WiFi基本知识

1. IE802.11简介

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

2. 频谱划分

     WiFi总共有14个信道,如下图所示:

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     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

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

 

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)

2.4GHz频段WLAN信道配置表
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

 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

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6. AP种类

FAT AP和FIT AP比较如下图所示:

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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)

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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..

7.2 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

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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。
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 7.4 认证和关联过程

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7.5 漫游过程

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