LV02-01-天猫精灵IOT-02-WiFi-01-WiFi基础知识

发表于 2023-12-22 分类于嵌入式开发， 01HQ课程体系， LV21-天猫精灵IOT 本文字数： 14k 阅读时长 ≈ 50 分钟

本文主要是WiFi——WiFi基础知识的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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参考资料	AliOS Things 3.0 应用开发指南	这个只是一篇参考文章，里面是一些环境搭建相关的，可以参考
参考资料	IP知识百科 - 华为 (huawei.com)	IP的一些相关知识点

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这一节开始我们开始学习智能灯实现的相关基础知识。

一、WiFi的概念和历史

1. 什么是WiFi

我们还是来看百度百科吧：Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/），在中文里又称作“移动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，是一个创建于[IEEE 802.11](https://baike.baidu.com/item/IEEE 802.11/8447947?fromModule=lemma_inlink)标准的无线局域网技术。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当作IEEE 802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。并不是每样匹配IEEE 802.11的产品都申请Wi-Fi联盟的认证，相对地缺少Wi-Fi认证的产品并不一定意味着不兼容Wi-Fi设备。IEEE 802.11的设备已安装在市面上的许多产品，如：个人计算机、游戏机、MP3、智能手机、平板电脑、打印机、笔记本电脑以及其他可以无线上网的周边设备。

WiFi（Wi-Fi），是Wi-Fi联盟的商标，也是一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）技术。从1997年第一代IEEE 802.11标准发布至今，802.11标准经历了6个版本的演进，在Wi-Fi 6发布之前，Wi-Fi标准是通过从802.11b到802.11ac的版本号来标识的。随着Wi-Fi标准的演进，Wi-Fi联盟为了便于Wi-Fi用户和设备厂商轻松了解Wi-Fi标准，选择使用数字序号来对Wi-Fi重新命名。

2. 发展历史

在介绍Wi-Fi之前，先来了解两个组织：电气和电子工程师协会（英文全称Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称IEEE）和Wi-Fi联盟（英语全称Wi-Fi Alliance，简称WFA）。

IEEE作为标准组织，早在1990年，就已经成立了802.11工作组来制定无线局域网的相关标准，并在1997年发布了第一个标准802.11-1997。之后每过几年，802.11标准就会升级换代一次，至今已有6代。

802.11标准的演进

标准的起源（802.11-1997）：击败其他标准，成为业界WLAN标准。
标准增强（802.11b和802.11a）：802.11b速率达到11Mbit/s，实现规模商用。802.11a首次在5GHz频段将OFDM技术引入802.11标准，速率提升至54Mbit/s。
标准的扩展与兼容（802.11g）：将OFDM技术扩展至2.4GHz频段，同时向前兼容了802.11b设备。
基于MIMO-OFDM的HT标准（802.11n）：新增支持SU-MIMO和OFDM技术，速率达到600Mbit/s。
VHT标准（802.11ac）：新增支持下行MU-MIMO，信道带宽最大支持160MHz，速率更是达到了6933.33Mbit/s。
HEW标准（802.11ax）：首次引入正交频分多址 OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）、上行MU-MIMO、BSS Coloring和目标时间唤醒TWT（Target Wake Time）等技术，进一步提升了高密场景下的吞吐率，速率直接达到9607.8Mbit/s。

而另一个组织，Wi-Fi联盟，其实是一个商业组织。这个联盟最初的目的是为了推动802.11b标准的制定，并在全球范围内推行符合IEEE 802.11标准的产品的兼容认证；到了2000年，该组织采用了“Wi-Fi”一词作为其技术工作的专有名称，同时宣布使用Wi-Fi Alliance作为正式名称，即Wi-Fi联盟，“Wi-Fi”实际上就是这个联盟的商标。

那么“Wi-Fi”具体有什么含义呢？目前有两种说法：第一种说法认为，Wi-Fi指的是无线保真（Wireless Fidelity），类似于音频设备分类：长期高保真或Hi-Fi（High Fidelity）；另外一种说法认为，Wi-Fi并没有特别的含义，也没有全称。目前，并没有官方组织明确表明Wi-Fi就是指的Wireless Fidelity。另外，很多时候“Wi-Fi”会被写成“WiFi”或“wifi”，实际这些写法并没有被Wi-Fi联盟认可。

