Wi-Fi 相关概念

802.11 Wi-Fi 标准及其含义

  1. 802.11b:最早的 Wi-Fi 标准之一,使用 2.4GHz 频段,最高速度为 11Mb/s。
  2. 802.11a:使用 5GHz 频段,最高速度为 54Mb/s。
  3. 802.11g:使用 2.4GHz 频段,最高速度为 54Mb/s,向后兼容 802.11b。
  4. 802.11n:使用 2.4GHz 和 5GHz 频段,最高速度为 600Mb/s,采用 MIMO 技术提高信号质量和覆盖范围。
  5. 802.11ac:使用 5GHz 频段,最高速度为 6.9Gb/s,采用 MU-MIMO 技术提高多设备连接的效率。
  6. 802.11ad:使用 60GHz 频段,最高速度为 7Gb/s,适用于高带宽、低延迟的应用程序。
  7. 802.11af:使用 54-790MHz 频段,适用于低功耗、长距离的物联网应用。
  8. 802.11ah:使用 0.9-1.17GHz 频段,适用于低功耗、长距离的物联网应用。
  9. 802.11ax(Wi-Fi 6):使用 2.4GHz 和 5GHz 频段,最高速度为 9.6Gb/s,采用 OFDMA 技术提高多设备连接的效率和信号质量。

频宽 和 带宽 的概念

无线wifi质量不好,可能是频宽过高,需要降低。

频宽是频道带宽的简称, 是指信道能通过的最高频率与最低频率的差值。
在数字设备中,带宽指单位时间能通过链路的数据量。通常以bps来表示,即每秒可传输之位数。
IEEE 802.11b/g 标准中,Wi-Fi 工作在 2.4GHz 频段;
IEEE 802.11a/ac 标准中,Wi-Fi 工作在 5GHz 频段;
IEEE 802.11n/ax 标准中,Wi-Fi 工作在 2.4GHz5GHz 频段;

无线设备被限定在某个特定频段(frequency band)上操作。**每个频段都有相应的频宽(bandwidth),亦即该频段可供使用的频率空间总和。**频宽是评价链路(link)数据传输能力的基准。

频段是将整个频率分成段,如2.4GHz(2.4-2.4835GHz)频段,5GHz(5.15GHz-5.85GHz)频段。802.11设备均可以工作在此频段上,虽然无需授权都可以使用这些频段资源,但管制机构对设备的功率有要求。

频段带宽是发送无线信号频率的标准。在2.4GHz频段上每个信道的频段带宽为20MHz。
每个频段带宽为20MHz,(22MHz的原因是边界各为1MHz作为频段边界)。

20MHz与40MHz的区别

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利用车道作为对比,20MHz车道窄,40MHz车道宽,车道宽,单一时间可以传输的数据就多,传输速度就快。但不是越大越好。但是好比是车多了,就容易发生碰撞,发的包都被碰撞了,重传次数增加,速度反而慢了。
目前是有软件可以看信道占用情况的,没有占用就可以用40MHz加快传输速度,占用太多就用20MHz,保证传输效率,其实也是加快了传输时间。

2.4G 频段

中心频率范围 2.412GHz2.484GHz
相邻信道中心频点间隔5MHz,相邻的多个信道存在频率重叠,相互不干扰的信道有三组(1、6、11或2、7、12或3、8、13)
共划分14个信道,中国可用13个信道(1-13),美国可用11个信道(1-11),各个国家出于安全等等各方面考虑,开放的信道并不一致。要参考国家码和信道顺从表
WiFi 802.11 b/a/g/n用的频段也有微小差异(802.11b就只有20MHz频宽),参考WiFi 802.11协商速率
信道有效带宽20MHz,实际带宽22MHz,其中2MHz为隔离频带

2.4G的频道编号和中心频率

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5G WiFi 频段

频率范围在 5.150GHz - 5.825GHz,俗称5G Wi-Fi频段,这个频段里面一共有201个信道,但是,能够被Wi-Fi协议所用的信道却很少。原因是5G的频率很特殊,甚至有关国家安全,因为5G wifi的频率与军用雷达频段重合,因此,很多国家基于国家安全考虑,对5G频段持保留态度。

  • 相邻信道中心频点间隔还是5MHz。
  • 在中国,只有36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149, 153, 157, 161, 165这13个信道可以供5G的wifi网络使用。

