1、什么是 CSMA/CA ？

以太網用 CSMA/CD 進行傳輸控制，而 IEEE 802.11 的 WLAN 采用的是 CSMA/CA 。

CSMA/CD ，全稱 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，即 載波偵聽多路訪問/沖突檢測協議。

載波偵聽（ Carrier Sense ），是指網絡中的各個設備在發送數據前，都要確認確認線路上有沒有數據傳輸。如果有數據傳輸，就不發送數據；如果沒有數據傳輸，馬上發送數據。

多路訪問（ Multiple Access ），是指網絡上所有設備收發數據，共同使用同一條線路，而且發送的數據是廣播型。

沖突檢測（ Collision Detection ），是指設備在發送數據幀的同時，還必須監聽線路情況，判斷是否發生沖突。也就是說，同一時刻，有沒有其它設備也在發送數據幀。

以太網的沖突域是指數據發送時，檢測出沖突，當發生沖突時等待一段隨機時間再次發送。而在 WLAN 中，如果遇到其它設備正在發送數據，那么就在設備發送完成后，再等待一段隨機時間，采繼續發送數據。這就是沖突避免（ CA ，Collision Avoidance ）。因為在對方設備發送完后直接發送數據，也有可能會造成無線傳輸沖突。

以太網中，傳輸介質是網線或光纖，能夠通過電氣信號檢測沖突的發生。但由于無線網絡不會產生電氣信號，因此需要使用 CSMA/CA 來替代 CSMA/CD 。

 

2、WLAN 由什么組成？

STA ，全稱 Station ，即 工作站，是指配有無線網卡的無線終端，比如：手機、電腦等。

 

AP ，全稱 Wireless Access Point ，即 無線AP ，用來連接 STA 和有線網絡的網絡設備。

 

IBSS ，全稱 Independent Basic Service Set ，即 獨立基本服務集，包含一個及以上 STA 的無線網絡，也叫做 ad-hoc 無線網絡，無法訪問 DS 時使用的模式。

 

BSS ，全稱 Basic Service Set ，即基本服務集，由一個 AP 和一個及以上 STA 組成的無線網絡。BSS 內所有的 STA 通信都是通過 AP 完成，AP 不僅能連接有線網絡，還可以在 STA 和 其它 STA 或 DS 節點之間進行橋接。

ESS ，全稱 Extended Service Set ，即擴展服務集，同一有線網絡連接的、兩個及以上的 AP 組成，和一個子網概念類似。

DS ，全稱 Distribution System ，即分發系統，讓不同 BSS 內的 AP 通過 DS 互連，STA 可以從一個 BSS 移動到另一個 BSS 。AP 之間可以是無線互連，也可以是有線互連，通常是使用有線互連。DS 是 BSS 之間進行邏輯連接的基礎，讓 STA 在 BSS 之間能夠實現漫游。

 

3、WLAN 有幾種拓撲結構？

WLAN 的拓撲結構分為兩種，一種是終端之間直接互連的 ad-hoc 模式，另一種是通過 AP 連接有線網絡的基礎設施模式。

ad-hoc 模式，全稱 ad-hoc mode ，即 IEEE 802.11 無線網絡的 BSS ，在兩臺 STA 之間直接進行無線通信，而組成的網絡，也叫做點對點的網絡模式。通常是筆記本電腦和打印機進行無線連接或多臺游戲機進行聯機對戰時使用。終端一般配置了無線網卡。這個模式下，終端是不能連接到互聯網上的。

 

基礎設施模式，全稱 Infrastructure Mode ，是指 802.11 無線網絡的 BSS 形式組網，通常是通過 AP 連接到互聯網時使用。在這個模式下，除了有 STA 外，還需要有 AP 才能連接到互聯網。

 

4、什么是 AP ？

有線網絡通過有線線纜把終端和交換機連接起來，組成網絡。而無線網絡的基礎設施模式中，是通過一種叫做 AP 的設備，把多臺終端連接到有線網絡中。AP 也叫做接入點，接入點通常有 RJ-45 網絡接口，用來連接到交換機或路由器上，從而讓無線網絡的終端能夠訪問有線網絡或互聯網。

5、WLAN 有哪些標準？

和以太網一樣，WLAN 的標準也是有 IEEE 組織制定的。以太網標準統稱為 IEEE 802.3 ，而 WLAN 標準統稱為 802.11 。

和 IEEE 802.3 一樣，IEEE 802.11 在物理層和數據鏈路層之間也定義了 mac 子層。定義了 WLAN 采用哪種頻帶和調制方式，傳輸速率達到多大等傳輸標準，還定義了安全性、QoS 、管理等相關內容。