3. Wi-Fi和802.11的区别

IEEE虽然开发并发布了IEEE 802.11标准，但是却没有对符合IEEE 802.11协议标准的设备提供相应的测试服务；同时，由于IEEE 802.11标准是很理论化的，一旦产品化，每家厂商生产的产品有可能会五花八门。Wi-Fi联盟很好的解决了符合IEEE 802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题，同时，Wi-Fi联盟还负责对各种无线局域网络设备进行Wi-Fi认证，测试产品是否符合IEEE 802.11协议标准，通过认证后则可以在设备上标注“Wi-Fi”商标。

由于两套系统之间存在密切联系，Wi-Fi和IEEE 802.11经常被混淆，实际上两者是有区别的。概括来讲，IEEE 802.11是一种无线局域网标准，而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种产品实现。IEEE 802.11标准的产品实现除了Wi-Fi，还包含了WiGig等，Wi-Fi是其中发展最好的一种产品实现。

4. 部署WiFi？

一个Wi-Fi网络，通常包含至少1个无线接入点（Access Point，简称AP）、1个或多个无线终端，无线接入点允许无线终端连接到Wi-Fi网络，无线路由器（集成了无线接入点功能）和无线接入点等Wi-Fi设备都具备这些功能。在家用场景中，最常见的是通过家用无线路由器来实现Wi-Fi网络连接。而在企业场景下，通常有以下几种Wi-Fi网络部署类型：

FAT AP独立部署
AC+FIT AP集中式部署
云化部署

5. WiFi速率？

5.1 信道传输理论

奈奎斯特准则：带宽为W（Hz）的无噪声低通信道，极限信息传输速率（信道容量）Cmax = 2Wlog2M (b/s)，M表示编码方式的码元状态数。当有噪声的情况下这个结论可能就不成立了。

什么是码元？

码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。而这个间隔被称为码元长度。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时（如M大于2个）时，此时码元为M进制码元。（百度百科）

这里说的比较官方，一下子没反应过来。在谢希仁的一本书中有一个实例，假定基带信号为101011000110111010…如果直接传送，则每个码元携带的信息是1bit（可以理解为每个二进制都是一个码元），而将上面的信号分为 101 011 000 110 111 010，则视为6个码元，每个码元为3bit，8种表现形式，2^3.这种表现形式就是说接收方要唯一确定这个码元，官方点就是8种不同的振幅或者频率或者相位。你也可以分为1010 1100 0110 1110 10..这种为5个码元，16种表现形式。

总结：码元说白了就是我们以怎样的形式去定义我们要发的信息，传输多个bit，还是一个码元。

我还在网上找到了一个回答：

一个码元就是一个脉冲信号，一个脉冲信号有可能携带1bit数据，也有可能携带2bit数据、4bit数据！你发送一个脉冲信号，如果就可以携带4bit数据，肯定发送速率更快啊！

那么怎么实现一个脉冲信号就能携带多个bit数据呢？就需要一定的技术了，比如设置模拟信号中信号的频率、相位、振幅啥的。举个例子：把振幅分成四种，低（00）、中（01）、高（10）、很高（11），这样我发一个脉冲信号，它的振幅是低，那就说明发送的是00（也就是2bit），它的振幅是中（01），发送的就是01（也就是2bit）……也就实现了一个脉冲信号，携带2bit的功能…

总结起来可以这样理解，一个码元就是一个脉冲信号！波特率指的就是1秒能发送多少个码元，也就是1秒能发送多少个脉冲信号！

一个码元能携带1bit数据，那么比特率 = 波特率！

一个码元能携带2bit数据，那么比特率 = 2倍的波特率！

一个码元能携4bit数据，那么比特率 =4倍的波特率！

5.2 香农定理

那有噪声的情况下，WiFi速率怎么计算？

其中C为信道容量，B为信道带宽，S/N表示信噪比。

5.3 信噪比

5.3.1 什么是信噪比？

信噪比SNR（Signal-to-noise Ratio），指的是系统中信号与噪声的比。信噪比和信干噪比都是度量通信系统通信质量可靠性的一个技术指标，区别在于信噪比是信号与噪声的比，而信干噪比增加了“干扰”的影响，是信号与干扰和噪声之和的比。

