WiFi基础(二)：最新WiFi信道、无线OSI模型与802.11b/g/n

前言

最近十几年，通信技术发展迅猛，通信标准更新频繁，有的设备还在使用 802.11/b/g/n 协议，有的已支持到 WiFi6、WiFi7。

而国内有关无线 WiFi 的书籍或资料却很少，就算能找着的，大多也是比较老旧。本文试图使用最新的数据来介绍 WiFi 相关的一些基础知识。

关于 WiFi 技术的发展，下面几个问题看你了解多少：

1. 家用路由器一般都兼容支持哪些 WiFi 协议标准？

2. 802.11 b/g/n/ac/ax 具体是指什么？与 WiFi4/5/6/7 有什么区别?

3. 为什么不同协议间的最大速率相差巨大？它们实现的原理是什么？

4. 在 WiFi 发展中，是由哪些关键技术的发展使 WiFi 速率得到显著提升？

5. 为什么实际速都远低于理论速率？

6. 有线以太网与无线 WiFi 在 OSI 七层模型中有哪些差异？

7. 802.11 a/b/g/n 等这些标准是位于 OSI 的哪一层？

8. WiFi 在 2.4Ghz/5GHz  各有多少个可用信道，有没其它限制？

9. WiFi 在 2.4Ghz/5GHz  各有多少个不重叠信道？

10. 为什么我们很少见到使用 WiFi5 的设备？

11. 在同一个空间，两台使用不同协议的路由器相互之间是否会有干扰或影响？

12. 最新的 WiFi7 可以工作在哪些频段？

本文主要介绍 WiFi 信道，无线网 OSI 模型，以及802.11b/g/n 标准协议的一些关键技术。由于篇幅的限制，WiFi5、WiFi6、WiFi7 将在下一篇中介绍。

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(一) IEEE 协会 与 802.11 标准

• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)电气与电子工程师协会,是一个国际性的专业学会组织，是全球最大的技术专业组织
• IEEE 802 是一个标准系列项目，包括以太网、局域网、城域网的多个技术标准。
• IEEE 802.11 是 IEEE 802 标准系列中的一个工作组，专注于无线局域网 (WLAN) 技术。
• 802.11a/b/g/n... 是由 IEEE 802.11 工作组下的任务组开发的标准

在早些年，我们看到比较多的 WiFi 分类是按 802.11b/g/n 字母来区分，但是随着 WiFi 协议的不断发展，WiFi 联盟对不同 WiFi 标准指定了新的名字，也就是 WiFi4、WiFi5、WiFi6、WiFi7 按数字代号表示；其主要目的是方便大家记忆和区分。

802.11 be 也就是 WiFi7，预计在今年(2024)正式发布,现在网上可以买到的 WiFi7 设备，应该是预认证设备，具备 WiFi7 的部分功能，但可能与正式发布的标准会存在一些差异。

在介绍各 WiFi 协议标准之前，我们先了解一下 WiFi 信道相关的概念。

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(二) WiFi信道

目前在安防IPC设备上，使用比较多的还是 802.11b/g/n 三个标准，但也有不少厂家开始切换到 802.11ax(WiFi6) 协议上来了。

实际上大部分产品是直接 从 802.11n(WiFi4) 直接切换到 802.11ax(WiFi6)。

为什么不使用 WiFi5，而是从 WiFi4 直接跨越到了 WiFi6 呢？

因为 WiFi5 只支持 5GHz 频段，对于以前使用 2.4GHz 的设备就没法兼容了。

(1) 2.4Ghz 频段信道

• 802.11b使用的信道频宽是 22MHz，目前使用的其它标准都是 20Mhz信道带宽
• 每个相邻信道的中心频率，相差5MHz(除了14信道)
• 传统认知上，有 3 个不重叠的信道(1、6、11)

由于 802.11b (使用 DSSS 调制技术频宽22 MHz) 已经淡出 WLAN 网络，不考虑兼容性问题，通常情况下，可以认为1、5、9和13信道也是非重叠信道。

对于 12~14 信道，不同国家有不同的要求规范，实际产品设计需要根据国家码去适配。

(2) 5GHz 频段信号

• 5 GHz 频段通常被划分为 4 个 UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) 子频段。
• DFS(Dynamic Frequency Selection，动态频率选择) 信道是为了避免干扰重要的雷达系统而设计的，这些信道需要 WiFi 设备监测雷达信号，并在探测到时自动切换信道。
• 20 MHz 信道：是最常用的信道带宽，适合在设备较多的环境中使用&#x