 

以上都是 802.11 傳輸標準，還有一些其它類型的標準。

 

IEEE 802.11n

IEEE 802.11n 之前的標準已經不多見了，這里就不介紹了。IEEE 802.11n ，又叫做 wifi 4 ，標準在 2009 年制定完成，最大傳輸速率是 600 Mbit/s ，使用 MIMO 多通道技術讓傳輸速率大幅提升。也能向下兼容 IEEE 802.11a 、IEEE 802.11b 、IEEE 802.11g 。

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11ac ，又叫做 WiFi 5 ，有兩個版本，分別是：Wave 1 、Wave 2 。區別是 Wave 1 使用 80 Mhz 頻寬和 SU-MIMO 技術，最大傳輸速率是 3.46 Gbit/s 。而 Wave 2 是使用 160 Mhz 頻寬和 DL MU-MIMO 技術，最大傳輸速率是 6.93 Gbit/s 。頻帶和調制方式等都相同。

IEEE 802.11ax

IEEE 802.11ax ，又叫做 WiFi 6 ，標準在 2018 年制定完成，最大傳輸速率是 9.6 Gbit/s 。WiFi 6 同時支持 2.4G 和 5G 頻段，完整涵蓋低速與高速設備，覆蓋范圍更遠。支持 WPA 3 安全協議，無線網絡更安全。支持 TWT 技術，能夠更省電。簡單的說，就是速度更快、延時更低、容量更低、更安全、更省電。

6、什么是 WiFi ？

WiFi 是基于 IEEE 802.11 標準的、不同廠家為產品的品牌認證。既然有 IEEE 802.11 標準了，為什么還要有 WiFi 認證？這是因為 IEEE 802.11 正式標準推出的時間周期長，而無線網絡發展迅猛，各個廠家等不及正式標準，自己組成了 WiFi 聯盟，并完成互聯互通的認證。

實際上，并不是每個 IEEE 802.11 產品都申請了 WiFi 聯盟的認證，那么缺少 WiFi 認證的產品，并不一定兼容 WiFi 設備。但是經過 WiFi 認證的 STA 或 AP 都能無障礙的互聯互通。

在酒店或公共場所中，經?？吹?“ 免費 WiFi 上網 ” 的標識，這就表示這里的 AP 已經通過了 WiFi 認證。除了電腦和手機，家電和游戲機也可以完成 WiFi 認證。

WiFi 還定義了類似 WPA 這種無線加密的相關標準。

 

7、什么是關聯？

使用 WLAN 的終端要通過 AP 完成無線連接，才能連接到互聯網或有線網絡。

無線終端連接 AP 的過程叫做關聯（ Association ）。

 

STA 可以和連接不同的 AP ，但是同一時刻，只能連接在一個 AP 上。AP 會定期發送 beacon 幀，STA 根據 beacon 幀的內容，獲取 AP 的 SSID 信息、支持的無線傳輸速率，以及無線信道等信息。

STA 在關聯過程中，會向 AP 發送關聯請求數據幀，AP 收到請求后，就向 STA 返回帶有狀態碼的關聯響應數據幀。

STA 會確認 AP 發過來的狀態碼，如果是 “ successful ” ，表示關聯成功，如果返回其它信息，表示關聯失敗。STA 在收到 “ successful ” 的同時，還會分配一個 Association ID（ AID ）的識別號。

WLAN 認證的過程，是在關聯過程之前發生的。

8、數據幀是什么樣的？

 

IEEE 802.11 的 MAC 數據幀的字段信息如下：

• Protocol Version ：協議版本，表示 IEEE 802.11 協議的版本。
• Type ：類型，表示數據幀的功能，有控制幀、管理幀、數據幀三種。
• Subtype ：子類型，每種數據幀都有多個子類型，實現特定的功能。
• To DS 和 From DS ：DS 是指分布式系統，用與 AP 和關聯的 STA 之間傳送的數據幀類型。值為 1 時，表示發送源是 AP ，值為 0 時，表示發送源是 STA 。
• More Frag ：把上層分組進行分片后，進行發送時使用。值為 1 時，表示后續存在分片數據幀。值為 0 時，表示當前數據幀是最后的分片，或不存在分片數據幀。
• Retry ：表示是否重發數據幀。值為 1 時，表示再次發送數據幀。值為 0 時，表示不再發送這個數據幀。
• More Data ：表示是否存在后續發送的分組。值為 1 時，表示存在后續分組。
• WEP ：表示是否進行 WEP 加密。值為 1 時，表示進行加密。
• Order ：值為 1 時，表示數據幀嚴格按照 strictly ordered（發送接收順無法替換）的標準進行發送。

