
802.11 / WiFi 相关概念
一个国家会根据自身相关的法律法规和实际需求,划定某个范围的信道供公众使用.中国在 2.4GHz 频段开放信道 1—信道 13 供民用,它们即为民用信道.5GHz 频率段被划分为 25 个信道,分别编号信道 36、信道 40、信道 44、信道 48……信道 149、信道 153、信道 157、信道 161、信道 165.其中,信道 52、信道 56。2.4GHz 频率段被划分成 14 个信道,分别编
802.11 / WiFi 相关概念
1、常用IEEE 802.11协议族
IEEE 802.11协议族是定义无线局域网(WLAN)通信标准的一系列规范,其中包括了不同的版本,如802.11a/b/g/n/ac/ax/be,这些版本通常被称为Wi-Fi 1至Wi-Fi 7。以下是这些标准的一些关键特性对比:
Wi-Fi 标准 (802.11) | 频段 | 频率范围 | 网络通道宽度 | 最大链路速度 | 备注 |
---|---|---|---|---|---|
Wi-Fi 1 (b) | 2.4 GHz | 2.412 GHz to 2.484 GHz | 20 MHz | 11 Mbps | 1999标准,11个频道,全球广泛使用 |
Wi-Fi 2 (a) | 5 GHz | 5.15 GHz to 5.825 GHz | 20 MHz | 54 Mbps | 1999标准,5GHz频段首次引入,较少干扰,但覆盖范围有限 |
Wi-Fi 3 (g) | 2.4 GHz | 2.412 GHz to 2.484 GHz | 20 MHz | 54 Mbps | 2003标准,向后兼容802.11b,更高效的传输 |
Wi-Fi 4 (n) | 2.4 GHz / 5 GHz | 2.4 GHz: 2.412 GHz to 2.484 GHz 5 GHz: 5.15 GHz to 5.825 GHz |
20 MHz / 40 MHz | 600 Mbps (理论) | 2009标准,引入MIMO技术,提高了速度和稳定性 |
Wi-Fi 5 (ac) | 5 GHz | 5.15 GHz to 5.825 GHz | 20 MHz / 40 MHz / 80 MHz / 160 MHz | 6.9 Gbps (理论) | 2013标准,提高了效率和速度 |
Wi-Fi 6 (ax) | 2.4 GHz / 5 GHz / 6 GHz | 2.4 GHz: 2.412 GHz to 2.484 GHz 5 GHz: 5.15 GHz to 5.825 GHz 6 GHz: 5.925 GHz to 7.125 GHz |
20 MHz / 40 MHz / 80 MHz / 160 MHz | 9.6 Gbps (理论) | 2019标准,引入OFDMA和MU-MIMO,提高了网络效率和速度 |
Wi-Fi 7 (be) | 2.4 GHz / 5 GHz / 6 GHz | 同上 | 20 MHz / 40 MHz / 80 MHz / 160 MHz / 320 MHz | 30+ Gbps (理论) | 预计2024年标准,增加320 MHz通道宽度,进一步提高速度和效率 |
-
频率范围:Wi-Fi标准最初分别在2.4GHz和5GHz频段上运行。Wi-Fi 4开始支持双频段,而Wi-Fi 6增加了对6GHz频段的支持,Wi-Fi 7进一步拓展了6GHz频段的利用。
-
网络通道宽度:这是指Wi-Fi信号传输的频谱带宽。随着标准的发展,通道宽度从20MHz扩展到了320MHz,更宽的通道可以提供更高的数据传输速率。
-
最大链路速度:这是在理想条件下,Wi-Fi标准理论上可以达到的最大传输速率。实际速度会受到许多因素的影响,包括信号强度、干扰、距离和设备能力。
-
备注:每个新标准都旨在提高数据传输速度、减少延迟和提高网络效率,同时保持与旧标准的向后兼容性。
请注意,尽管Wi-Fi 7的正式名称是802.11be,但Wi-Fi联盟使用Wi-Fi 7这一名称,以简化消费者理解。同样,Wi-Fi 6对应于802.11ax,Wi-Fi 5对应于802.11ac,依此类推。
Generation | IEEE standard | Adopted | Maximum link rate (Mb/s) | Radio frequency (GHz) |
---|---|---|---|---|
Wi-Fi 8 | 802.11bn | expected 2028 | 100 000 | 2.4,5,6 |
