主页

索引

模块索引

搜索页面

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。

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)。

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

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
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

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

主页

索引

模块索引

搜索页面