為什么wifi
Wi-Fi(Wireless Fidelity)指基于 IEEE 802.11 協議的無線局域網接入技術,一般工作在 2.4GHz 頻段,是使用最為廣泛的 WLAN 標準。
其主要特點包括無線接入和高速傳輸。技術優勢有建設便捷,無需布線,不受布線條件限制,適合移動辦公用戶;無線電波覆蓋范圍廣;投資經濟;業務可集成;廠商進入門檻較低等。
Wi-Fi 技術已廣泛應用于手機、計算機、筆記本電腦、相機、耳機、攝影機、電視、游戲機、打印機等各類產品。
Wi-Fi 聯盟成立于 1999 年,其發出的證書用于保證 IEEE 802.11 系統的互操作性。
該標準的第一個版本發表于 1997 年,定義了介質訪問接入控制層(MAC 層)和物理層。
名字由來方面,Wi-Fi 一詞實際上沒有任何意義,也沒有全稱,它被人們普遍誤以為是指無線保真(Wireless Fidelity)。
技術原理上,無線網絡在無線局域網范疇是指 “無線相容性認證”,通過無線電波來連網。常見的是一個無線路由器,其電波覆蓋的有效范圍內都可采用 Wi-Fi 連接方式聯網,若無線路由器連接了其他上網線路,則被稱為熱點。
具體來說,終端會在 Wi-Fi 的第一個 20MHz 頻道上發送一系列探針序列來尋找 Wi-Fi 網絡,如果 20ms 后沒有收到 AP 回應,就切換到下一個頻道,重復此動作直到收到回應以確認 AP 的工作頻段和接入參數從而接入網絡。當室內有多個 Wi-Fi AP 時,為避免用戶在移動過程中切換 AP 時重復搜索信道的低效問題,802.11k 中開發了 “鄰居報告” 協議,AP 會將鄰近 AP 的 BSSID 和頻道信息發送給用戶設備,節省切換時間、省電并有效利用無線信道。
接入網絡后,AP 和終端們通過載波偵聽多路訪問 / 碰撞避免(CSMA/CA)的方式競爭占用無線信道。設備的空口時間統一被分為空閑(Idle)和機會發送(TXOP)時段。當設備收到數據發送請求時,開始 “仲裁” 過程,先進行無線信道偵聽,若信號強度低于設定閾值且能量檢測判斷信道未被非 Wi-Fi 設備占用,設備會根據不同數據優先級對應的仲裁幀間間隔(AIFS)結束后進入競爭窗口(CW)倒計時,倒計時結束時若信道空閑則占用信道發送數據。
Wi-Fi 將數據分為語音(VO)、視頻(VI)、最大努力(BE)和背景(BK)四種不同優先級,優先級越高,AIFS 值越低,發送優先級越高。在設備增多的情況下,競爭信道效率會降低。而 Wi-Fi 6 是 Wi-Fi 行業的一次重要革新,極大提升了網絡性能。
另外,802.11 協議有多個子部分,如 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n 等,這些協議在時間上有先后順序,且新發展的協議通常會有所改善。例如 802.11n 采用了將兩個信道合并傳輸數據的技術提高傳輸速率,還利用 MIMO 特性讓兩對天線可同時同信道傳輸數據且不相互干擾。
在一些術語方面:
- LAN:即局域網,通常為有線網絡。
- WAN:即廣域網,是外部更大的局域網。
- WLAN:無線局域網。
- AP:訪問點或接入點,是無線網絡中的特殊節點,其他節點通過它可與網絡外部及內部通信。
- Station:連接到無線網絡中的設備,可通過 AP 與內部其他設備或無線網絡外部通信。
- SSID:用來標識一個無線網絡。
- BSSID:用來標識一個 BSS,格式和 MAC 地址一樣,一般是所處無線接入點的 MAC 地址,作用和 SSID 類似,但它是給機器看的。
- BSS:由一組相互通信的工作站組成,主要有 IBSS(臨時組網,通信方式為 Station<->Station)和基礎結構型網絡(通信方式為 Station<->AP<->Station,所有設備通信都需經過 AP)兩種類型。
- DS:分布式系統,負責將幀轉發至目的地址,可由骨干網絡(如以太網)、橋接器(具有有線無線兩個網絡接口的接入點包含它)等構成,Station 通信需經過它,且分布式系統中的接入點之間必須相互傳遞與之關聯的工作站的信息。
總的來說,Wi-Fi 技術為人們提供了便捷的無線聯網方式,使人們在許多場景下能夠擺脫網線的束縛,享受高速的網絡連接。同時,隨著技術的不斷發展,Wi-Fi 也在不斷演進和提升性能,以滿足日益增長的網絡需求。但 Wi-Fi 也存在一些局限性,如信號易受干擾、覆蓋范圍有限、數據安全性能相對較弱等,在實際使用中需要根據具體情況進行優化和注意安全防護。