Wi-Fi 7 | 802.11be | expected 2024 | 0.4–23059 | 2.4,5,6 |
Wi-Fi 6E | 802.11ax | 2021 | 0.4–9608 | 2.4,5,6 |
Wi-Fi 6 | 802.11ax | 2021 | 0.4–9608 | 2.4, 5 |
Wi-Fi 5 | 802.11ac | 2013 | 6.5–6933 | 5 |
Wi-Fi 4 | 802.11n | 2009 | 6.5–600 | 2.4,5 |
(Wi-Fi 3)* | 802.11g | 2003 | 6–54 | 2.4 |
(Wi-Fi 2)* | 802.11a | 1999 | 6–54 | 5 |
(Wi-Fi 1)* | 802.11b | 1999 | 1–11 | 2.4 |
(Wi-Fi 0)* | 802.11 | 1997 | 1–2 | 2.4 |
Wi‑Fi 0, 1, 2, and 3 are named by retroactive inference. They do not exist in the official nomenclature.
-
802.11b
:最早的 Wi-Fi 标准之一,使用 2.4GHz 频段,最高速度为 11Mb/s。 -
802.11a
:使用 5GHz 频段,最高速度为 54Mb/s。 -
802.11g
:使用 2.4GHz 频段,最高速度为 54Mb/s,向后兼容 802.11b。 -
802.11n
:使用 2.4GHz 和 5GHz 频段,最高速度为 600Mb/s,采用 MIMO 技术提高信号质量和覆盖范围。 -
802.11ac
:使用 5GHz 频段,最高速度为 6.9Gb/s,采用 MU-MIMO 技术提高多设备连接的效率。 -
802.11ad
:使用 60GHz 频段,最高速度为 7Gb/s,适用于高带宽、低延迟的应用程序。 -
802.11af
:使用 54-790MHz 频段,适用于低功耗、长距离的物联网应用。 -
802.11ah
:使用 0.9-1.17GHz 频段,适用于低功耗、长距离的物联网应用。 -
802.11ax(Wi-Fi 6)
:使用 2.4GHz 和 5GHz 频段,最高速度为 9.6Gb/s,采用 OFDMA 技术提高多设备连接的效率和信号质量。 -
802.11-1997
原始标准规范,2.4G DSSS调制,频宽:20M,速率:1, 2; -
802.11a-1999
802.11原始标准的一个修订标准,5G OFDM调制,频宽:20M,速率:6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54;(未广泛使用) -
802.11b-1999
802.11原始标准的另一个修订标准,2.4G DSSS/CCK调制,频宽:20M,速率:1, 2, 5.5, 11; -
802.11g-2003
1999标准的一个修订标准,2.4G DSSS/CCK/OFDM调制,频宽:20M,速率:1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54; -
802.11i-2004
802.11i是为了弥补802.11脆弱的安全加密功能(WEP)而修订的标准,对无线鉴权和加密的安全性进行了增强,采用802.1x认证协议、改进密钥分布架构以及AES加密,在802.11i标准正式发布前,各大芯片厂商根据802.11-D3定义了向前兼容RC4的加密协议–TKIP,称之为WPA,WPA与WEP使用相同的硬件,仅是在WEP基础上修正了一些缺陷;802.11i标准正式发布后,被称之为WPA2,一直使用到目前。 -
802.11e-2005
无线功能扩展,支持多媒体传输,以支持所有无线广播接口的服务质量保证QOS机制。 -
802.11k-2008
无线频谱测量规范,为信道选择、漫游服务和传输功率控制提供了参考。 -
802.11n-2009
增强的更高吞吐量(HT)无线标准,2.4G/5G OFDM调制,频宽:20M, 40M,速率:mcs0~mcs7; -
802.11v-2011
无线网络管理标准,为漫游、负载均衡等提供管理标准。 -
802.11s-2011
Mesh网络标准,更多的是mac层的标准定义。 -
802.11ac-2013
超高吞吐量(VHT)无线标准,5G OFDM调制,频宽:20M, 40M, 80M, 160M,速率:mcs0~mcs9(实际上并不存在mcs9这个速率); -
