WiFi基础知识超详解

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WiFi

概念

‌‌‌　　WiFi是一种无线网络技术，它的主要作用是提供无线互联和数据传输的能力。通过WiFi，我们可以将多个设备连接到一个网络中，实现设备之间的通信和数据交换，而无需使用有线连接。

发展历程

‌‌‌　　以上总结：无线网络通信技术：WiFi是一种基于IEEE 802.11标准的无线网络通信技术，它允许电子设备通过无线电波进行数据交换。这些无线电波通常在2.4GHz或5GHz的频率上操作，这两个频段各有优势，2.4GHz穿透力强，覆盖范围广，而5GHz提供更快数据传输速度和更少的干扰，但覆盖范围较小

无线AP

基本原理

WiFi的频段5G和2.4G

‌‌‌　　2.4G Wi-Fi与5G Wi-Fi最本质的区别即工作频段（无线电波的频率）不一样，如下表所示，5G Wi-Fi频段有更高的频率和频宽，可以提供更高的速率和更小的信道干扰。

WiFi的信道

信道的概念

‌‌‌　　把工作频段按照一定的宽度等分成若干小的频率范围，规定每个用户最大只能占用这个频率范围，这种小的频率范围就是信道。

为什么划分信道？

频段、频率、频宽、信道

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‌‌‌　　假如将网络比作公路，在网络上跑的数据包比作车辆。那么，频段等于对公路类型进行区分，有普通公路，有高速公路。频率即为路上的限制车速，频率越高可以允许的车速越快，数据传输速度就可以越快。
‌‌‌　　频宽为车道宽度，频宽越大承载的车辆就可以更大，数据量就更大。信道为车道，信道越多可通行的车辆数量就越多，数据传输速度及传输量就成倍的增大。
‌‌‌　　结论就是，2.4G频段为普通公路，5G频段为高速公路，Wi-Fi 6E及以上版本新增的6G频段，更是超高速公路。
‌‌‌　　由于2.4G频段开放得早，所以很多其他设备例如微波炉、空调、蓝牙设备等也在这个频段上工作，导致这个频段很容易拥挤，再加上邻居家或者相邻AP的2.4G信号穿透串扰，造成的结果就是在这个频段上工作的无线Wi-Fi网络干扰非常大，速度通常较慢。但它频率低波长长，所以信号在穿越障碍物时衰减相对较少，因此它能传播的距离更远，也即覆盖的范围更广。相比之下，5G拥有更多的可用信道，同时能提供更大的带宽和更高的传输速度，更容易避免干扰，但是穿墙能力较差，可覆盖的范围较小。
‌‌‌　　带着高速公路的例子理解2.4G信道和5G信道。

2.4G的信道

‌‌‌　　在标准协议里将2.4GHz频段划分出13个相互交叠的信道，每个信道的频宽是20MHz（802.11g、802.11n每个信道占用20MHz，802.11b每个信道占用22MHz），每个信道都有自己的中心频率。
‌‌‌　　这13个信道可以找出3个独立信道，即没有相互交叠的信道。独立信道由于没有频率的交叠区，相邻AP使用这3个独立信道不会彼此产生干扰。如下图中的1、6、11就是三个互不交叠的独立信道。假如三辆车在这三个道路上行驶，自然速度飞快，不会遇上拥堵情况。
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5G Wi-Fi信道

‌‌‌　　标准协议将5GHz频段分为24个20MHz宽的信道，且每个信道都为独立信道。这为WLAN提供了丰富的信道资源，更多的独立信道也使得信道绑定更有价值，信道绑定是将两个信道绑定成一个信道使用，能提供更大的带宽。如两个20MHz的独立信道绑定在一起可以获得40MHz的吞吐量，这好比将两条道路合并成一条使用，自然就提高了道路的通过能力。
‌‌‌　　下图中，黑色的半圆表示独立信道，红色的半圆表示标准协议推荐的信道绑定。

‌‌‌　　5G 工作频段：5.150GHz~5.350GHz 5.725GHz~5.850GHz
‌‌‌　　这也就是图出为什么分为两段。

‌‌‌　　频段和信道了解了，自然而然就知道5G与2.4G 的特点所在及优势所在。

5G与2.4G WiFi对比

‌‌‌　　频率×波长=光速
‌‌‌　　5G Wi-Fi相比2.4G Wi-Fi穿墙能力较弱，这是由电磁波的物理特性决定的：波长越长衰减越少，也更容易绕过障碍物继续传播。
‌‌‌　　 速度对比：5GHz频段在传输速度上明显优于2.4GHz频段，尤其是在多设备连接时，5GHz能够提供更稳定的高速连接。
‌‌‌　　 抗干扰性对比：5GHz频段的设备使用较少，因此受到的干扰也相对较小，信号品质更好。相比之下，2.4GHz频段由于使用广泛，更容易受到干扰。
‌‌‌　　 覆盖范围对比：2.4GHz信号的波长长，能够更好地穿透墙壁和障碍物，提供更宽的覆盖范围。而5GHz频段虽然速度更快，但穿墙能力较差，传输距离较短。
‌‌‌　　频段选择的原因
‌‌‌　　 2.4GHz频段的特点和适用场景：2.4GHz频段的信号穿墙能力强，覆盖范围广，适合需要覆盖较大区域或穿墙能力要求较高的场景，如家庭和小型办公室。
‌‌‌　　 5GHz频段的特点和适用场景：5GHz频段提供更高的数据传输速度，抗干扰性更好，但覆盖范围相对较小，适合需要高速数据传输且干扰较少的场景，如高清视频流、在线游戏等。

一些术语

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材料来源

‌‌‌　　Wi-Fi系列讲解(二)—Wi-Fi的版本及相关概念 (.com)