wifi标准的演进
802.11
- 发布年份：1997年
- 频段：2.4 GHz
- 最大速率：2 Mbps
- 调制技术：使用了红外线和无线电频率（RF）作为传输介质，主要采用直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）技术。
802.11b
802.11b特性
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频段：2.4 GHz
- 802.11b在2.4 GHz的工业、科学和医学（ISM）频段上运行，这个频段在全球范围内普遍可用。
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最大速率：11 Mbps
- 802.11b的最大理论数据传输速率为11 Mbps，实际使用中通常会低于这个速率。
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调制技术：直接序列扩频（DSSS）
- 使用DSSS技术来传输数据，这种技术有助于减少干扰并提高信号的可靠性。
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信道带宽：22 MHz
- 802.11b使用22 MHz的信道带宽，通常有三个不重叠的信道可供使用。
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覆盖范围：相对较大
- 由于使用较低的频率，802.11b的信号覆盖范围相对较大，但容易受到其他2.4 GHz设备（如微波炉、蓝牙设备）的干扰
802.11b的核心技术DSSS(**直接序列扩频-**Direct Sequence Spread Spectrum)
DSSS原理：DSSS就是采用高码率的扩频码序列 PN码(伪随机码),在发送端与编码数据信号进行模2加,产生一扩频序列,这一码序列由于码元很窄,占用了很宽的频带,达到扩频的目的,然后用扩频序列去调制载波并予以传输。在接收端接收到的扩频信号经高频放大混频之后,用与发端相同且同步的伪随机码对扩频信号进行相关解扩,由于收发端伪随机码的相关系数为1,故可以完全恢复所传的信息, 而干扰和噪声由于与接收机伪随机码不相关,在相关解调时大大降低进入信号通频带内的干扰。
发送机模型
接收机模型
802.11a
802.11a的特性
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频段：5 GHz
- 802.11a在5 GHz频段上运行，这一频段通常较少拥挤，能够提供更清晰的信号传输。
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最大速率：54 Mbps
- 802.11a的最大理论数据传输速率为54 Mbps，与802.11g相同，但比802.11b的11 Mbps有显著提升。
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调制技术：正交频分复用（OFDM）
- 使用OFDM技术来传输数据，这种技术提高了数据传输效率和速率。
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信道带宽：20 MHz
- 802.11a使用20 MHz的信道带宽，并提供更多的非重叠信道（通常为8个或更多），这有助于减少干扰。
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覆盖范围：相对较小
- 由于5 GHz频段的信号衰减较快，802.11a的覆盖范围通常小于2.4 GHz频段的标准（如802.11b/g）。
802.11a的核心技术OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）
OFDM的基本原理就是把高速的数据流通过串并转换，变换成低速率的 N 路并行数据流,然后用 N 个相互正交的载波进行调制,将 N 路调制后的信号相加即得发射信号。它可以被看做一种调制技术，也可以被当做一种复用技术，一个OFDM符号包括多个经过调制的子载波。
正交性：子载波之间相互正交，意味着它们在频域上相互独立且不会互相干扰。子载波的频率间隔是精心设计的，使得它们在接收端可以完全分开，确保无干扰。
子载波：每个子载波的传输速率较低，这样可以减少符号间干扰（ISI），并使信号在复杂信道中能够更加可靠地传输