5.3.2 信噪比的分类

信噪比是度量通信系统通信质量可靠性的一个主要技术指标，除了通信信噪比，在其他领域也存在着信噪比的概念。

通信信噪比：在调制信号传输中，信噪比一般是指信道输出端，即接收机输入端的载波信号平均功率与信道中的噪声平均功率的比值，可称为载噪比。在模拟通信系统中，信噪比一般是指通信终端机解调器输出端的信号平均功率与噪声平均功率的比值。在数字通信系统中，信噪比一般是指终端机的数字解调器或译码器输出端的每个数字波形（比特)的平均信号能量与单位频带内的噪声功率的比值，又称为归一化信噪比或能量信噪比，是常用的指标。

音频信噪比：音频信噪比是指音响设备播放时，正常声音信号强度与噪声信号强度的比值。当信噪比低，小信号输入时噪音严重，严重影响音质。

图像信噪比：图像的信噪比和图像清晰度一样，都是衡量图像质量高低的重要指标。图像的信噪比是指视频信号的大小与噪波信号大小的比值。信噪比越大，图像画面就越干净，看不到什么噪波干扰（表现为”颗粒”和”雪花”），看起来很舒服；若信噪比小，则在画面上，可能满是雪花，严重影响图像画面。

网页信噪比：信噪比原是电声学领域中的一个概念，指声音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出噪音强度之间的比率，在网页优化中同样存在这样的原理，搜索引擎抓取页面，主要抓取去除html标签后的文本内容，这部分内容可以认为是不失真的声音信号，而同时产生的那部分html标签内容，可以被认为是噪音。因此，网页信噪比，可以理解为网页中的文本内容部分与生成这些文本而产生的html标签内容的比率。网页信噪比越高，说明页面中纯文本内容相对较多，搜索引擎抓取页面也就更容易。

5.3.3 信噪比和信干噪比

信噪比

信噪比SNR，指的是系统中信号与噪声的比，常常用分贝dB表示，分贝的定义为：”两个同类功率量或可与功率类比的量之比值的常用对数乘以10等于1时的级差”。信号是指来自设备外部需要通过设备进行处理的电子信号。噪声是指经过设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号，这种信号与环境有关，不随原信号的变化而变化。同样是设备产生的原信号中并不存在的额外信号，还有“失真”，失真和噪声实际上有一定关系，二者的不同是失真是有规律的，而噪声是无规律的。

信噪比的问题可以想象成在一个大房间，房间里面全是人，两个人分别站在房间的两头，当两个人尝试沟通的时候，沟通的内容就是信号，而周围其他人发出的声音就是噪音。信噪比的值表现的是周围噪音对于沟通内容的影响，必须要想方设法地压倒周围的其他噪音才能进行沟通。

信噪比的表达式为：

其中：SNR：信噪比，单位是dB。$P_S$：信号的有效功率。$P_N$：噪声的有效功率。

信干噪比

信干噪比SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio），指的是系统中信号与干扰和噪声之和的比。信干噪比表达式为：

其中：SINR：信干噪比，单位是dB。$P_S$：信号的有效功率。$P_N$：噪声的有效功率。$P_I$：干扰信号的有效功率。

信噪比和信干噪比的区别

信噪比和信干噪比都是度量通信系统通信质量可靠性的一个技术指标，区别在于信噪比是信号与噪声的比，而信干噪比增加了“干扰”的影响，是信号与干扰和噪声之和的比。干扰是指系统本身以及异系统带来的干扰，如同频干扰、多径干扰。和信噪比一样，信干噪比也是越大越好。

5.3.4 信噪比对无线网络的影响

信噪比实际上不是一个比值，而是接收信号与本底噪声之间的分贝差。本底噪声简称底噪，信道的本底噪声取决于无线电中使用的RF组件的噪声系数、温度以及信道的宽度。如果接收到的信号与背景噪声差值过小，会导致数据损坏，需要重新进行传输。在无线网络中，重传会对吞吐量和延迟产生负面影响。

信噪比是一种判断无线信号质量的一种方法，它还考虑了射频环境的本底噪声或环境噪声。例如，对于-65dBm的信号，在本底噪声为-90dBm的位置，信噪比为25dB，此时信号是很好的；但在本底噪声为-80dBm的位置，信噪比只有15dB，此时本底噪声更大，信噪比变低，信号就不那么好了。对于数据网络，通常建议使用SNR值至少可以达到20dB；对于使用语音应用的网络，建议SNR值为25dB或更高；无线局域网中，信噪比应高于30dB，用户的上网体验才能不受影响。