WiFi的信道默认是20M,早期还有10M的,现在协议里还有,为了提速,可以将2个信道合并在一起组成40M的信道,其中一个作为主信道20M,另外20M作为辅助信道,主信道比辅助频道低,新信道称为 40M+信道,否则为40M-信道,主信道发送beacon报文和部分数据报文,辅信道发送其余报文(根据记忆写的,错了请您指正) ,类似的还有HT80,HT160,所以看信道我们只看20M的信道就行

中国开放的的5G WiFi频段:

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5G的频道编号和中心频率:

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802.11历史进程

一、802.11重要发展

首先,了解一下802.11发展上重要的一些节点。

  1. 1997年,IEEE制定出第一个无线局域网标准802.11,最高数据传输速率仅有2Mbps,但这个标准改变了用户上网的接入方式, 使人们从线缆的束缚中解脱出来。
  2. 1999年,在原始标准的基础上,对2.4G频段进行了高速物理层扩展,速率从2Mpbs提升到了11Mbps;
  3. 2003年,OFDM技术也用在了无线上,产生了802.11g标准,最高理论速度54Mbps,此后无线接入慢慢进入大众的视野。
  4. 2009年,802.11n标准正式发布,该标准对Wi-Fi的传输和接入进行了重大改进,引入了信道捆绑、聚合、MIMO、安全加密等新概念和基于MIMO的一些高级功能(如波束成形,空间复用…),理论传输速度达到600Mbps,无线接入从此进入爆发期。
  5. 2013年,802.11ac wave1标准将射频带宽进一步提升到最高160MHz,并且使用了更高阶的调试技术(256-QAM),进一步将理论速率提升到1.73Gbps;2015年,wave2标准发布,重推Beaforming、DL MU-MIMO等技术,再次提高无线接入容量,将无线接入体验带入一个新的高度。
  6. 2020年1月,802.11ax草案D6.0正式通过,正式标准预计将在2020年6月发布,该标准将使用更高阶的调试技术、更加优秀的频谱资源利用等技术,为无线设备提供更加高效的无线接入。

二、802.11协议族

  1. 802.11-1997
    原始标准规范,2.4G DSSS调制,频宽:20M,速率:1, 2;
  2. 802.11a-1999
    802.11原始标准的一个修订标准,5G OFDM调制,频宽:20M,速率:6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54;(未广泛使用)
  3. 802.11b-1999
    802.11原始标准的另一个修订标准,2.4G DSSS/CCK调制,频宽:20M,速率:1, 2, 5.5, 11;
  4. 802.11g-2003
    1999标准的一个修订标准,2.4G DSSS/CCK/OFDM调制,频宽:20M,速率:1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54;
  5. 802.11i-2004
    802.11i是为了弥补802.11脆弱的安全加密功能(WEP)而修订的标准,对无线鉴权和加密的安全性进行了增强,采用802.1x认证协议、改进密钥分布架构以及AES加密,在802.11i标准正式发布前,各大芯片厂商根据802.11-D3定义了向前兼容RC4的加密协议–TKIP,称之为WPA,WPA与WEP使用相同的硬件,仅是在WEP基础上修正了一些缺陷;802.11i标准正式发布后,被称之为WPA2,一直使用到目前。
  6. 802.11e-2005
    无线功能扩展,支持多媒体传输,以支持所有无线广播接口的服务质量保证QOS机制。
  7. 802.11k-2008
    无线频谱测量规范,为信道选择、漫游服务和传输功率控制提供了参考。
  8. 802.11n-2009
    增强的更高吞吐量(HT)无线标准,2.4G/5G OFDM调制,频宽:20M, 40M,速率:mcs0~mcs7;
  9. 802.11v-2011
    无线网络管理标准,为漫游、负载均衡等提供管理标准。
  10. 802.11s-2011
    Mesh网络标准,更多的是mac层的标准定义。
  11. 802.11ac-2013
    超高吞吐量(VHT)无线标准,5G OFDM调制,频宽:20M, 40M, 80M, 160M,速率:mcs0~mcs9(实际上并不存在mcs9这个速率);
  12. 802.11ax-2020
    高效无线网(HE)无线标准,2.4G/5G OFDM/OFDMA调制,频宽:20M, 40M, 80M, 160M,速率:mcs0~mcs11;

参考

https://www.codenong.com/cs109827462/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/149176914
https://www.sohu.com/a/457926774_120070959

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