802.11g
802.11g的特性
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频段：2.4 GHz
- 802.11g在2.4 GHz的频段上运行，与802.11b相同，这使得它能够与802.11b设备兼容。
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最大速率：54 Mbps
- 802.11g的最大理论数据传输速率为54 Mbps，比802.11b的11 Mbps有显著提升。
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调制技术：正交频分复用（OFDM）
- 使用OFDM技术来传输数据，这种技术提高了数据传输效率和速率。
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信道带宽：20 MHz
- 802.11g使用20 MHz的信道带宽，通常有三个不重叠的信道可供使用。
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兼容性：向后兼容802.11b80
- 802.11g设备可以与802.11b设备一起工作，但在混合网络中，整体网络性能可能会受到较慢设备的限制。
802.11n(wifi4)
MIMO：multi-input multi-output，多输入多输出。 例如在发送端和接收端分别增加多个天线同时发送和接收多个信号。
优点 ：MIMO 技术允许多个天线同时发送和接收多个信号，并能够 区分发往或来自不同空间方位 的信号。通过 空分复用和空间分集 等技术，在不增加占用带宽的情况下，提高系统容量、覆盖范围和信噪比
802.11ac(wifi5)
802.11ax(wifi6)
wifi6的核心技术
Wi-Fi 6设计主要是为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务，比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景以及未来4K/8K/VR等大带宽视频的承载。所以Wi-Fi 6继承了Wi-Fi 5的所有先进MIMO特性，并新增了许多针对高密部署场景的新特性。相比上一代Wi-Fi 5，Wi-Fi 6拥有“两高两低”四大优势
（1）高带宽：同时支持2.4G和5G频段，而不是像Wi-Fi 5路由器的2.4G频段实际为Wi-Fi 4。另外采用1024-QAM高阶调制、最大支持160MHz频宽，速度快近3倍。 （2）高并发：智能分频，多台设备并发连接，4倍容量提升。 （3）低时延：支持多设备并发，大幅减少排队等待，时延降低2/3。 （4）低功耗：引入目标唤醒时间（TWT）技术，终端设备按需唤醒功耗降低30%。 下面来介绍一下其使用的几个关键技术
https://blog.csdn.net/weixin_46258766/article/details/131018071
802.11be(wifi7)
wifi7的核心技术
从Wi-Fi 7开始，Wi-Fi技术的发展方向和应用场景已逐渐从单AP转向多AP，并实现更高吞吐，更低时延的目标，下面简单介绍几项Wi-Fi 7主要技术特征
（1）更大的信道带宽：Wi-Fi 7在Wi-Fi 6仅支持160MHz的基础上，将单个信道的最大波段频宽扩展到支持320MHz，以容纳更多的子载波数量，使吞吐量翻倍。 （2）更多的空间流：相比于Wi-Fi 6最大支持8条空间流，Wi-Fi 7将最大支持16条空间流，最大吞吐量继续翻倍。 （3）更高阶的调制方式：Wi-Fi 7的调制方式也从Wi-Fi 6的2048QAM升级到4096-QAM，单符号传输14bit，相比于Wi-Fi 6，吞吐量再提升16%。 （4）支持Multi-RU：上一小节提到Wi-Fi 6中的OFDMA技术，可以为每个用户分配资源块（RU），来提升频谱效率。但这些RU的分配只能是连续的，也就是在同一时刻，每个用户只能够得到一个RU，这很不灵活。于是Wi-Fi 7中新增RU分配方案，将允许将多个连续和非连续的RU分配给单个用户，这样可以显著提高频谱效率和总体网络吞吐量。 （5）多链路聚合：Wi-Fi 6协议虽然已经支持自动切换通信频段（比如路由器设置中的“多频合一”），但传输数据时还是在单个频段进行通信，并且实际使用“多频合一”时，有时还会因为过于频繁的自动切换频段而导致上网体验下降。于是Wi-Fi 7做出升级，支持用户同时并行使用多个频段，比如同时使用2.4GHz，5GHz，6GHz信道来传输数据。也就是说，Wi-Fi 7将支持不同的频带间进行链路层面上的聚合和协作，并降低流量切换时的开销，使同一时间片段上的队列数据可以同时在多条链路上并发传输，极大地提高网络吞吐量