802.11ax-2020
高效无线网(HE)无线标准,2.4G/5G OFDM/OFDMA调制,频宽:20M, 40M, 80M, 160M,速率:mcs0~mcs11;
2、频宽、带宽、频率
2.1、频宽 和 带宽 的概念
无线wifi质量不好,可能是频宽过高,需要降低。
频宽是频道带宽的简称, 是指信道能通过的最高频率与最低频率的差值。
在数字设备中,带宽指单位时间能通过链路的数据量。通常以bps来表示,即每秒可传输之位数。
在 IEEE 802.11b/g
标准中,Wi-Fi 工作在 2.4GHz
频段;
在 IEEE 802.11a/ac
标准中,Wi-Fi 工作在 5GHz
频段;
在 IEEE 802.11n/ax
标准中,Wi-Fi 工作在 2.4GHz
或 5GHz
频段;
无线设备被限定在某个特定频段(frequency band)上操作。**每个频段都有相应的频宽(bandwidth),亦即该频段可供使用的频率空间总和。**频宽是评价链路(link)数据传输能力的基准。
频段是将整个频率分成段,如2.4GHz(2.4-2.4835GHz)频段,5GHz(5.15GHz-5.85GHz)频段。802.11设备均可以工作在此频段上,虽然无需授权都可以使用这些频段资源,但管制机构对设备的功率有要求。
频段带宽是发送无线信号频率的标准。在2.4GHz频段上每个信道的频段带宽为20MHz。
每个频段带宽为20MHz,(22MHz的原因是边界各为1MHz作为频段边界)。
2.4G 频段
中心频率范围 2.412GHz
— 2.484GHz
相邻信道中心频点间隔5MHz,相邻的多个信道存在频率重叠,相互不干扰的信道有三组(1、6、11或2、7、12或3、8、13)
共划分14个信道,中国可用13个信道(1-13),美国可用11个信道(1-11),各个国家出于安全等等各方面考虑,开放的信道并不一致。要参考国家码和信道顺从表
WiFi 802.11 b/a/g/n用的频段也有微小差异(802.11b就只有20MHz频宽),参考WiFi 802.11协商速率
信道有效带宽20MHz,实际带宽22MHz,其中2MHz为隔离频带
2.4G的频道编号和中心频率
5G WiFi 频段
频率范围在 5.150GHz - 5.825GHz,俗称5G Wi-Fi频段,这个频段里面一共有201个信道,但是,能够被Wi-Fi协议所用的信道却很少。原因是5G的频率很特殊,甚至有关国家安全,因为5G wifi的频率与军用雷达频段重合,因此,很多国家基于国家安全考虑,对5G频段持保留态度。
- 相邻信道中心频点间隔还是5MHz。
- 在中国,只有36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149, 153, 157, 161, 165这13个信道可以供5G的wifi网络使用。
WiFi的信道默认是20M,早期还有10M的,现在协议里还有,为了提速,可以将2个信道合并在一起组成40M的信道,其中一个作为主信道20M,另外20M作为辅助信道,主信道比辅助频道低,新信道称为 40M+信道,否则为40M-信道,主信道发送beacon报文和部分数据报文,辅信道发送其余报文(根据记忆写的,错了请您指正) ,类似的还有HT80,HT160,所以看信道我们只看20M的信道就行
中国开放的的5G WiFi频段:
5G的频道编号和中心频率:
20MHz与40MHz的区别
利用车道作为对比,20MHz车道窄,40MHz车道宽,车道宽,单一时间可以传输的数据就多,传输速度就快。但不是越大越好。但是好比是车多了,就容易发生碰撞,发的包都被碰撞了,重传次数增加,速度反而慢了。
目前是有软件可以看信道占用情况的,没有占用就可以用40MHz加快传输速度,占用太多就用20MHz,保证传输效率,其实也是加快了传输时间。
2.4GHz、5GHz 与 3G、4G、5G的关系
2.4G无线传输协议目前支持最大600Mbps的通讯带宽。所以这题的答案就是理论100Mbps的下行速率。 2.4GHz和5GHz就是两个频段,不影响传输速度。
可能不少网友会问无线路由器中的5GHz是不是比2.4GHz更快?就像手机通信中移动4G要比移动3G快,3G要比2G快一样。事实上无线路由器的5GHz指的是一个频段,2.4GHz同理,两个频段并不存在传输速度上的差异,它们更像两个车道,互不影响。而手机通信中的4G,3G指的是第四代,第三代通信技术,所以速度上有明显的差异。
速度一样为何还要推出5GHz频段?
