史上最全讲解:WiFi知识


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IE802.11简介

标准号 802.11b 802.11a 802.11g 802.11n 802.11ac 802.11ax
标准发布时间 1999年9月 1999年9月 2003年6月 2009年9月 2012年 2018年
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 ,5.150-5.850GHz 5.150-5.850GHz 2.4-2.4835GHz ,5.150-5.850GHz  
非重叠信道数 3 24 3 15 24 3
物理速率(Mbps) 11 54 54 600 6933 9607
实际吞吐量(Mbps) 6 24 24 100+ ~ ~
频宽 20MHz 20MHz 20MHz 20MHz/40MHz 20MHz/40MHz/80MHz/160MHz 20MHz/40MHz/80MHz/160MHz
调制方式 CCK/DSSS OFDM CCK/DSSS/OFDM MIMO-OFDM/DSSS/CCK MU-MIMO-OFDM/DSSS/CCK MU-MIMO-OFDM/DSSS/CCK
兼容性 802.11b 802.11a 802.11b/g 802.11a/b/g/n 802.11a/b/g/n/ac 802.11a/b/g/n/ac/ax

频谱划分

2.4G WiFi总共有14个信道,如下图所示:

T1

  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

接收灵敏度

误码率要求

误码率要求 速率 最小信号强度  
  /8.PER(误码率)不超过8% 6Mbps -82dBm
9Mbps -81dBm    
12Mbps -79dBm    
18Mbps -77dBm    
24Mbps -74dBm    
36Mbps -70dBm    
48Mbps -66dBm    
54Mbps -65dBm    

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

SSID和BSSID

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。

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)

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。

T2

AP种类

FAT AP和FIT AP比较如下图所示:

T3

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)

T4

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。

  • 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”…
  • 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.

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

T5

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。

T6

认证和关联过程

T7

漫游过程

T8

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