5.3.5 如何提高无线网络信噪比

提高信噪比是提高通信质量的一项主要任务。在无线局域网中，可通过如下调整来提高信噪比。

尽量避开信号较强、利用率较高的竞争信道。
确保AP尽可能靠近用户终端，避免穿墙连接。
调整AP间的功率，保证各AP负责不同区域，避免干扰到邻近区域的用户。

6. WiFi标准简介

6.1 有哪些标准？

目前WiFi的发展过程中，有以下几种标准：

802.11.b
802.11.a
802.11.g
802.11.n——Wi-Fi 4
802.11.ac——Wi-Fi 5
802.11.ax——Wi-Fi 6
802.11.be——Wi-Fi 7

6.2 标准简介

802.11（Wi-Fi 0）

PHY数据速率为1或2 Mbps。采用直接序列扩频（DSSS）技术，占用2.4 GHz（1、6、11）三个非重叠的22 MHz信道。

802.11b（Wi-Fi 1）

PHY数据速率为1、2、5.5或11 Mbps。采用直接序列扩频（DSSS）技术，占用2.4 GHz（1、6、11）三个非重叠的22 MHz信道。它的工作频率：2.4G，速率最高11Mbps，支持14个信道。

802.11b虽然比802.11a后出现，但是它比802.11a更先使用起来。

802.11a（Wi-Fi 2）

PHY数据速率为6 Mbps至54 Mbps。使用正交频分复用（OFDM）和5 GHz（36、40、44、48 、52、56、60、64、149、153、157、161）信道。它的工作频率为频率 5G，速率一般在54Mbps。

802.11g(Wi-Fi 3):

使用正交频分复用（OFDM）和2.4 GHz（1、6、11）三个非重叠20 MHz信道。PHY数据速率为6Mbps至54 Mbps。其实是将5 GHz的802.11a技术转移到2.4 GHz频段，调制方式和编码等不变。

总的来说，它的速率在54Mbps，频率2.4G，带宽 20M。当时早起使用此标准的路由器都是单根天线。

802.11n(HT,High Throughput) (Wi-Fi 4):

双频工作模式，支持2.4G和5G。物理层采用MIMO、MIMO-OFDM、40MHz绑定、short GI等技术，支持4*4 MIMO。MAC层采用Block确认，帧聚合等技术，提高MAC层效率。物理层和MAC层优化提高WLAN的吞吐量。同时向下兼容 802.11g和802.11a。

总的来说它的速率 600Mbps，频率 2.4G 5.8G，支持MIMO，带宽40M。

802.11ac（VHT，Very High Throughput）(Wi-Fi 5)

工作在5GHz频段，20/40/80/80+80/160MHz带宽，支持8x8 MIMO，最高支持256-QAM调制。子载波间隔312.5kHz，保持不变。支持MU-MIMO，可选LDPC编码，以及增强波束成形技术。在MAC层每个MPDU大小可达到1MB。改进RTS/CTS处理信道冲突，提升利用率，同时支持“动态频宽”模式。它有以下特点：

（1）速率6.9G。

（2）更宽的RF带宽（提升至160MHz）。

（3）更多的MIMO空间流增加到 8。

（4）多用户的 MIMO。

（5）以及更高阶的调制（达到 256QAM)。

802.11ax(HE，HighEfficiency) （Wi-Fi 6）

工作在2.4G和5.8G双频，支持160Hz带宽，最高9.6Gbps速率，支持多用户同时接入（MU-MIMO,OFDMA）等技术。1024-QAM调制方式，8路数据流。速度高达9.6 Gbps。

802.11be（Wi-Fi 7）

预计速度30Gbps。

6.3 802.11n/ac/ax对比

上面的那个OFDM和OFDMA是什么？他们是两种多路复用方案。

7. WiFi频谱

WiFi是一种无线电波，它的频谱：

2.4G （GHz）

（1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400~2.4835GHz，共83.5M带宽

（2）划分为14个子信道，每个子信道宽度为22MHz，相邻信道的中心频点间隔5MHz 。

为什么要划分这么多的子信道？因为WiFi是免费的频段，每个人都可以免费使用，要是大家都使用这83.5M带宽的话，大家的频率都一样，互相之间就会产生很严的干扰。就像一个教室里面，假设100个人同时都在说话，这就有严重的干扰。所以，就把这些划分一下，分成14个”小屋“，各自在自己的“小屋”说话，减轻干扰。

