802.11 简介
802.11为IEEE(美国电气和电子工程师协会,The Institute of Electrical and Electronics Engineers)于1997年公告的无线局域网络标准,适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结。
自第二次世界大战,无线通讯因在军事上应用的成果而受到重视,无线通讯一直发展,但缺乏广泛的通讯标准。于是,IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。其中定义了媒体访问控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种扩频作调制方式和一种红外线传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备可以自行构建临时网络,也可以在基站(Base Station, BS)或者接入点(Access Point,AP)的协调下通信。为了在不同的通讯环境下获取良好的通讯质量,采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)硬件沟通方式。
1999年加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟,致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。
扩频调制方式
Direct-Sequence Spread-Spectrum (DSSS) - 直序扩频
Frequency Hopping Spread-Spectrum (FHSS) - 跳频扩频
2.4G的优势就来自于它的带宽。所以下面又引出了个新的概念扩频(spread Specturm)。我们需要在两个城市间快递一份包裹(就是我们的遥控指令)如果走50条车道的公路你只能守法的走其中一条,中途不能变道,这样,你遇到堵车的概率就相对很大了。 但是如果你是走有4K 条车道的公路,并且警察规定你可以合法的使用其中的100条或全部路的话。你几乎可以完全不堵车的到达终点。扩频的概念简单的说就是让你的设备使用比需要宽的多的带宽。这样一来,如果有一个窄带的干扰存在的话,只会干扰你的一部分传输能力,如果再使用相应的抗干扰技术,就可以使干扰消除
直序扩频(FHSS)就像是在上述的有4K 条车道的公路上,按照一点规律(或没规律,但事前有约定的方式) 频繁的变换车道行驶。这样遇到堵车的概率就小得多了。如果有一条车道堵车,你被堵的概率就是你所占用总共车道数N分之一。 (我们的GSM 手机就是可以工作在这种模式下,抵抗干扰的时分多址模式)。
跳频扩频(DSSS)。就像是在上述的有4K 条车道的公路上,开车,但是把你车上的包裹平均分成了N多小份,把他们放在N多辆车上走N多条车道同时以相同的速度驶向终点,大家可以想像,即便有一辆条车道堵车,包裹的绝大部分也会被安全送达中点。(我们的CDMA,和WCDMA 手机就是工作在这个模式下的码分多址模式)
扩频公式
c = b + log2(1 + s/n)
c:无线网络传输数据量
b:无线网络频宽
s:信号强度
n:噪声
s/n:信噪比
由公式可见频宽与信噪比越大,无线传输数据量越大。
红外传输方式
由于传输特性等原因未实现
802.11 主要协议
协议 | 发布年/月 | Op.标准频宽 | 实际速度(标准) | 实际速度(最大) | 半径范围(室内) | 半径范围(室外) |
---|---|---|---|---|---|---|
Legacy | 1997 | 2.4-2.5 GHz | 1 Mbit/s | 2 Mbit/s | ? | ? |
802.11a | 1999 | 5.15-5.35(室内)/5.47-5.725/5.725-5.875 GHz | 25 Mbit/s | 54 Mbit/s | 约30米 | 约45米 |
802.11b | 1999 | 2.4-2.5 GHz | 6.5 Mbit/s | 11 Mbit/s | 约30米 | 约100米 |
802.11g | 2003 | 2.4-2.5 GHz | 25 Mbit/s | 54 Mbit/s | 约30米 | 约100米 |
802.11n | 2009 | 2.4 GHz or 5 GHz bands | 300 Mbit/s(20MHz*4 MIMO) | 600 Mbit/s(40MHz*4 MIMO) | 约70米 | 约250米 |
802.11p | 2009 | 5.86-5.925 GHz | 3 Mbit/s | 27 Mbit/s | 约300米 | 约1000米 |
802.11ac | 2011.11 | 5 GHz | 433Mbit/s, 867Mbit/s(80MHz,160MHz为可选) | 867Mbit/s, 1.73 Gbit/s, 3.47 Gbit/s, 6.93 Gbit/s(8 MIMO,160MHz) | 约35米 | |
802.11ad | 2009.12 | 2.4/5/60 GHz | 4620Mbps | 7Gbps(6756.75Mbps) | 约1-10米 | |
802.11ax | 2018.12 | 2.4/5 GHz | 10.53Gbps | 10米 | 100米 |
802.11b (即所谓的高速无线网络或Wi-Fi标准)
工作在2.4GHz频率,规定每个信道频宽为22MHz,有14个重叠的信道,只有三个安全不重叠的信道。
它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟(WLANA)的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系。
不同区域无线资源策略不同
区域 | 频宽 | 信道划分 |
---|---|---|
美国 | 2.412 GHz – 2.462 GHz | 1 - 11 |
欧洲 | 2.412 GHz – 2.472 GHz | 1 - 13 |
中国 | 2.412 GHz – 2.472 GHz | 1 - 13 |
日本 | 2.412 GHz – 2.484 GHz | 1 - 14 |
各信道中间值差为5MHz
802.11a
工作在5GHz的频率上,每个信道频宽为20MHz。由于频宽高,可容纳更多的重叠的信道。由于2.4GHz频宽上的影响比较多,微波炉、蓝牙、无绳电话、地铁的一些设备都是工作在2.4GHz频宽上,所以使用802.11a协议可解决上述问题。但是由于设备价格问题,该协议并没有得到广泛的应用。
802.11g
工作在2.4GHz频率上,将最大传输速度提升到与802.11a相同的速度的54 Mbit。每个信道频宽20/22MHz,只要无线网络设备中都支持802.11g协议,则会按照该协议速度传输,若无线网络设备中存在802.11b协议的设备,则整个无线网络全局降速为802.11b的传输速度。
802.11n
采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output 多进多出通信技术)兼容2.4GHz与5GHz,最高速度可达600 Mbit/s,多天线多无线电波独立收发信号。每个信道频宽20/40MHz。和802.11g协议相同,可实现全局降速。
参考资料
安全牛 - 苑房弘老师 Kali Linux安全测试
https://edu.aqniu.com/course/83
IEEE 802.11百度百科
https://baike.baidu.com/item/IEEE%20802.11/8447947
802.11协议基础知识
https://blog.csdn.net/qq_20448859/article/details/55106621
IEEE 802.11维基百科
https://zh.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11
跳频技术 (FHSS) 及直接序列 (DSSS) 展频技术
http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c2bf90a0101r04d.html
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