IEEE 802.11 的數據幀可分為三類：

• 管理幀（ Managed Frame ）

1、廣播無線信號的 beacon 幀，默認情況下，每 100 毫秒 AP 廣播一次。

2、認證使用認證幀：AP 和 STA 進行信息交互時，使用的關聯幀。

• 控制幀（ Control Frame ）
• 數據幀（ Data Frame ）

通常數據幀的 Address 1 表示目的地址，Address 2 表示源地址，Address 3 表示 BSSID 信息。

9、無線網絡有哪些接入控制功能？

由于無線電波是看不見的，會出現陌生用戶在未經允許時，擅自接入 AP 使用的情況發生。只要在無線信號能夠到達的范圍內，并知道 SSID ，STA 就能夠和 AP 進行關聯。為了防止未知的人使用，可以使用 ESSID 隱藏功能和 MAC 地址過濾功能。

ESSID 隱藏

SSID 信息是由 AP 的 beacon 幀定期進行廣播發送的。STA 通過 beacon 幀來確認和那個 SSID 進行連接。但是，只有是無線信號能夠到達的地方，任何人都可以通過 beacon 幀，使用 STA 搜索到 SSID 信息并連接。

為了防范這類風險，可以使用不發出 beacon 幀的 ESSID 隱藏功能。STA 需要通過其它途徑獲得 SSID 信息，并在 STA 進行相應配置，從而隱藏網絡連接。

但是，由于 SSID 在無線網絡的傳播中，沒有加密，當有 STA 使用這個隱藏的 SSID 連接 AP 時，可以通過無線監控工具獲取這個無線網絡的 SSID ，所以 ESSI 隱藏功能不是很安全的對策。

 

MAC 地址過濾

在 AP 中設置允許關聯的 MAC 地址列表，只有在列表里面的 STA 才能連上無線網絡，防止以外的 STA 接入 AP ，這個方法叫做 MAC 地址過濾或 MAC 地址認證。

 

除了在 AP 上設置外，還可以通過 RADIUS 服務器設置允許接入的 MAC 地址信息，在認證的同時完成 MAC 地址過濾。但是，MAC 地址也能通過工具偽裝和冒充，可以對接入 WLAN 的 MAC 地址進行監聽，獲得具體的 MAC 地址信息，所以這也不是完善的安全策略。

10、無線網絡有哪些認證功能？

在 AP 上使用 ESSID 隱藏和 MAC 地址過濾功能，都不能完全阻止惡意訪問，為了徹底防止惡意用戶訪問無線網絡，需要進行認證。

IEEE 802.11 最開始有兩種認證方式：開放系統認證、共享密鑰認證。

開放系統認證

開發系統認證（ Open System Authentication ）不用 STA 輸入用戶名和密碼等認證信息，就可以向 AP 發出認證請求。AP 能夠接收所有接入認證請求，也就是說，無論是誰都可以和 AP 關聯上。通常用于公共 WiFi ，結合 Portal 認證或 VPN 來完成用戶訪問網絡的權限控制。

共享密鑰認證

共享密鑰認證（ Shared Key Authentication ）用于 AP 和 STA 進行無線加密通信。使用 WEP 或 WPA 加密標準時，AP 和 STA 預先配置相同的口令，通過這個口令就可以建立無線通信鏈路。這個口令叫做預共享密鑰（ pre-shared key ），不知道預共享密鑰的 STA ，是無法和 AP 進行關聯的。

IEEE 802.1X

IEEE 802.1X 是用戶認證和訪問控制協議，是從有線網絡中引用過來的。

 

IEEE 802.1X 認證是由認證客戶端、接入設備、認證服務器三部分組成。請求認證的終端叫做認證客戶端，和終端連接的 AP 、交換機及其它網絡設備叫做接入設備。認證方式使用 EAP ，客戶端發起認證請求，接入設備會把收到的 EAP 消息封裝成 RADIUS 數據幀，轉發給認證服務器，當認證服務器完成認證后，接入設備會通知客戶端并把客戶端作為認證成功的客戶端，之后客戶端發送的數據幀都會轉發到局域網或互聯網上。

