Wi-Fi ##### 基本 ==== Wi-Fi 网络构成 -------------- * 工作站 (Station)：终端设备，具有无线网络接入功能的电子设备 (笔记本，手持设备等)。是网络最基本的组成部分。 * 接入点 (Access Point，AP)：802.11 网络所使用的帧必须经过转换才能被传到其它不同类型的网络，具有无线至有线桥接功能的设备称为基站 (Access Point,AP)。接入点既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能。 * 无线媒介 (Wireless Medium)：802.11 标准以无线媒介 (Wireless medium) 在工作站之间传递帧，一般而言空气等作为 802.11 传输的无线媒介 Wi-Fi 网络结构 -------------- 在 802.11 协议里面规定了两种结构：基本服务集和扩展服务集。 .. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/uPic/2022/04/JvHGZb.jpg 基本服务集 (BSS，Basic Service Set)：一个基本网络结构单元，是最小的网络组成部分。最简单的服务集由 AP 和 STA 组成，站点可以动态地关联 (associate) 到基本服务集，基础型 BSS (Infrastructure BSS)， 独立型 BSS (IBSS，Independent BSS)。 .. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/uPic/2022/04/ZpRpBW.jpg 扩展服务集：扩展服务集是对基本服务集的扩展，由分布式系统和基本服务集 BSS 组成，ESS 是逻辑上的集合。不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分布式系统也可以使用各种各样的技术。终端设备加入到某个 ESS 后，便可从该 ESS 中的一个 BSS 漫游到另一个 BSS。 Wi-Fi 的频段 ============ * Wi-Fi HaLow (Sub-1 GHz): 适用于需要长距离，低功耗，连接性和穿墙能力的应用。 * Wi-Fi 4 (2.4 and 5 GHz): 更好的覆盖日常低带宽的连接需求。 * Wi-Fi 5 (5 GHz): 非常适合日常使用和功能性，支持多用户。 * Wi-Fi 6 (2.4 and 5 GHz): 适合大部分高速度高容量的应用。 * Wi-Fi 6E (6 GHz): 160 MHz 的信道可以实现更高级的用户体验。 * WiGig (60 GHz): 用于超高清晰度或虚拟现实的应用。 Wi-Fi 的距离:: 1. 5 GHz->27 米范围 2. 2.4 GHz->54 米范围 3. 900 MHz->88 米范围 IEEE802.11 ========== 9 种服务 -------- 5 种服务属于分布式系统的任务，分别为:: 1. 连接（Association） 2. 结束连接（Diassociation） 3. 分配（Distribution） 4. 集成（Integration） 5. 再连接（Reassociation） 4 种服务属于站点的任务，分别为:: 1. 鉴权（Authentication） 2. 结束鉴权（Deauthentication） 3. 隐私（Privacy） 4. MAC 数据传输（MSDU delivery） Wi-Fi 配网技术 ============== smartconfig ----------- :: Wi-Fi 配网技术: 一键配网技术（SmartConfig）、设备热点配网 零配置配网、蓝牙配网、手机热点配网和路由器配网 一键配网技术（SmartConfig） 工作原理: 是通过手机或 Wi-Fi 路由器发送 UDP 广播包的形式，将 Wi-Fi 的 SSID 和密码广播出去。 步骤1: Wi-Fi 设备在进入配网模式后，会将接收到的广播包进行解析 从而获取到 Wi-Fi 的 SSID 和密码，然后连接上路由器 步骤2: 同样地，Wi-Fi 设备连接上路由器后，也会广播自己的 MAC 地址 这样手机 App 就可以接收到设备的 MAC 地址完成绑定 softAP ------ Wi-Fi 世代 ========== .. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/knowledge/images/iots/wifi1.jpeg Wi-Fi 联盟从 2018 年开始推进数字版本号 * 第一代，以 IEEE 802.11 原始标准为准，工作频段为 2.4GHz，最高速率半双工 2 Mbit/s。 * 第二代，以 IEEE 802.11b 为准，工作频段为 2.4GHz，最高速率半双工 11 Mbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED b”。 * 第三代，以 IEEE 802.11a 为准，工作频段为 5GHz，最高速率 54 Mbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED a”。基于 IEEE 802.11g，2.4GHz 工作频段，最高速率半双工 54 Mbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED g”。 * 第四代，以 IEEE 802.11n 为准，世代名称为 “Wi-Fi 4”，信道宽度 20MHz、40MHz，工作频段为 2.4GHz 和 5GHz，最高 4 条空间流，最大副载波调制 64-QAM，最高速率半双工 600 Mbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED n”。 * 第五代，以 IEEE 802.11ac 为准，世代名称为 “Wi-Fi 5”，信道宽度 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，工作频段为 5GHz，最高 8 条空间流，最大副载波调制 256-QAM，最高速率半双工 6.9 Gbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED ac”。 * 第六代，以 IEEE 802.11ax 为准，世代名称为 “Wi-Fi 6”，信道宽度 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，工作频段为 2.4GHz 和 5GHz，最高 8 条空间流，最大副载波调制 1024-QAM，最高速率半双工 9.6 Gbit/s，认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED 6”。 频段:: 频段是 2.412GHz-2.484GHz(非授权频段) 14 个信道 Wi-Fi 是 IEEE 802.11 无线网络标准的商品名 其中，802.11b、802.11g、802.11n 就是 Wi-Fi 的不同版本 .. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/uPic/2022/04/avzRi0.jpg Wi-Fi 协议被正式认证:: 1. Wi-Fi 5 认证日期：2013 年 6 月 2. Wi-Fi 6 认证日期：2019 年 9 月 3. Wi-Fi 6E 认证日期：2021 年 1 月 4. Wi-Fi 6 Release2 认证日期：2022 年 1 月 Wi-Fi - 5 引入 WPA2 安全协议。WPA2 最初是在 2004 年引入的，但在 2006 年成为 Wi-Fi 的强制协议 Wi-Fi - 6 引入了下一代安全协议，简称 WPA3 WiFi配网 ======== 硬件协议:: smartConfig: udp广播、组播协议 softAP: 软AP(热点) -> AP = access point 无线接入点:wireless access point(wirelessAP) 所谓的smartconfig就是:: 手机APP端发送包含WIFI 用户名 WIFI密码的 UDP 广播包或者组播包 智能终端的WIFI芯片可以接收到该UDP包，只要知道UDP的组织形式，就可以通过接收到的UDP包解密 出WIFI 用户名 密码 然后智能硬件 配置受到的WIFI 用户名 密码到指定的WIFI AP 上 esp8266先scan 下AP ，得到AP的相关信息,如工作的channel , 然后配置wifi芯片工作在刚才scan到的channel上去接收UDP包， 如果没有接收到，继续配置ESP8266工作在另外的channel上， 如此循环，直到收到UDP包为止， 为什么要提前进行SCAN 下WIFI AP呢？就是为了提高配置效率。 假设当前网络中只有两个AP,一个AP工作在CHANEL1，另外个 ap工作在channel13, 我们现在需要配置智能硬件连接到AP2 ,就是channel13上， 如果不提前scan就需要从1--13扫描浪费时间。 就是需要从channel1-chane2 ---...channnel13一直扫描了， 如果扫描了AP，芯片马上从AP CHANNNEL1 到channel13加快获取到UDP包； :: ALSA是Advanced Linux Sound Architectur。 它在Linux操作系统上提供了音频和MIDI（Musical Instrument Digital Interface，音乐设备数字化接口）的支持。 A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile（高级音频分发框架），蓝牙音频传输模型协定！ A2DP是能够采用耳机内的芯片来堆栈数据，达到声音的高清晰度。 零配置组网 ---------- * UPnP 协议 * mDNS 和 DNS-SD 协议:: 苹果设备的 AirDrop 功能是通过 Bonjour 服务来发现网络上的其他苹果设备的。 这个 Bonjour 服务就是 mDNS 协议和 DNS-SD 协议的具体实现。 DNS-SD使用三种 DNS 协议的记录类型来定义协议内容，三个记录分别是：PTR 记录、SRV 记录和 TXT 记录 * 小米有 Mibeacon 协议 其他 ==== .. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/knowledge/images/iots/wifi2.png 各种配网技术中角色之间的关系 参考 ==== * matter 网络基础之 —Wi-Fi: https://blog.csdn.net/qq_42860989/article/details/118553988 * 802.11 协议精读 19：Wi-Fi 的起源，诞生与发展: https://zhuanlan.zhihu.com/p/21951093