一、常用缩写
| 英文缩写 | 英文全称 | 中文全称 |
|---|---|---|
| AP | access point | 接入点 |
| STA | station | 工作站/站点 |
| BSS | basic service set | 基本服务集 |
| BSSID | basic service set identifier | 基本服务集标识符 |
| ESS | extended service set | 扩展服务集 |
| ESSID | extended service set identifier | 扩展服务集标识符 |
| IBSS | independent basic service set | 独立基本服务集 |
| MSDU | MAC service data unit | MAC服务数据单元 |
| MPDU | MAC protocol data unit | MAC协议数据单元 |
| MMPDU | MAC management protocol data unit | MAC管理协议数据单元 |
| PSDU | PHY service data unit | PHY服务数据单元 |
| PPDU | PLCP protocol data unit | PLCP协议数据单元 |
| HT | high-throughput | 高吞吐 |
| VHT | very high-throughput | 超高吞吐 |
| HTC | high-throughput control | 高吞吐控制 |
| MIMO | multiple input, multiple output | 多入多出 |
| MU-MIMO | multi-user MIMO | 多用户多入多出 |
| OFDM | orthogonal frequency division multiplexing | 正交频分复用 |
| OFDMA | orthogonal frequency division multiple access | 正交频分多址 |
| DSSS | direct sequence spread spectrum | 直接序列扩频 |
| CCK | complementary code keying | 补码键控 |
| FHSS | frequency-hopping spread spectrum | 跳频扩频 |
| QAM | quadrature amplitude modulation | 正交幅度调制 |
| BPSK | binary phase shift keying | 二进制相移键控 |
| QPSK | quadrature phase shift keying | 正交相移键控 |
| FEC | forward error correction | 前向纠错 |
| BCC | binary convolutional code | 二进制卷积码 |
| LDPC | low-density parity-check | 低密度奇偶校验 |
| LNA | low noise amplifier | 低噪声放大器 |
| PA | power amplifier | 功率放大器 |
| RSSI | received signal strength indicator | 接收信号强度指示 |
| SNR | signal-to-noise ratio | 信噪比 |
| EVM | error vector magnitude | 误差向量幅度 |
| BER | bit error rate | 误码率 |
| PER | packet error rate | 误包率 |
| MCS | modulation and coding scheme | 调制编码方案 |
| GI | guard interval | 保护间隔 |
| FFT | fast Fourier transform | 快速傅里叶变换 |
| CSMA/CA | carrier sense multiple access with collision avoidance | 载波监听多址接入/冲突避免 |
| DCF | distributed coordination function | 分布式协调功能 |
| EDCA | enhanced distributed channel access | 增强分布式信道接入 |
| SIFS | short interframe space | 短帧间隔 |
| DIFS | DCF interframe space | DCF帧间隔 |
| NAV | network allocation vector | 网络分配向量 |
| RTS | request to send | 请求发送 |
| CTS | clear to send | 允许发送 |
| ACK | acknowledgement | 确认 |
| BA | block acknowledgement | 块确认 |
| A-MPDU | aggregate MPDU | MPDU聚合 |
| A-MSDU | aggregate MSDU | MSDU聚合 |
| WMM | Wi-Fi multimedia | Wi-Fi多媒体 |
| WPA | Wi-Fi protected access | Wi-Fi保护接入 |
| WEP | wired equivalent privacy | 有线等效加密 |
| DFS | dynamic frequency selection | 动态频率选择 |
| TPC | transmit power control | 发射功率控制 |
| RU | resource unit | 资源单元 |
| MLO | multi-link operation | 多链路操作 |
二、WiFi 标准演进
WiFi 对应 IEEE 802.11 系列标准，各代标准如下：