（6）多AP协同工作：之前的Wi-Fi协议都规定了多AP场景下的切换协议，但对AP之间的协作关系却没有过多定义。所以若用户处于两个AP中间的范围，则会由于AP的切换而导致“一瞬间的卡顿”，甚至会由于反复切换严重影响上网体验。针对这种问题，Wi-Fi 7标准则定义了多AP协同的机制，对于单用户可以同步支持多个AP节点的信号输入。也就是说，一部手机所接受的Wi-Fi信号可以同时由多个信号源（如路由器）提供，这样就可以实现Wi-Fi信号的动态稳定，从而消除这“一瞬间的卡顿”。
| Wifi标准 | 标准名称 | 发布年份 | 理论最大速率 | 频段 | 关键技术 | 编码方式 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 802.11 | 1997 | 2Mbps | 2.4GHz | FHSS和DSSS | - | |
| 802.11b | 1999 | 11Mbps | 2.4GHz | DSSS | - | |
| 802.11a | 1999 | 54Mbps | 5GHz | OFDM | - | |
| 802.11g | 2003 | 54Mbps | 2.4GHz | OFDM | 64-QAM | |
| Wifi 4 | 802.11n | 2009 | 600Mbps | 2.4GHz&5GHz | MIMO，OFDM | 64-QAM |
| Wifi 5 | 802.11ac | 2013 | 6.9Gbps | 5GHz | 下行MU-MIMO | 256-QAM |
| Wifi 6 | 802.11ax | 2019 | 9.6Gbps | 2.4GHz&5GHz | OFDMA、TMT、上行MU-MIMO、下行MU-MIMO | 1024-QAM |
| Wifi 7 | 802.11be | 2024 | 46Gbps | 2.4GHz、5GHz、6GHz | Multi-Link Operation、CMU-MIMO、MU-MIMO | 4096-QAM |
兼容性
802.11b和802.11g工作在同一频段上，g能够兼容b，也就是说支持g的网卡都能支持b。
802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段）。这样11n保障了与以往的802.11a b, g标准兼容
WiFi发展过程中的更新和改进
物理层技术
WiFi(无线局域网) 使用扩频技术来提高通信的可靠性和抗干扰能力，扩频技术在 WiFi 中的应用主要通过以下几种方式实现：
(a) 直接序列扩频 (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)
DSSS 通过将数据与一个伪随机噪声码 (PN码)进行异或运算，将数据分散到一个更宽的频谱上。这样做的好处是使得信号在频谱中的能量密度降低，从而提高了信号对噪声和干扰的抵抗力。
(b) 跳频扩频 (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)
FHSS 通过快速在多个频率之间跳转来避免干扰,这需要提前在发送和接收端约定好跳频的规律，实际在WiFi中使用得比较少。
(c) 正交频分复用 (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM)
OFDM 使用多个正交子载波，每个子载波传输数据的一部分，这样就大大降低了多径效应的影响，并提高了频谱效率
主要更新和改进
802.11b协议主要在PHY层进行了升级，直接抛弃了802.11中的FHSS物理层，只沿用了DSSS物理层。
802.11a 提供了比802.11b更高的传输速率54Mbps,它使用了OFDM（正交频分复用）技术，相比DSSS技术，能够提供更高的频谱效率和更好的信号质量，但是由于802.11a工作在5 GHz频段，这使得它与802.11b（工作在2.4 GHz频段）不兼容
802.11g继承了802.11b的2.4GHz频段和802.11a的最高54Mbps最大传输速率。它使用了与802.11a相同的OFDM技术，能提供更高的传输速度。并且它向下兼容802.11b，使用了**CCK（Complimentary Code Keying）**技术来保证与802.11b设备的互操作性。