（3）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)。

（4）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道。

（5）不同的信道，在不同的国家有可能是无法使用的，例如，在我国，我们就无法使用14信道。

5.8G（GHz）

5.8GHz频段，中国开放只有149、153、157、161、165这5个信道；

8. WiFi的传输距离

WiFi是一种无线电波，理论上可以传输无限远，但是传输过程会有损耗，一定距离后可能就检测不到了。

8.1 自由空间损耗

Lbf=32.5+20lgF+20lgD
Lbf=自由空间损耗(dB)
D=距离（km）
F=频率(MHz）
2400MHz：Lbf=100+20lgD
5800MHz：Lbf=108+20lgD

8.2 信号接收强度

RSS=Pt+Gr+Gt-Lc-Lbf
RSS=接收信号强度
Pt=发射功率
Gr=接收天线增益
Gt=发射天线增益
Lc=电缆和缆头的衰耗
Lbf=自由空间损耗

8.3 接收灵敏度

其实提高接收灵敏度，也可以间接去提高WiFi的传输距离。

二、 WLAN

1. 什么是WLAN？

无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）是一种无线计算机网络，使用无线信道代替有线传输介质连接两个或多个设备形成一个局域网LAN（Local Area Network），典型部署场景如家庭、学校、校园或企业办公楼等。WLAN是一个网络系统，而我们常见的Wi-Fi是这个网络系统中的一种技术。所以，WLAN和Wi-Fi之间是包含关系，WLAN包含了Wi-Fi。

局域网常见的类型如下：

2. WLAN有啥优势？

WLAN技术最早出现在美国，主要应用于最后一段网线的无线延伸，最主要的运用就是在家庭中使用，由于美国居住环境里铺放线路的困难（独立别墅、小院），加上经济发达，便携机、PDA等设备的普及率很高，人们对无线上网需求很强烈。从而导致WLAN技术普及加快。

和有线接入技术相比，WLAN的优势如下：

网络使用自由：凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。在办公大楼、机场候机厅、度假村、商务酒店、体育场馆、咖啡店等场所尤为适用。
网络部署灵活：对于地铁、公路交通监控等难于布线的场所，采用WLAN进行无线网络覆盖，免去或减少了繁杂的网络布线，实施简单，成本低，扩展性好。

3. WLAN和Wi-Fi有什么不同？

Wi-Fi指的是Wi-Fi联盟的商标，也是一种基于IEEE 802.11标准的无线网络通信技术，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通性。

WLAN的全称是Wireless Local Area Network，中文含义是无线局域网，WLAN的定义有广义和狭义两种：广义上讲WLAN是以各种无线电波（如激光、红外线等）的无线信道来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成的网络；WLAN的狭义定义是基于IEEE 802.11系列标准，利用高频无线射频（如2.4GHz或5GHz频段的无线电磁波）作为传输介质的无线局域网。我们日常生活中的WLAN，就是指的WLAN的狭义定义。在WLAN的演进和发展过程中，其实现技术标准有很多，如蓝牙、Wi-Fi、HyperLAN2等。而Wi-Fi技术由于其实现相对简单、通信可靠、灵活性高和实现成本相对较低等特点，成为了WLAN的主流技术标准，Wi-Fi技术也逐渐成为了WLAN技术标准的代名词。

简单来说就是，WLAN是一个网络系统，而Wi-Fi是这个网络系统中的一种技术。所以，WLAN和Wi-Fi之间是包含关系，WLAN包含了Wi-Fi。

4. WLAN安全吗？

WLAN技术具有安装便捷、使用灵活、经济节约、易于扩展等优点。但是WLAN技术是以无线射频信号作为业务数据的传输介质，这种开放的信道使攻击者很容易对无线信道中传输的业务数据进行窃听和篡改。

WLAN常见安全威胁如下：

Wi-Fi无认证：攻击者可随意连接无线网络，进而对整个网络进行攻击。
无线数据无加密：攻击者可以通过空口抓包对在无线信道中传输的业务数据进行窃听和篡改。
边界威胁：非法AP与合法AP放出相同SSID，导致用户连接非法AP，数据被攻击者截获。