認證信息是使用用戶名、口令、數字證書等其中一種方式即可，對應的認證協議有 EAP-MD5 、EAP-TLS 、EAP-TTLS 等各種類型。

11、無線網絡有哪些加密功能？

空氣中傳輸的無線電波，只要是在覆蓋范圍內，就能被任何人收到，再加上 WLAN 數據解析工具，惡意用戶就能夠竊聽無線網絡的通信內容。

為了防止無線通信被竊聽和篡改，要在無線通信過程中，對信息進行加密。WLAN 加密有 WEP 、WPA 、WPA2 、WPA3 等標準。

WEP

WEP ，全稱 Wired Equivalent Privacy ，即有線等效保密。WEP 加密是最早在無線加密中使用的技術，基于 RC4 算法的密鑰對數據進行加密，這個密鑰叫做 WEP key 。

 

WEP 一共有三種加密方式：40 bit 長度的密鑰和 24 bit 長度的初始向量值組成 64 bit 長的加密方式，104 bit 長度的密鑰和 24 bit 長度的初始向量值組成 128 bit 長的加密方式，128 bit 長度的密鑰和 24 bit 長度的初始向量值組成 152 bit 長的加密方式。密鑰長度越短，破解時間也越短，現在已經不怎么使用了。

 

WPA

WEP 實在太脆弱了，于是就制定了 WPA ，全稱 WiFi Protected Access ，即 WiFi 保護接入。

WPA 把 SSID 和 WEP 密鑰一起加密，并且能定期自動更新用戶認證功能和密鑰的 TKIP 。

WPA 有兩種模式：個人模式和企業模式。

個人模式的 WPA 主要是家庭和個人使用，也叫做 WPA-PSK ，AP 和 STA 使用相同的預共享密鑰（ PSK ）。

企業模式的 WPA 主要用于企業，增加了 IEEE 802.1X 認證服務器，不同的用戶使用不同的用戶名和密碼連接無線網絡。

 

WPA2

WPA2 是新一代 WPA 標準，采用 AES 加密算法。AES 常用于 IPsec 和 SSL 等協議中，比 RC4 的安全性更高。AES 支持長度是 128 bit 、196 bit 、256 bit 的密鑰，WPA2 使用其中的 128 bit 長度類型。WPA2 兼容上一代 WPA ，支持 WPA2 的設備和只支持 WPA 的設備也能通信。AES 采用了類似 TKIP 的協議 CCMP ，其中 CBC-MAC 是密碼段連接/消息認證碼的意思。

AP 的加密設置可以選擇 WPA-PSK（ TKIP ）、WPA-PSK（ AES ）、WPA2-PSK（ TKIP ）或 WPA2-PSK（ AES ）。

WPA3

2017 年 10 月，802.11 協議中沿用 13 年的 WPA2 加密被完全破解。2018 年 6 月 26 日，WiFi 聯盟宣布 WPA3 協議已最終完成，這是 WiFi 連接的新標準。

WPA3 在 WPA2 的基礎上增加了新的功能，以簡化 WiFi 安全保障方法、實現更可靠的身份驗證，提高數據加密強度。所有的 WPA3 網絡都必須進行管理幀保護 PMF ，保證數據的安全性。

根據 WiFi 網絡的用途和安全需求的不同，WPA3 又分為 WPA3 個人版、WPA3 企業版，即 WPA3-SAE 和 WPA3-802.1X 。WPA3 為不同網絡提供了額外功能：WPA3 個人版增強了對密碼安全的保護，而 WPA3 企業版的用戶可以選擇更高級的安全協議，保護敏感數據。

• WPA3 個人版

對比 WPA2 個人版，WPA3 個人版能提供更可靠的基于密碼的身份驗證。這是由于 WPA3 個人版使用了更安全的協議：對等實體同時驗證 SAE（ Simultaneous Authentication of Equals ）。SAE 取代了 WPA2 個人版的 PSK 認證方式，可以有效地抵御離線字典攻擊，增加暴力破解的難度。SAE 能夠提供前向保密，即使攻擊者知道了網絡中的密碼，也不能解密獲取到的流量，大大提升了 WPA3 個人網絡的安全。WPA3 個人版只支持 AES 加密方式。

SAE 在 WPA/WPA2-PSK 原有的四次握手前增加了 SAE 握手，實質上是為了動態協商成對主密鑰 PMK 。WPA/WPA2-PSK 的 PMK 只與 SSID 和預共享密鑰有關，而 SAE 引入了動態隨機變量，每次協商的 PMK 都是不同的，提升了安全性。

