无线网络——IEEE 802.11、WLAN、Wi-Fi_802.11和wifi-优快云博客

一、无线网络

1、无线个人网（Wireless Personal Area Network，WPAN）：IEEE802.15，用户个人将所拥有的便携式设备通过通信设备进行短距离无线连接的无线网络。（蓝牙）

2、无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）：IEEE802.11，WIFI网络。让接入用户共享到局域之内的信息。

3、无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network，WMAN）：IEEE802.16，可以让接入用户访问到固定场所的无线网络，将一个城市或者地区的多个固定场所进行连接起来。

4、无线广域网（Wireless Wide Area Network，WWAN）：IEEE802.20&蜂窝移动通信（Cellular Mobile Communication），基于移动通信基础设施，由网络运营商（中国移动、中国联通、中国电信）所经营，负责一个城市所有区域甚至一个国家所有区域的通信服务。

5、无线网络通信技术：红外线、扩展频谱、窄带微波技术

5.1扩频技术：将要发送的信息扩展到一个很宽的频带上，以很宽的信道传送信息。

【抗干扰、抗衰落能力强，抗阻塞能力强。
频率跳动扩频（FHSS）、直接序列扩频（DSSS）】

6、根据接入方式划分：

6.1基础设施网络（Infrastructure Networking）：有接入点（AP）模式

6.2特殊网络（Ad-Hoc Networking）：MANNET（Mobile Ad Hoc Network），无接入点模式

二、IEEE 802.11

1、IEEE 802.11：由电气和电子工程师协会（IEEE）所定义的无线网络通信的标准，现今无线局域网通用的标准。

2、Wi-Fi：又称“移动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，基于IEEE 802.11标准的无线局域网通信技术。

3、WiFi参数

3.1频段（Frequency Band）：无线电波的一个特定频率范围，这个范围被分配给无线通信使用。不同的无线通信技术会使用不同的频段，避免相互之间的干扰。

（1）ISM频段（Industrial Scientific Medical，ISM Band）：由国际通信联盟无线电通信局（ITU Radiocommunication Sector，ITU-R）定义的主要开放给工业，科学和医学机构使用。

【工业（902~928MHz）、科学（2.4~2.4835GHz）、医疗（5.7225~5.875GHz）】

（1.1）最常见的Wi-Fi频段有两个：2.4GHz和5GHz

2.4GHz频段覆盖范围较广，穿透能力强，但可能较拥挤、易受干扰；
5GHz频段提供更快的数据传输速度，干扰较少，但覆盖范围相对较小，且穿墙能力较弱。

3.2信道（Channel）：在一个给定频段内部进一步的细分，用于在特定的频率上发送和接收无线信号。为了防止不同设备之间的信号相互干扰，频段被划分成多个信道。每个信道代表一个特定的频率范围。

（1）2.4GHz频段：通常包含14个信道（中国：1-13，不同地区规定有所不同），可以使用（1、6、11），（2、7、12），（3、8、13），（4、9）4组互不干拢的信道进行无线覆盖。

（2）5GHz频段：WLAN标准协议将5GHz频段分为24个频宽为20MHz的信道。

【中国20MHz带宽可用信道：36、40、44、48、52、56、60、64、149、153、157、161、165
40MHz带宽：由两个相邻的，无间隔的20MHz带宽组成。
中国40MHz带宽可用信道：36、44、52、60、149、157
80MHz带宽：由两个相邻的、无间隔的40MHz带宽组成。
中国80MHz带宽可用信道：36、52、149
160MHz带宽：两个连续的80MHz带宽组成（160），也可以由两个不连续的80MHz带宽组成（80+80）。
中国160MHz带宽可用信道：36
中国需避开的雷达信道：52、56、60、64】

【信道捆绑规则：信道的组合方式有规范约束，并不是任意两个相邻的信道就可以组合起来。
如40和44信道不可以组合成40MHz的捆绑信道，165信道不支持做信道捆绑。】

3.3信道带宽（Channel Bandwidth）：通信信道能够有效传输信号的频率范围，单位：赫兹（Hz）。更宽的带宽意味着信道能够承载更丰富的频率成分，在理论上允许更高的数据传输速率。

【常见的信道带宽有20MHz、40MHz、80MHz甚至160MHz等。在Wi-Fi通信中，每个信道的带宽是22MHz，但实际有效的带宽是20MHz，其中有2MHz是隔离频带，主要起保护作用。】

3.4传输速率（Data Transfer Rate/Bit Rate）：单位时间内通过信道传输的信息量，单位：比特每秒（bps），是评价通信系统效率的关键指标。

【传输速率主要受信道带宽和频率影响。带宽越大，传输速率越大。频率越高，传输速率越大。】

4、WiFi安全

三、CSMA/CA

1、在802.11协议中，MAC层引入了两种工作模式：

1.1分布式协调（Distributed Coordination Function，DCF）
（1）CSMA/CA （2）RTS/CTS

（1.1）载波侦听多路访问冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid，CSMA/CA）

★CSMA/CA 协议工作原理：

☆检测信道：发送数据前 , 检测信道是否空闲【能量检测 ( ED ) , 载波检测 ( CS ) , 能量载波混合检测】
☆信道空闲：发出 RTS ( Request To Send )【RTS包括：发射端地址、接收端地址、发送持续时间等信息】；信道忙：等待。
☆接收端收到RTS：发送CTS（Clear To Send）响应
☆发送端收到CTS：同时执行以下两个操作：
发送数据：开始发送数据帧
预约信道：告知其它站点，自己要传输数据，并给出传输时间
☆接收方接收到数据后，使用CRC循环冗余校验码校验数据是否正确，如果数据正确，返回ACK 确认帧
☆发送方接收到 ACK 确认帧后，进行下一帧的发送，如果没有收到，则一直重传，直到16次失败为止【二进制指数退避算法】

1.2点协调（Point Coordination Function，PCF）：由AP集中轮询所有终端，将发送权轮流交给各个终端。

【帧间间隙（Inter-Frame Spacing，IFS）
分布式IFS（Distributed Inter-Frame Spacing，DIFS）：最长的IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。
短IFS（Short Inter-Frame Spacing，SIFS）：最短的IFS，优先级最高，用于需要立即响应的操作。
点协调IFS（Point Inter-Frame Spacing，PIFS）：中等长度的IFS，优先级居中，在PCF操作中使用。】

四、移动通信