wifi工作原理 中等

什么是WiFi，它代表的是什么？

WiFi代表无线保真度。这个词是由一家品牌公司创造的，通常只是以缩写的形式出现。它描述的是一种基于IEEE 802.11标准的设备的无线电无线局域网络技术，由电气和电子工程师协会（IEEE）LAN / MAN标准委员会（IEEE 802）进行维护。

IEEE 802.11标准的第一个版本于1997年发布，但它们的起源可追溯到1985年，美国联邦通信委员会发布了无授权使用的ISM频带。如今，IEEE 802.11标准的多个修正版本正在被使用，这也归功于IEEE 802.11硬件的向后兼容性。

WiFi的工作原理是怎样的？

与传统的晶体管收音机类似，WiFi网络使用无线电波在空中传输信息，无线电波是一种电磁辐射，其在电磁波谱中的波长比红外光长。WiFi无线电波通常具有2.4千兆赫兹或5.8千兆赫兹的频率。这两个WiFi频带之后被细分为多个信道，而每个信道可能同时会被很多不同的网络所共享。

当您通过WiFi网络下载文件时，一个被称为无线路由器的设备首先通过您的宽带互联网连接从互联网接收数据，然后将其转换成无线电波。接下来，无线路由器会向周围区域发射无线电波，并由已发起下载请求的无线设备捕获它们并对其进行解码。

由于WiFi依赖于无线电波，因此WiFi网络可能会受到其他WiFi网络或各种电子设备（包括微波炉，无绳电话，冰箱，电视，晶体管收音机或蓝牙设备）的干扰而中断。为了确保最佳的WiFi性能，网络管理员通常会借助像NetSpot这样的WiFi分析仪应用来对WiFi连接进行查看，管理和故障排查。NetSpot能够生成综合性的WiFi网络视觉图，突出显示信号薄弱的区域，并揭示产生干扰的潜在原因。在当今无处不在的WiFi网络时代，像NetSpot这样的工具即使对于设置基本家庭WiFi网络也是必不可少的。

QAM (Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)

1024-QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制），这是一种调制方式，所谓调制就是将电信号转换为无线电波的过程，反之则称为解调，调制方式越高阶，转换过程中数据密度就越高。

QAM编码是采用二维（点阵）调制方式，实际应用中QAM数值是2的N次方。比如说64-QAM，64是2的6次方，一次就可以传输6个bit的数据；Wi-Fi 5支持的最高调制是256-QAM，因此Wi-Fi 5一次可以携带8个bit的数据信息，Wi-Fi 6支持的最高调制是1024-QAM，Wi-Fi 6一次可以携带10bit，通过使用1024-QAM，让Wi-Fi 6的物理层协商速率提升了25%。

无线传输的MIMO技术

MIMO（multiple input multiple output）（多输入多输出）

MIMO是提升无线性能的关键技术，在802.11n标准中首次提出。在发送端和接收端，都使用多天线的MIMO技术，则可以极大的提高信道容量。提高传输的可靠性，传输范围和吞吐量。在MIMO之前是SISO（Single-Input Single-Output）（单输入单输出）

OFDMA（正交频分多址）

FDMA技术是在频域上将无线信道划分为多个子信道（子载波），形成一个个射频资源单元，用户传输数据时，数据将承载在每个资源单元上，而不是像Wi-Fi 4/5（使用OFDM技术）时那样占用整个信道。

Wi-Fi从802.11a（1999年发布的第三代Wi-Fi协议）开始就采用OFDM调制作为核心信道调制方案，Wi-Fi 6在OFDM的基础上加入多址（即多用户）技术，从而演进成OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址）。

OFDM调制原理是将信道切分为子载波，但单一信道内的子载波须同时使用。OFDMA调制则更进一步，将现有的802.11信道(20、40、80和160MHz宽度)划分成具有固定数量子载波的较小子信道，并将特定子载波集进一步指派给个别STA，从而为多个用户同时服务。

OFDMA划分的射频资源单元就像把货车的载货箱划分了很多小格子，这样货车在拉货时就可以进行灵活组合，不论是拉大货物还是小货物，都可以装满整个货箱再出发，充分利用每台货车的资源。

而且OFDMA具有提高性能和效率、降低延迟、适用于低宽带的特点。而MU-MIMO具有提升容量、为每个用户都提供高速连接、适用于高宽带的应用。

最重要的WiFi术语

前面已经阐述了WiFi代表的是什么，现在是时候深入了解一下其中部分最为重要的WiFi术语了。如您可能预见的那样，我们在这里对IEEE 802.11标准所作的介绍不过是皮毛而已，但是了解如下所描述的术语应当足以在购买新的WiFi路由器或选择新的互联网服务供应商时做出明智的购买决策。

Wi-Fi无线电频谱

正如已经提到的，WiFi以2.4 GHz和5 GHz频率传输。我国支持的2.4G的1-13个信道。每个信道之间的中心频率都是相隔5MHz的整数倍。部分的终端，无法支持超过11的信道，设置的时候需要注意。2.4G互不干扰的信道少，而且很多民用设备也在使用2.4G的频段，这就是2.4G信道拥挤的原因。所以2.4G信道中的干扰非常大，很多人的手机经常出现无线满格，但是实际上根本不能上网就是这样的原因。工信部规定的2.4G频段的最大功率是EIRP≤500mw或者EIRP≤27dBm。5G频段，我国支持的5G频段是：36，38，40，42，44，46，48，149，153，157，161。

这两个频带之间最大的区别在于5 GHz信号范围仅为2.4 GHz信号范围的一半。

无线在传输过程中。会被不同的材质吸收，导致信号的衰减，这是无线衰减的主要形式。一般来说，材质的密度越高，含有的金属越多，对无线信号的吸收越强烈。会造成无线信号损耗的，还包括反射，散射，折射，衍射等。

802.11网络标准

无线的标准属于IEEE 802.11系列标准。目前最新的 是WIFI6 802.11ax。

IEEE802.11：1997年发布2.4G,理论速率1/2Mbps。

Wi-Fi 1/2 802.11b/a：1999年发布,分别工作在2.4G和5G，理论速率11Mbps和54Mbps;同年Wi -Fi联盟成立。

Wi-Fi 4 802.11n：2009年发布，2.4G和5G，理论速率600Mbps ; WAPI成为国际正式标准,国内也有条件的开放使用Wi-Fi。

Wi-Fi 5 802.11ac：2012年发布5G，采用80/160MHz频宽、MU-MIMO、256QAM等先进技术，理论速率6.9Gbps。

Wi-Fi 6802.11ax：IEEE802.11ax发布,工作在2.4G和5G,采用OFDMA、上行MU-MIMO、1024QAM等先进技术，理论速率9.6Gbps。

Wi-Fi安全协议

WiFi安全协议可防止未经授权的访问或通过无线网络损坏计算机。最基本的无线安全协议是有线等效加密（WEP）。它于1997年批准使用，由于本身存在一系列安全限制导致2004年被宣布弃用。

WEP后被Wi-Fi保护接入（WPA）和Wi-Fi保护接入II（WPA2）所取代，而后者分别于2003年和2004年得到广泛应用。很快，WPA2将会被WPA3所取代，WPA3使用的是更为强大的加密算法，同时解决了由弱密码所引起的一系列安全问题。WAPI是无线局域网络鉴别与私密基础结构的安全系统，中国开发的加密认证协议