WiFi4首次引入 MIMO 和 40 MHz 频宽，基础的高效无线网络标准
WiFi5 只支持 5GHz 频段，它的显著改进是使用了MU-MIMO（多用户MIMO）技术，使得多个设备可以同时发送和接收数据，从而提高了网络的并发性能。相较于Wi-Fi 4，Wi-Fi 5的速度和效率大幅提升。
WiFi6 与 WiFi5 相比，在大带宽、高并发、低延时、低功耗方面都有大幅度的提升。
大带宽：WiFi6 可以支持到 160MHz 频宽的信道绑定，使用 1024-QAM 的编码，最大支持 8 路空间流，使 WiFi6 的理论最大速率达到了 9.6Gbps
高并发：支持上下行 MU-MIMO 与上下行 OFDMA 两种多用户传输技术，减少多用户并行传输时的信道开销，提升多用户场景下的空间信道利用率，另外 WiFi6 每个 AP 支持 1024 个终端接入。
低延时：引入的 OFDMA 和 MU-MIMO 技术减少了设备之间的竞争时间，从而加快了数据传输速度。
低功耗：通过 TWT 和 Beamforming(波束成形) 技术，减少设备唤醒次数和优化信号传输来降低 STA 设备端的功耗
Wi-Fi 7，速度可高达每秒30Gbits ，是WiFi 6最高9.6Gbps速率的三倍之多。相比于Wi-Fi 6，WiFi 7将引入CMU-MIMO技术最多可支持16条数据流，其次 WiFi 7除了支持传统的2.4GHz和5GHz两个频段，还将新增支持6GHz频段，并且三个频段能同时工作。
Wi-Fi6可同时使用2.4GHz 和5GHz 两个频段，而它的另一个升级版本，即 Wi-Fi 6E 则引入了新的6GHz 频段。Wi-Fi7将会继续使用这个新频段，
从MIMO到MU-MIMO
MIMO：一次只能为一个用户提供多路数据流，适合单个设备高速传输。
MU-MIMO：能够同时为多个用户提供多路数据流，更加高效地利用无线资源，适合多设备并发环境
MU-MIMO和SU-MIMO的关键差异就在于MU-MIMO在同一时间能和多个终端通信，有效利用了空间资源，成倍提升了吞吐量。MIMO通常用M×N来表示M个发送天线和N个接收天线，而MU-MIMO实现了多用户通信，所以在MIMO基础上增加了MU（多用户）数量的指标项，一般用M×N:U表示。其中的M×N仍是指MIMO的天线数，U则表示MU数量，即同时通信的终端数量。例如一个MU-MIMO的规格为8×8:8，冒号后的8就表示同时通信的终端数量最大为8个。
MIMO技术可简单理解为将空间资源进行分割，经过多根天线进行同步传送。在MIMO系统中，同一时间AP仅能和1个终端通信，所以也称为SU-MIMO（Single-User Multiple-Input Multiple-Output），即单用户MIMO。MIMO只是提升了 AP在同一时刻与1个终端通信的吞吐量问题，而且同一时刻AP也只能与1个终端通信。
但是MIMO也有一个缺点就是当终端的天线数和AP的天线数相同时，可以充分使用AP的空间资源。但在实际应用中，通常AP和终端的收发天线数是不对等的，AP多是3根或者4根天线，甚至更多，但是终端（比如手机）通常只有1-2根天线，这会造成AP一部分空间资源的浪费。举例来说，1台4×4（4天线，4发4收）的WiFi 5 AP的理论传输速率可达1.732Gbps，当它与1×1（1天线）手机通信时，最高理论传输速率仅为1/4，即433Mbps，同一时间其余3根天线闲置，则1.3Gbps的容量都会被闲置。
而MU-MIMO技术使AP同一时间和多个终端进行通信，这样就能充分利用AP的总容量。
MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) 是 MIMO 的多用户版本，它允许路由器 (AP) 使用多个天线同时向多个设备 (用户) 传输数据。这种方式显著提高了网络的并发能力和频谱利用效率。
- 多个数据流：MU-MIMO 能够同时向多个设备发送不同的数据流，而不是像 SU-MIMO 那样一次只能向一个设备发送数据流。
- 分配天线资源：MU-MIMO 技术根据设备的需求和信道状态，动态地分配天线资源，使得多个设备可以同时利用无线带宽。
- 空间分集：利用空间分集技术，MU-MIMO 可以区分和识别空间中不同用户设备的信号，避免相互干扰
WiFi5和WiFi6都用的MU-MIMO技术，WiFi5支持4用户的MU-MIMO，在WiFi6将用户数增加到了8个