WiFi基本知识

痛定思痛。 2022-05-13 02:44 180阅读 0赞

**1. IE802.11简介**

<table style="color:rgb(51,51,51);font-family:Arial;font-size:14px;line-height:26px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>标准号</strong></td> 
   <td><strong>IEEE 802.11b</strong></td> 
   <td><strong>IEEE 802.11a</strong></td> 
   <td><strong>IEEE 802.11g</strong></td> 
   <td><strong>IEEE 802.11n</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>标准发布时间</strong></td> 
   <td>1999年9月</td> 
   <td>1999年9月</td> 
   <td>2003年6月</td> 
   <td>2009年9月</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>工作频率范围</strong></td> 
   <td>2.4－2.4835GHz</td> 
   <td> 
    <div>
      5.150－5.350GHz 
    </div> 
    <div>
      5.475－5.725GHz 
    </div> 
    <div>
      5.725－5.850GHz 
    </div> </td> 
   <td>2.4－2.4835GHz</td> 
   <td> 
    <div>
      2.4－2.4835GHz 
    </div> 
    <div>
      5.150－5.850GHz 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>非重叠信道数</strong></td> 
   <td>3</td> 
   <td>24</td> 
   <td>3</td> 
   <td>15</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>物理速率（Mbps）</strong></td> 
   <td>11</td> 
   <td>54</td> 
   <td>54</td> 
   <td>600</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>实际吞吐量（Mbps）</strong></td> 
   <td>6</td> 
   <td>24</td> 
   <td>24</td> 
   <td>100以上</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>频宽</strong></td> 
   <td>20MHz</td> 
   <td>20MHz</td> 
   <td>20MHz</td> 
   <td>20MHz/40MHz</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>调制方式</strong></td> 
   <td>CCK/DSSS</td> 
   <td>OFDM</td> 
   <td>CCK/DSSS/OFDM</td> 
   <td>MIMO-OFDM/DSSS/CCK</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>兼容性</strong></td> 
   <td>802.11b</td> 
   <td>802.11a</td> 
   <td>802.11b/g</td> 
   <td>802.11a/b/g/n</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**2. 频谱划分**

WiFi总共有14个信道，如下图所示：

![1346404436_6510.PNG][]

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**

<table style="color:rgb(51,51,51);font-family:Arial;font-size:14px;line-height:26px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>误码率要求</td> 
   <td>速率</td> 
   <td>最小信号强度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div></div> 
    <div></div> 
    <div></div> 
    <div></div> 
    <div>
      PER(误码率)不超过8％ 
    </div> </td> 
   <td>6Mbps</td> 
   <td>-82dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>9Mbps</td> 
   <td>-81dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>12Mbps</td> 
   <td>-79dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>18Mbps</td> 
   <td>-77dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>24Mbps</td> 
   <td>-74dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>36Mbps</td> 
   <td>-70dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>48Mbps</td> 
   <td>-66dBm</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>54Mbps</td> 
   <td>-65dBm</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**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）

<table style="color:rgb(51,51,51);font-family:Arial;font-size:14px;line-height:26px;width:334px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="3"> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(255,102,102);"><strong>2.4GHz频段WLAN信道配置表</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <strong><span style="color:rgb(32,69,174);">信</span><span style="color:rgb(32,69,174);">道</span></strong> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <strong><span style="color:rgb(32,69,174);">中心频率（MHz</span><span style="color:rgb(32,69,174);">）</span></strong> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <strong><span style="color:rgb(32,69,174);">信道低端/高端</span><span style="color:rgb(32,69,174);">频率</span></strong> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>1</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2412</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2401/2423</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2417</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2406/2428</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>3</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2422</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2411/2433</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>4</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2427</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2416/2438</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>5</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2432</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2421/2443</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>6</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2437</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2426/2448</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>7</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2442</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2431/2453</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>8</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2447</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2426/2448</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>9</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2452</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2441/2463</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>10</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2457</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2446/2468</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>11</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2462</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2451/2473</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>12</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2467</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2456/2478</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>13</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2472</strong></span> 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <span style="color:rgb(32,69,174);"><strong>2461/2483</strong></span> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**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

![1346406925_8504.PNG][]

**6. AP种类**

FAT AP和FIT AP比较如下图所示：

![1346642270_2309.PNG][]

**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）

![1346407301_7079.PNG][]

**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..

**7.2Authentication**

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

![1346638924_5249.PNG][]

**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。  
![1346639087_8735.PNG][]

**7.4 认证和关联过程**

![1346642497_1171.PNG][]

**7.5 漫游过程**

![1346642671_2823.PNG][]

[1346404436_6510.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201208/31/1346404436_6510.PNG
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