| 标准 | WiFi代次 | 发布年份 | 频段 | 信道带宽 | 关键技术 | 理论最大速率 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 802.11 | - | 1997 | 2.4GHz | 20MHz | DSSS/FHSS | 2Mbps |
| 802.11a | WiFi 2 | 1999 | 5GHz | 20MHz | OFDM | 54Mbps |
| 802.11b | WiFi 1 | 1999 | 2.4GHz | 20MHz | DSSS/CCK | 11Mbps |
| 802.11g | WiFi 3 | 2003 | 2.4GHz | 20MHz | OFDM | 54Mbps |
| 802.11n | WiFi 4 | 2009 | 2.4/5GHz | 20/40MHz | MIMO、帧聚合 | 600Mbps |
| 802.11ac | WiFi 5 | 2013 | 5GHz | 20~160MHz | MU-MIMO、256QAM | 6.9Gbps |
| 802.11ax | WiFi 6 | 2019 | 2.4/5/6GHz | 20~160MHz | OFDMA、1024QAM | 9.6Gbps |
| 802.11be | WiFi 7 | 2024 | 2.4/5/6GHz | 20~320MHz | OFDMA、4096QAM、MLO | 46Gbps |
三、协议栈结构
WiFi 的协议栈自下而上分为：
- PHY 物理层：负责比特流到射频信号的转换（编码、调制、射频收发）；
- MAC 层：负责信道接入、帧封装、重传与加密；
- LLC 逻辑链路控制层（IEEE 802.2）：为上层提供统一接口；
- 上层：IP、传输层及应用。
MAC 与 PHY 之间的数据流：MAC 将 MSDU 封装成 MPDU 交给 PHY，PHY 在其外层封装 PLCP 前导码和信号字段构成 PPDU，以 PSDU 形式调制发射；接收端反之。
四、PHY 层
频段与信道
- 2.4GHz：信道1~13（中国），中心频率 = 2407 + 5×n MHz，20MHz 信道间隔；
- 5GHz：信道36~165，支持20/40/80/160MHz带宽；
- 6GHz：WiFi 6E/7 新增频段，信道带宽最高320MHz。
调制方式
| 调制方式 | 每符号比特数 | 引入版本 |
|---|---|---|
| BPSK | 1 | 802.11a |
| QPSK | 2 | 802.11a |
| 16QAM | 4 | 802.11a |
| 64QAM | 6 | 802.11n |
| 256QAM | 8 | 802.11ac |
| 1024QAM | 10 | 802.11ax |
| 4096QAM | 12 | 802.11be |
调制方式结合不同编码率（1/2、2/3、3/4、5/6）组合成 MCS（调制编码方案） 索引，MCS 越高速率越快，但要求信道质量（SNR）越好。
OFDM 与 OFDMA
- OFDM：将宽带信道划分为多个正交子载波并行传输数据，能有效抵抗多径引起的频率选择性衰落。20MHz 信道采用64点FFT，其中52个数据子载波、4个导频子载波；
- OFDMA（802.11ax 引入）：将子载波划分为资源单元(RU)，可同时为多个用户分配不同RU，提升多用户场景的频谱利用率和低速率业务的并发能力。
MIMO
- 多根天线并行传输多个空间流，数据率随空间流数近似倍增；
- 802.11ac/ax 支持下行 MU-MIMO，AP 可同时向多个用户发送数据；
- 每个空间流需要独立的射频链路（RF Chain）。
发射链路（TX）
1 | MAC → 加扰(Scrambler) → FEC编码(BCC/LDPC) → 交织(Interleaver) |
接收链路（RX）
1 | 天线 → 低噪声放大(LNA) → 下变频 → 模数转换(ADC) |
五、MAC 层
信道接入：CSMA/CA
WiFi 共享无线信道，采用 CSMA/CA 避免冲突：
- 节点监听信道，若空闲则等待 DIFS；
- 进入随机退避（backoff），进一步错开各节点的发送时刻；
- 发送数据后等待 ACK 确认，超时未收到则按指数退避重传。
帧间隔
| 帧间隔 | 说明 |
|---|---|
| SIFS | 短帧间隔，用于 ACK、CTS 等最高优先级响应，时长最短 |
| PIFS | 点协调帧间隔，介于 SIFS 与 DIFS 之间 |
| DIFS | 分布式帧间隔，普通数据帧发送前必须等待 |
| EIFS | 扩展帧间隔，接收到错误帧后等待的时间 |
RTS/CTS 与隐藏节点
- 发送方先发送 RTS，接收方回 CTS，周围节点收到 CTS 后更新 NAV（网络分配向量），在传输期间保持静默；
- 该机制解决隐藏节点问题（两个节点互不可见却同时向同一节点发送），长数据帧前使用可降低冲突代价。
帧聚合
- A-MSDU：将多个 MSDU 聚合成一个 MPDU，减少 MAC 头开销；
- A-MPDU：将多个 MPDU 聚合为一个 PSDU 一次性发送，配合 Block ACK 整体确认，减少竞争开销，802.11n 引入。
MAC 帧结构
1 | Frame Control | Duration/ID | Address1 | Address2 | Address3 | Sequence Control |
Frame Control 字段包含：协议版本、帧类型与子类型、To DS/From DS、更多分片、重试位、电源管理、保护位、顺序位。
帧类型：
- 管理帧：Beacon（信标）、Probe Request/Response（探测）、Authentication（认证）、Association Request/Response（关联）、Disassociation/Deauthentication；
- 控制帧：RTS、CTS、ACK、Block ACK；
- 数据帧：Data、Null、QoS Data。
六、安全机制
- WEP：早期加密算法，已被攻破，不再使用；
- WPA/WPA2：基于 TKIP/AES-CCMP，WPA2 是目前主流；
- WPA3：基于 SAE（同时认证）与 AES-GCMP，安全性更强，WiFi 6 设备标配。