针对以上这些安全威胁，设计了对应的安全防护措施，以保护客户网络能防御攻击。

防止未经授权使用网络服务的措施是链路认证和用户接入认证，通过部署企业级用户认证方案，对用户身份进行集中的认证和管理。
提高数据安全的措施是数据加密，通过部署更高加密强度的WPA3保护空口传输的用户数据无法被破解。WPA3的密钥长度达到256 bit，是目前强度最高的加密算法。
针对非法AP的措施是无线攻击检测和反制，通过部署无线入侵检测系统（Wireless Intrusion Detection System，WIDS）/无线入侵防御系统（Wireless Intrusion Prevention System，WIPS），实时发现空口威胁和钓鱼AP，并进行反制，保护客户网络不被非法入侵。

5. WLAN的漫游

在WLAN网络中，无线终端用户具有移动通信能力。但由于单个AP设备的信号覆盖范围都是有限的，终端用户在移动过程中，往往会出现从一个AP服务区跨越到另一个AP服务区的情况。为了避免移动用户在不同的AP之间切换时，网络通讯中断，引入了无线漫游的概念。

无线漫游就是指工作站STA（Station）在移动到两个AP覆盖范围的临界区域时，STA与新的AP进行关联并与原有AP断开关联，且在此过程中保持不间断的网络连接。简单来说，就如同手机的移动通话功能，手机从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，能提供不间断、无缝的通话能力。

常见的WLAN漫游技术有传统漫游、快速漫游、智能漫游、无损漫游等几种。

6. WLAN的基本元素

工作站STA（Station）：支持802.11标准的终端设备。例如带无线网卡的电脑、支持WLAN的手机等。
接入点AP（Access Point）：为STA提供基于802.11标准的无线接入服务，起到有线网络和无线网络的桥接作用。
虚拟接入点VAP（Virtual Access Point）：是AP设备上虚拟出来的业务功能实体。用户可以在一个AP上创建不同的VAP来为不同的用户群体提供无线接入服务。

VAP的示意图
基本服务集BSS（Basic Service Set）：一个AP所覆盖的范围。在一个BSS的服务区域内，STA可以相互通信。
扩展服务集ESS（Extend Service Set）：由多个使用相同SSID的BSS组成。

BSS和ESS的关系
分布式系统（Distribution System）：分布式系统是指AP之间通过无线链路连接两个或者多个独立的局域网（包括有线局域网和无线局域网），组建一个互通的网络实现数据传输。目前无线分布式系统主要基于WDS或MESH协议。

7. WLAN的网络类型

在企业场景下，通常有以下几种WLAN的网络类型。

FAT AP独立部署

FAT AP，又称为胖AP，独立完成Wi-Fi覆盖，不需要另外部署管控设备。但是，由于FAT AP独自控制用户的接入，用户无法在FAT AP之间实现无线漫游，只有在FAT AP覆盖范围内才能使用Wi-Fi网络。

因此，FAT AP通常用于家庭或SOHO环境的小范围Wi-Fi覆盖，在企业场景已经逐步被“AC+FIT AP”和“云管理平台+云AP”的模式所取代。

AC+FIT AP集中式部署

“AC+FIT AP”的模式目前广泛应用于大中型园区的Wi-Fi网络部署，如商场、超市、酒店、企业办公等。AC的主要功能是通过CAPWAP隧道对所有FIT AP进行管理和控制。AC统一给FIT AP批量下发配置，因此不需要对AP逐个进行配置，大大降低了WLAN的管控和维护成本。同时，因为用户的接入认证可以由AC统一管理，所以用户可以在AP间实现无线漫游。

对于小范围Wi-Fi覆盖的场景，本身所需AP数量较少，如果额外部署一台AC的话，会导致整体无线网络成本较高。这种场景下，如果没有用户无线漫游的需求，建议部署FAT AP；如果希望同时满足用户无线漫游的需求，建议部署云AP。

云化部署

云AP自身功能和FAT AP类似，所以可以应用于家庭WLAN或SOHO环境的小型组网；同时，“云管理平台+云AP”的组网结构和“AC+FIT AP”的组网结构类似，云AP由云管理平台统一管理和控制，所以又可以应用于大中型组网。

云AP支持即插即用，部署简单，并且不受部署空间的限制，能灵活的扩展，目前比较多的应用于分支较多的场景。

8. WLAN是怎么工作的？

在WLAN中，信息在发射端需要先经过信源编码转换为便于电路计算和处理的数字信号，再经过信道编码和调制，转换为无线电波发射出去。接收端接收到无线电波后，经过解调、解码，最后转成信息。信息可以是图像、文字、声音等。其中发送设备和接收设备使用接口和信道连接。