• WPA3 企業版

企業、政府和金融機構為了更高的安全性可以采用 WPA3 企業版。WPA3 企業版基于 WPA2 企業版，提供一種可選模式：WPA3-Enterprise 192bit ，這個模式的優點有：

數據保護：使用 192 位的 Suite-B 安全套件，增加密鑰的長度。

密鑰保護：使用 HMAC-SHA-384 在 4 次握手階段導出密鑰。

流量保護：使用伽羅瓦計數器模式協議 GCMP-256（ Galois Counter Mode Protocol ）保護用戶上線后的無線流量。

管理幀保護：使用 GMAC-256（ GCMP 的伽羅瓦消息認證碼，Galois Message Authentication Code ）保護組播管理幀。

WPA2 企業版支持多種 EAP 方式的身份驗證，但是 WPA3 企業版僅支持 EAP-TLS 的方式。

 

12、什么是胖 AP ？

能夠自行進行無線控制和安全管理功能的 AP 叫做胖 AP 。通過一臺或多臺 AP 搭建無線網絡時，常使用胖 AP ，配置簡單，費用低廉。有多臺 AP 的網絡環境中，如果想修改安全策略等參數時，就需要一臺一臺的配置。

 

13、什么是瘦 AP ？

在大規模辦公區部署無線網絡時，需要管理的 AP 數量非常龐大，不適合單臺 AP 單獨管理。這種情況下，AP 只保留最基本的配置，安全策略等參數就通過無線控制器進行統一配置和管理，這類 AP 就叫做瘦 AP 。

AP 支持 CAPWAP ，就可以通過這個協議連接到無線控制器，AP 只需要完成 MAC 管理和數據幀控制，認證和安全等功能全部交給無線控制。

 

14、什么是無線橋接？

在無法布線的樓宇之間、在物理位置較遠的站點之間，可以通過無線橋接進行無線連接。無線橋接是通過無線上連，有線下連的方式組網。

在通信距離較長時，需要使用定向天線來增強某個特定方向的電波強度。

 

15、什么是無線中繼？

AP 上連無線接口當做 STA ，連接其它 AP 釋放的 SSID 。AP 下連無線接口釋放相同的 SSID ，讓 STA 接入，這就是無線中繼。通過連接中繼器，將 STA 收到的數據轉發給擁有相同 SSID 的 AP ，就能擴大無線網絡的范圍。一級中繼器連接后，網絡吞吐率會減半。

 

16、無線網絡的最大速率是多少？

無線網絡和有線網絡都是有理論的最大速率，比如：常見的以太網的 10Gbit/s 和 WiFi 6 的 9.6Gbit/s ，這些是說在進行數據通信時，傳輸的極限速率。

由于無線網絡中使用了 CSMA/CA 的沖突回避協議，數據在發送時有等待的時間。因此，WiFi 6 的最大理論速率是 9.6Gbit/s ，實際使用時最大速度可能不到 80% 。

17、無線網絡的速率跟距離有關嗎？

STA 能夠進行通信的最大距離半徑叫做覆蓋范圍。根據 STA 和 AP 的距離不同，最大速率也會不同，離 AP 越遠，通信延遲越大，數據傳輸速率也越低。在沒有障礙物時，無線網絡的覆蓋范圍是同心圓的形狀分布。

 

18、不同 WLAN 標準的速率是多少？

IEEE 802.11a/b/g 使用 OFDM 調制方式提供了八個數據傳輸速率，DSSS 調制方式提供了四個速率。

 

19、IEEE 802.11n 有多少種速率？

IEEE 802.11n 使用 OFDM 調制方式，可以調制方式和符號速率搭配，定義 0 ~ 31 個 MCS 索引，每個 MCS 索引都有一個數據傳輸速率。

 

數據傳輸速率根據信道帶寬和保護間隔（ GI ）的組合，在每個 MCS 中有四種模式。

使用 20MHz 的信道帶寬叫做 HT20 模式，使用 40MHz 的信道帶寬叫做 HT40 模式。

MIMO 技術可以把數據分割成多個數據流（ stream ），每條獨立的數據流通過多個天線使用相同的頻帶同時發送。在 HT40 模式時，單個數據流有 150Mbit/s 的吞吐率，在 IEEE 802.11n 標準中，最多四條數據流，理論上最大 600Mbit/s 的數據傳輸速率。

