WiFi基本知识

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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:










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





6. AP种类


FAT AP和FIT AP比较如下图所示:



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)



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





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。






7.4 认证和关联过程





7.5 漫游过程







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