WLAN的工作机制

信源编码：信源编码是将最原始的信息，经过对应的编码方式，转换为数字信号的过程。信源编码可以减少原始信息中的冗余信息，即在保证不失真的情况下，最大限度压缩信息。不同类型的信息需要采用不同的编码方式处理，例如，H.264就是视频的一种编码方式。
信道编码：信道编码是一种对信息纠错、检错的技术，可以提升信道传输的可靠性。信息在无线传输过程中容易受到噪声的干扰，导致接收信息出错，引入信道编码能够在接收设备上最大程度地恢复信息，降低误码率。WLAN使用的信道编码方式包含二进制卷积编码（Binary Convolutional Encoding，BCC）和低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check，LDPC）。
调制：数字信号在电路中表现为高低电平的瞬时变化，只有将数字信号叠加到高频振荡电路产生的高频信号上，才能通过天线转换成无线电波发射出去，叠加动作就是调制的过程。高频信号本身没有任何信息，只是用来“运载”信息，所以称为载波。调制的过程实际包含符号映射和载波调制。WLAN中常见的符号映射技术QAM，载波调制技术是OFDM。
空口：对于有线通信很容易理解，设备上的接口是可见的，连接可见的线缆，而对于WLAN，接口是不可见的，连接着不可见的空间，为了便于理解和描述，将无线通信使用的接口称为空中接口，简称空口。
信道：信道是传输信息的通道。在WLAN中，802.11协议也定义出允许使用的无线信道频段和具体频率范围。

三、SSID

1. 什么是SSID

SSID（Service Set Identifier）即服务集标识符，是WLAN网络的标识，用来区分不同的WLAN网络。SSID包括BSSID和ESSID两种类型，BSSID通常不被终端用户感知，主要用于管理和维护；而ESSID就是通常我们所指的SSID。用户接入网络时根据SSID识别网络名称，管理员通过配置不同的SSID可以将一个无线局域网划分为多个需要独立身份验证的子网络。因此，合理设置SSID可以优化用户上网体验，增强WLAN网络的灵活性和安全性。为什么需要SSID？

每个人都有自己的名字，每个无线网络同样也有自己的名字，这个名字被称为SSID。

对于终端用户来说，合理配置SSID可以优化用户的上网体验：
- 当用户搜索可接入的无线网络时可以看到SSID列表，正如我们在通讯录中会给难记的电话号码备注上联系人姓名，一个清晰易懂的SSID能帮助终端用户更快地找到要关联的网络。
- 在WLAN网络中为多个AP设置相同的SSID，可以为用户提供漫游功能，使用户在这些AP的覆盖范围内自由移动时保持网络业务不中断。
对于网络管理员来说，管理员能够通过配置不同的SSID来增强WLAN网络的灵活性和安全性：将一个无线局域网划分为拥有不同SSID的子网络并进行差异化配置，允许不同身份的用户基于不同的SSID访问相应的网络，从而实现访问权限和网络功能的区分。例如在一个企业中，管理员能够通过多SSID为企业员工和访客提供不同的网络服务，企业员工SSID为employee，访客SSID为guest。

2. BSSID和ESSID

SSID有两种类型：基本服务集标识符BSSID（Basic Service Set Identifier）和扩展服务集标识符ESSID（Extended Service Set Identifier），分别用于标识基本服务集BSS（Basic Service Set）和扩展服务集ESS（Extend Service Set）。

对于终端用户来说，搜索到的无线网络的名称就是ESSID，也就是通常我们所指的SSID。而BSSID通常不被终端用户感知，主要在管理维护无线网络、定位无线网络问题时使用。

3. 基本服务集BSS和BSSID

802.11协议标准规定无线局域网的最小单元是基本服务集BSS，表示一个无线接入点AP所覆盖的范围。在一个BSS的服务区域内，STA可以相互通信。

如下图所示，AP1和STA1、STA2组成一个BSS，AP2和STA3组成另一个BSS。STA1和STA2能互相通信；而STA1与STA3通信时报文需要经过AP1、AP2和中间网络，并且AP1和AP2间网络能够互通。

BSS和ESS

每个BSS都有一个基本服务集标识符BSSID。BSSID实际上就是AP无线射频的MAC地址（48位）。

在多SSID的场景下，通过在一个AP上创建多个VAP，可以实现每个VAP提供不同SSID的无线网络接入服务。此时，BSSID实际上就是AP上每个VAP的MAC地址。BSSID与VAP一一对应，根据BSSID能够快速的定位到具体的VAP。