在 HT20 模式下，單個數據流最大是 75Mbit/s 的吞吐率。使用 2.4GHz 頻帶時，如果每條信道使用 20MHz 的帶寬，最多有三條信道同時工作，如果使用 40MHz 的帶寬，就只有一條可用信道，所以在 2.4GHz 頻帶下，幾乎不使用 HT40 模式。

保護間隔在 800ns 的基礎上，又添加了 400ns 。

20、什么是空間數據流？

MIMO 使用天線的多個無線通信通道，讓速率大幅上升?？臻g上，互相獨立的多個天線會同時發送頻率相同的無線信號，各個同頻信號叫做空間數據流。各空間數據流由發送天線進行路徑分割，最終到達多個接收天線。

 

發送方使用空間編碼（ STC ）把發送信號在時間和空間上進行重組，形成并列傳輸信號，然后通過 M 個天線發送通信電波。接收方通過 N 個天線接收多徑傳輸的無線電波，同樣使用空時解碼（ STD ），對信號進行分離組合，從而成功接收所有信號。

在多徑傳輸中，通過使用多條路徑，可以和天線數量（空間數據流）形成正比，來提高無線數據的傳輸速度。

21、AP 有多少天線？

支持 802.11n 標準的 AP 有多個天線?？臻g流的數量也依賴于天線的數量，通常使用 a × b ：c 或 a × b 表示 AP 的天線數量。a 表示發送天線或發送的無線信號數量，b 表示接收天線或接收的無線信號數量，c 表示可以利用的最大空間流數量。比如，現在的 WiFi 6 AP ，也就是 802.11ax 標準的 AP ，最大支持 8 × 8 ：8 的數量，表示 8 根發送天線和 8 根接收天線組成，使用 8 個空間流進行無線數據傳輸。

 

22、WiFi 5 的最大速率是多少？

WiFi 5 ，也就是 802.11ac 標準。對比 802.11n ，WiFi 5 主要有四個方面的提升：更寬的頻寬綁定、更多的空間流、更先進的調制技術、更靈活的 MIMO 機制。

信道綁定：802.11n 引入了信道綁定技術，是把兩個 20MHz 的信道捆綁在一起。而 WiFi 5 能夠支持 160MHz 的信道，也就是綁定了 8 個信道。如果 802.11a/b/g 是單車道的話，而 802.11n 就是雙車道，到來 WiFi 5 就達到八車道。

 

八條數據流：WiFi 5 沿用了 802.11n 的 MIMO 技術，采用多天線技術，可以不消耗更多帶寬和不增加傳輸功耗的前提下，增加數據吞吐量。更多的天線設計，可以把數據分散到多天線上，讓每 Hz 傳輸的數據更多，還增加了可靠性。如果說信道綁定是增加了一條馬路的車道數量，那么 MIMO 技術就是增加馬路的數量，大大提升了馬路承載能力，可以通過更多的車流量。

 

256QAM 調制技術：在信號調制方面，802.11n 是采用 64QAM ，而 WiFi 5 則達到了 256QAM 。QAM 發射信號集一般用星座圖表示，每一個星座點對應一個信號，星座點數越多，傳輸的信息量就越大，常見的形式有 16QAM 、64QAM 、256QAM ，WiFi 5 協議標準采用的是 256QAM ，所以單載波承載的數據量可以達到 8bit ，而802.11n只能達到 6bit 。

 

多用戶 MIMO（ MU-MIMO ）：多用戶 MIMO 技術可以提高單個AP無線接入的終端數，緩解高密部署的問題。802.11n 技術中，同一時間 MIMO 只允許單用戶使用，而 WiFi 5 可以支持多用戶 MIMO，這意味著單個 802.11ac 的 AP 可以向兩個或多個設備傳送不同的數據流。

WiFi 5 計算最大速率時，使用 160MHz 模式、 256-QAM 調制方式、400ns 的保護間隔時長，WiFi 5 單條流速率可達 866.7 Mbit/s，八條流速率高達 6.9Gbit/s。

23、WiFi 6 的最大速率是多少？

WiFi 6 ，其實就是 802.11ax 標準。對比 WiFi 5 ，WiFi 6 的提升是更完整的頻帶覆蓋、更高階的調制方式、更全面的 MU-MIMO 、引入 OFDMA 技術、新增 TWT 機制。

同時支持 2.4GHz 和 5GHz 頻段：WiFi5 只支持 5G 頻段，雖然 5G 的頻段資源豐富，但穿透力差，在信號覆蓋較弱。而 WiFi 6 同時支持 2.4GHz 和 5GHz 頻段，2.4G 信號覆蓋效果更好，完整涵蓋低速與高速設備。

