### WiFi基础介绍
#### 一、802.11技术概述
802.11标准是由IEEE（电气和电子工程师协会）制定的一系列无线局域网（WLAN）通信标准，它定义了用于无线局域网的技术规范。本文档旨在为初学者提供一个关于802.11技术的基础性介绍，帮助读者了解WLAN的基本概念和技术发展。
#### 二、主要的WLAN技术
在WLAN领域内，存在多种不同的技术标准，其中最核心的是802.11系列标准。以下是几种主要的WLAN技术及其特点：
1. **IrDA（红外数据协会）**：早期的一种短距离无线传输技术，使用红外线进行通信，主要用于个人电脑和其他电子设备之间的简单数据交换。
2. **Bluetooth（蓝牙）**：一种支持设备短距离通信（一般10米内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行无线信息交换。
3. **802.11系列**：这是本节重点讨论的部分，主要包括：
- **802.11**：1997年发布的首个标准，提供了1或2Mbps的数据传输速度。
- **802.11b**：1999年发布，最大传输速率为11Mbps，使用2.4GHz频段。
- **802.11a**：同样在1999年发布，最大传输速率为54Mbps，使用5GHz频段。
- **802.11g**：2003年发布，最大传输速率为54Mbps，使用2.4GHz频段，并与802.11b设备兼容。
#### 三、802.11协议的发展进程
802.11标准自1997年首次发布以来，经历了多次更新和发展。以下是几个关键版本的时间表和特性对比：
| 标准 | 发布时间 | 频率范围 (GHz) | 频宽 (MHz) | 调制技术 | 物理发送速率 (Mbps) | 无线覆盖范围 (m) | UDP/TCP吞吐量 (Mbps) | 兼容性 |
|------|----------|----------------|------------|----------|---------------------|------------------|-----------------------|---------|
| 802.11 | July 1997 | 2.400-2.483 | 83.5 | FHSS/DSSS | 1, 2 | N/A | 1.7 / 1.6 | N/A |
| 802.11b | Sept 1999 | 2.400-2.483 | 83.5 | CCK/DSSS | 1, 2, 5.5, 11 | 100 | 7.1 / 5.9 | 与11g产品可互通 |
| 802.11a | Sept 1999 | 5.150-5.350/5.725-5.850 | 325 | OFDM | 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 | 50 | 30.9 / 24.4 | 与11b/g不能互通 |
| 802.11g | June 2003 | 2.400-2.483 | 83.5 | CCK/OFDM | 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 | <100 | 30.9 / 24.4 | 与11b产品可互通 |
#### 四、各国授权使用的频段
- **欧洲和中国（ETSI）**：13个信道（2.412 GHz至2.484 GHz），每个信道宽度为5 MHz。
- 不同国家和地区对于无线通信频段的规定有所差异，因此在部署WLAN时需要注意当地法规。
#### 五、802.11b/g工作频段划分图
802.11b/g使用2.4GHz频段，分为14个信道，每个信道宽度为20MHz。实际使用中，为了避免干扰，通常选择非重叠的信道1、6和11。
#### 六、蜂窝式无线覆盖
为了提高无线网络的覆盖率并减少干扰，可以采用蜂窝式无线覆盖技术。通过合理规划不同区域的无线信道分配，使得相邻区域使用不相交的频道（例如1、6、11），并通过适当调整发射功率来避免跨区域同频干扰。
#### 七、802.11协议族成员
802.11协议族包含了多个子标准，涵盖物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)，这些标准共同构成了完整的WLAN通信体系。主要包括：
- **PHY层**：定义了不同的物理层技术，如FHSS（跳频扩频）、DSSS（直接序列扩频）、OFDM（正交频分复用）等。
- **MAC层**：负责处理数据帧的传输控制，包括但不限于认证、加密、漫游和同步等功能。
#### 八、802.11网络的基本元素
- **BSS（基本服务集）**：由一个AP及其连接的所有STA组成的一个基本单元。
- **DS（分布式系统）**：连接多个BSS的网络系统，实现了不同BSS之间的通信。
- **SSID（服务集标识）**：用于标识一个WLAN网络的名字。
- **ESS（扩展服务集）**：通过DS连接起来的多个BSS构成更大的网络。
#### 九、CSMA/CA（载波监听多点接入/冲突避免）
CSMA/CA是一种无线网络中的介质访问控制机制，用于解决无线环境中信号传播的不确定性和隐蔽节点问题。该机制在发送数据前会先监听信道是否空闲，如果发现信道被占用，则等待一段随机时间后再次尝试。
#### 十、802.11MAC层工作原理
802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯，主要功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等。MAC报文主要分为数据帧、控制帧和管理帧三种类型，每种类型都服务于不同的目的。
- **数据帧**：用于传输用户数据。
- **控制帧**：辅助数据帧的传输，例如RTS（请求发送）、CTS（清除发送）和ACK（确认应答）等。
- **管理帧**：负责STA与AP之间的管理操作，如Beacon（信标）、Probe（探测）、Association（关联）和Authentication（认证）等。
802.11技术及其标准是构建现代无线局域网的基础。通过理解其关键技术要点和发展历程，我们可以更好地设计和优化WLAN系统，满足日益增长的无线通信需求。