主因是2.4GHz频段的无线使用设备太多,尽管2.4GHz频段下可容纳大约11个通道,但随着各种IT设备的普及,如iPad、手机、PC、游戏机等等都在这个频段下使用,致使多台设备同时使用时,吞吐量数值严重下降。其次,微波炉、蓝牙、无线鼠标也使用2.4GHz频段,也会干扰其他连接设备。
既然原来的路太堵,那么就修一条新路解决拥堵问题,这是5GHz频段出现的主因。而5GHz频段上工作的设备并不多,再加上5GHz的通道也比2.4GHz多出几倍,因此可以很好地解决拥堵问题。
5GHz频段也有缺点
第一是支持的设备少,无线路由器支持5GHz,但你的手机、平板不一定支持5GHz频段连接。第二是穿透性略差,频率越高穿透性越差,穿墙能力同比2.4GHz差,换个天线可以解决问题。此外需要强调的是,目前的双频路由器大多支持2.4GHz和5GHz同时工作,因此就算你的设备不支持5GHz或5GHz信号不好,依然可以连接2.4GHz频段。
关于频段和802.11的关系
802.11n/a/ac/g/b等其实是一个IEEE制定的无线局域网络标准,种类多达数十种,电子产品中出最常见的是802.11n/b/g,802.11a,802.11ac。而区别这些802.11重要参考标准就是工作频段,比如802.11n/b/g主要的工作频段就是2.4GHz,而802.11a/ac工作的主要频段就是5GHz。目前几乎所有带有Wifi的设备都支持802.11n也就是2.4GHz的工作频段。因此你只需要记住,如果你的手机、平板或者无线路由支持802.11ac,就可以判定它支持5GHz频段连接。
802.11历史进程
一、802.11重要发展
首先,了解一下802.11发展上重要的一些节点。
- 1997年,IEEE制定出第一个无线局域网标准802.11,最高数据传输速率仅有2Mbps,但这个标准改变了用户上网的接入方式, 使人们从线缆的束缚中解脱出来。
- 1999年,在原始标准的基础上,对2.4G频段进行了高速物理层扩展,速率从2Mpbs提升到了11Mbps;
- 2003年,OFDM技术也用在了无线上,产生了802.11g标准,最高理论速度54Mbps,此后无线接入慢慢进入大众的视野。
- 2009年,802.11n标准正式发布,该标准对Wi-Fi的传输和接入进行了重大改进,引入了信道捆绑、聚合、MIMO、安全加密等新概念和基于MIMO的一些高级功能(如波束成形,空间复用…),理论传输速度达到600Mbps,无线接入从此进入爆发期。
- 2013年,802.11ac wave1标准将射频带宽进一步提升到最高160MHz,并且使用了更高阶的调试技术(256-QAM),进一步将理论速率提升到1.73Gbps;2015年,wave2标准发布,重推Beaforming、DL MU-MIMO等技术,再次提高无线接入容量,将无线接入体验带入一个新的高度。
- 2020年1月,802.11ax草案D6.0正式通过,正式标准预计将在2020年6月发布,该标准将使用更高阶的调试技术、更加优秀的频谱资源利用等技术,为无线设备提供更加高效的无线接入。
参考
https://www.codenong.com/cs109827462/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/149176914
https://www.sohu.com/a/457926774_120070959
更多推荐
所有评论(0)