BSSID与VAP的关系

4. 扩展服务集ESS和ESSID

扩展服务集标识符ESSID用于标识一个或一组无线网络。通常，终端设备扫描网络后显示的SSID即为ESSID。

当多个BSS使用相同ESSID时，他们就组成了扩展服务集ESS。例如，当两个BSS都使用了“employee”作为ESSID，那么这两个BSS就可以组成一个ESS。一般而言，ESS是若干AP和与之建立关联的终端设备的集合，各AP之间通过单一的分布式系统相连。

5. SSID的应用

5.1 基于多SSID的子网络划分

早期的802.11芯片只支持AP创建单一的SSID，即为用户提供一个WLAN网络。然而随着WLAN用户数量的增加，单一网络无法满足不同身份用户的需求。

目前的AP通常支持多SSID功能：在一个AP上创建多个VAP，每个VAP针对特定用户群体设置不同的SSID，并对安全策略、接入认证、限速、接入控制、MU-MIMO、OFDMA等等进行差异化配置。此时，一个WLAN网络被划分成多个具有不同SSID的子网络，每个子网络为其用户群体提供“定制化”服务。

例如在企业中，为员工和访客配置不同的子网络：

员工网络SSID为“employee”：开启隐藏SSID功能，即只有知道网络名称的无线用户才能连接到这个无线网络中；接入时需要认证。
访客网络SSID为“guest”：SSID不隐藏；接入时无需认证。

5.2 基于SSID的漫游能力

由于单个AP的覆盖范围有限，企业的WLAN网络一般通过给多个AP配置同一个SSID，从而对终端用户提供漫游能力。为了保证用户的不间断通信，各AP的信号覆盖区域之间通常存在部分重叠。下面以一个企业员工的手机漫游过程为例：

公司里覆盖了无线网络，员工在前台大厅中用手机搜索到SSID为“employee”的无线网络并接入，此时ESSID为“employee”，BSSID为前台大厅AP上VAP的MAC地址。
随着员工向办公室移动，手机进入办公室AP的覆盖范围内。
当信号强度满足要求时，设备根据SSID自动漫游到新AP的“employee”网络，实现用户业务的平滑切换；此时ESSID依旧为“employee”，但BSSID变为办公室AP上VAP的MAC地址。

漫游过程示例

# 四、一些基本概念总结

AP(Access Point)

Access Point简称，一般翻译为“无线访问节点”，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。大多数无线AP还带有接入点客户端模式（AP client），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。

STA(Station)

每一个连接到无线网络中的终端(如笔记本电脑、PDA及其它可以联网的用户设备)都可称为一个站点。

SSID(Service Set Identifier)

每个无线AP都应该有一个标示用于用户识别，SSID就是这个用于用户识别的的名字，也就是我们经常说到的wifi名。

BSSID

每一个网络设备都有其用于识别的物理地址，这个东西呢就叫MAC地址，这个东西一般情况下出厂会有一个默认值，可更改，也有其固定的命名格式，也是设备识别的标识符。这个BSSID呢是针对设备说的，对于STA的设备来说，拿到AP接入点的MAC地址就是这个BSSID。ESSID是一个比较抽象的概念，它实际上就和ssid相同（本质也是一串字符），只是能如果有好几个无线路由器都叫这个名字，那么我们就相当于把这个ssid扩大了，所以这几个无线路由器共同的这个名字就叫ESSID。（也就是如果在一台路由器上释放的wifi信号叫某个名字如“China_CMCC”，这个名字“China_CMCC”就称为SSID；如果在好几个路由器上都释放了这个wifi信号，那么大家都叫“China_CMCC”，这个时候大家都遵循的这个名字就是ESSID。

举个例子，一家公司面积比较大，安装了若干台无线接入点（AP或者无线路由器），公司员工只需要知道一个SSID就可以在公司范围内任意地方接入无线网络。BSSID其实就是每个无线接入点的MAC地址。当员工在公司内部移动的时候，SSID是不变的。但BSSID随着你切换到不同的无线接入点，是在不停变化的。也可以这样理解：bssid就是具体的某个连锁店编号（001）或地址，ssid就是连锁店的名字或者照片，essid就是连锁店的总公司或者招牌or品牌。一般ssid和essid都是相同的。

RSSI

就是通过STA扫描到AP站点的信号强度。