 

高階調試方式：WiFi 6 支持 1024-QAM ，高于 WiFi 5 的 256-QAM ，單載波承載的數據量可以達到 10bit，意味著更高的數據傳輸速率。

 

完整 MU-MIMO ：WiFi 5 引入 MU-MIMO 功能，但是支持數據下載，上傳數據時還是走得 SU-MIMO 。而 WiFi6 是完整版的 MU-MIMO 功能，支持數據上行和下行。8 × 8 MU-MIMO ，表示最多可以同時支持八個終端傳輸數據。雖然 AP 可以接入多個終端，但是沒使用 MU-MIMO 技術之前，都是一個接著一個收發數據的，AP 每次只能和一個終端傳輸數據，只是時間間隔是毫秒級，我們無法感知而已。WiFi 6 就是真正意義上的八個終端同時傳輸數據了，適用于高密的無線網絡場景。

 

OFDMA 技術：WiFi6 在在 OFDM 的基礎上加入多址（即多用戶）技術，從而演進成 OFDMA 。實際上 OFDMA 將幀結構重新設計，細分成若干資源單元，為多個用戶服務。

以 20MHz 信道為例，在 OFDM 方案（即 WiFi 4/WiFi 5 ）里每一幀由 52 個數據子載波組成，但由于這一幀只為一個終端服務。傳輸的數據包太小時（像聊天記錄）。空載的子載波也無法分配給其他終端。

而在 OFDMA 方案（即 WiFi 6 ）里每一幀由 234 個數據子載波組成，每 26 個子載波定義為一個 RU（資源單元），每個 RU 可以為一個終端服務，簡單除一下，每一幀就可以被分成 9 份，最多可以同時為 9 個用戶服務。

 

用卡車來貨來解釋這個技術最方便直觀了。OFDM 技術是為每一個客戶發一次貨車。不管貨物多少，來一單發一趟，這樣不免就有貨車空載的現象。而 OFDMA 技術會將多個訂單合在一起發貨，讓卡車盡量滿載上路，使得運輸效率大大提升。

不但如此，WiFi6 下 OFDMA 和 MU-MIMO 的效果可以疊加。兩者呈現出一種互補關系，OFDMA 適用于小數據包的并行傳輸提高信道利用率和傳輸效率。而 MU-MIMO 則適用于大數據包的并行傳輸，提高單用戶的有效帶寬，同樣能減少時延。

TWT機制：WiFi 6 加入了 TWT 機制（ Target Wake Time ）。TWT 機制是專門針對類似智能家居這樣的低速設備而設置的。例如配置 2.4GHz 頻段、20MHz 頻帶的 WiFi 終端。AP 會自動生成一個數據交換用的喚醒時間，在網絡數據傳輸不高的時段，依次喚醒這些低速設備進行數據交換，比如下載最新數據庫、上傳生成數據等操作。這樣慢速設備不再長時間占用帶寬，可以有效避免網絡擁堵。這也是一種優化網絡帶寬利用率的技術手段。

 

WiFi 6 計算最大速率時，使用 160MHz 模式、1024-QAM 調制方式、800ns 的保護間隔時長，WiFi 6 單條流速率可達 1.2 Gbit/s，八條流速率高達 9.6Gbit/s。

 

24、什么是干擾？

無線干擾的詞典解釋是，兩個相同種類的波在某點相遇時，那么這個點的振幅就是兩個波振幅之和的現象。

在電氣傳輸過程中，會產生電磁波，但出現預料之外的電磁波，就是造成干擾現象的原因。比如突然出現的雷聲，會造成收音機出現雜音等。

 

在無線通信中，不同頻率的無線電波，都有各自的傳輸路徑，在各個傳輸路徑上進行數據的收發，這個傳輸路徑就叫做信道（ channel ）。

在電磁波能夠到達的范圍內，出現多個 AP 在同一個信道內進行通信，就會發送干擾現象。雷電、微波爐的電磁波，如果和 AP 的電磁波發生重合，就會破壞傳輸的數據，造成無法通信的結果，這也屬于干擾現象。

防止打雷這種電磁波帶來的影響是很困難的，但是避免來自其它 AP 的干擾，還是可以通過修改信道配置做到的。

25、WLAN 有多少信道？

WLAN 標準中，使用 2.4GHz 和 5GHz 頻帶，各個頻帶都有多條信道。在設置 AP 時，為了防止干擾，需要把相同信道的 AP 隔離開來。

 

