低功耗、高兼容性→Wi-Fi 4(2.4GHz)更合适。如果需要高速、低延迟、抗干扰→Wi-Fi 5(5GHz)可行,但需接受覆盖和兼容性限制。WIFI信道分配信道通俗来说就是频率范围,它决定了无线AP是在哪个频率范围内进行通信的。WIFI可以分别工作在2.4G和5G频段。2.4G 频段2.4G 频段的工作频率为2.4-2.4835GHz,也就是2400MHz~2483.5MHz,频带宽度83.5MHz,属于免许可的ISM频段。在2.4 GHz范围内指定了14个信道,每个信道的带宽是22MHz。中国采用欧洲/ETSI标准,使用1-13信道。每个信道的中心频率以及频率范围如下所示:两个固定死的规则(802.11 定义)2.4G 每个信道的中心频率间隔 =5MHz信道 1 中心:2412信道 2 中心:2417信道 3 中心:2422… 每 + 1 信道,+5MHz每个信道占用带宽 =22MHz左边:中心频率 - 11MHz右边:中心频率 + 11MHz2.4G频段范围内的信道,除了信道14与之前信道间隔是12 MHz外,其它信道之间的间隔为5 MHz。中国一般关注1~13信道即可。为什么设计上要这么多重叠,为什么间隔 5MHz,而不是 10MHz、20MHz?因为:信道宽度22MHz中心只隔5MHz22 5,必然大量重叠。信道 1:2401 ~ 2423信道 2:2406 ~ 2428重叠了一大段。我跟你讲最本质、最历史、最硬核、面试必问的答案:为什么 2.4G WiFi 信道要设计成:中心间隔 5MHz、大量重叠?不讲虚的,一次性讲透。一、先给你最终结论(背下来)因为:历史遗留(老蓝牙、老无绳电话) + 频谱资源极端稀缺 + 调制方式固定当年只能这么设计,没有别的选择。二、真正原因 1:2.4GHz 是免费公用频段,总宽度极窄2.4G 免费 ISM 频段全球统一:2400MHz ~ 2483.5MHz总宽度只有 83.5MHz就这么一条窄路,要给:WiFi蓝牙无绳电话微波炉各种玩具遥控极度拥挤。三、真正原因 2:最早的 WiFi 带宽就是 22MHz802.11 最原始标准:调制方式:DSSS(直序扩频)