世界各個地區 WiFi 2.4G 和 5G 信道并不是完全相同的，下面我們就來看看中國的 WLAN 信道有哪些？

2.4G 信道

WLAN 的 2.4G 信道頻寬是 83.5MHz ，頻率范圍是 2.4 ~ 2.4835 GHz ，實際一共劃分了 14 個信道，中國是使用前面的 13 個信道，信道編號是 1 ~ 13 。每個信道的有效寬度是 20 MHz ，另外還有 2MHz 的強制隔離頻帶，類似公路上的隔離帶。對于中心頻率是 2412 MHz 的信道 1 ，頻率范圍是 2401 ~ 2423 MHz 。

 

但并不是說，只要選擇數字不同的信道，就一定不會發生干擾。信道 1 使用的頻率和 信道 2 ~5 是有一部分的重合，因此還是會發生干擾。這樣看來，肯定不會發生干擾的信道組合是 1 、6 、11 。大家還可以想想，還有哪些不會發生干擾的信道組合？

 

5G 信道

WLAN 的 5G 信道頻寬資源就豐富些，一共是 700MHz 的頻寬，頻率范圍是 5.15 ~ 5.85 GHz ，中國一共有 13 個 20MHz 信道，信道編號是 36 、40 、44 、48 、52 、56 、60 、64 、149 、153 、157 、161 、165 ，并且所有信道都是互不干擾的，可以直接使用。

 

從 802.11n 開始，可以同時使用相鄰的信道，組成 40MHz 、80MHz 、160MHz 的頻寬進行數據傳輸。

 

26、AP 的最大覆蓋范圍是多大？

WLAN 通信中，離開 AP 多遠依然能夠進行通信？這個答案取決于天線。天線根據不同的用途，分為不同的種類。

按水平方向圖特性，可分為全向天線、定向天線、智能天線。

 

全向天線在水平面內的所有方向上輻射出的電波能量都是相同的，但在垂直面內不同方向上輻射出的電波能量是不同的。方向圖輻射類似白熾燈輻射可見光，水平方向上 360 度輻射。

 

定向天線在水平面與垂直面內的所有方向上輻射出的電波能量都是不同的。方向圖輻射類似手電筒輻射可見光，朝某方向定向輻射，相同的射頻能量下可以實現更遠的覆蓋距離，但是是以犧牲其它區域覆蓋為代價的。

 

智能天線在水平面上具有多個定向輻射和 1 個全向輻射模式。天線以全向模式接收終端發射的信號；智能天線算法根據接收到的信號判斷終端所在位置，并控制 CPU 發送控制信號選擇最大輻射方向指向終端的定向輻射模式。

按照極化方式劃分，可以分為單極化天線和雙極化天線。單極化和雙極化在本質上都是線極化方式，通常有水平極化和垂直極化兩種。

 

• 單極化天線：接收、發送是分開的兩根天線，一根天線中只包含一種極化方式。無線信號是水平發射水平接收或垂直發射垂直接收。故需要更多的安裝空間和維護工作量。
• 雙極化天線：接收、發送是一根天線，一根天線中包含垂直和水平兩種極化方式。

在無線網絡的通信距離中，室內覆蓋的范圍一般在幾十米到一百米之間，室外覆蓋的范圍可達幾百米。

 

結束語

WiFi 的高度普及，具有極大的商業價值，新標準推出的時間也越來越快。目前還在 WiFi 6 的推廣階段，2022 年 1 月 WiFi 聯盟就已經宣布了 Wi-Fi 6 的第 2 版標準，它改進了上行鏈路以及所有支持頻段（ 2.4GHz、5GHz 和 6GHz ）的電源管理。甚至在 WiFi 7 標準尚未統一時，聯發科就進行了首個 WiFi 7 技術的現場演示。

 

但是，不要忽略了無線網絡在實際使用時，速率是要對稱協商的。有 WiFi 6 的 AP ，還需要支持 WiFi 6 的 STA ，才能協商出 WiFi 6 的高速率，這才算是真正用上了 WiFi 6 。如果拿個 WiFi 5 的 STA 連接 WiFi 6 的 AP ，最后也只能協商出 WiFi 5 的速率，并不能發揮 WiFi 6 的功能。小伙伴們，你們現在都是用的 WiFi 幾 呀？歡迎留言，說說實際的 WiFi 體驗！