WiFI底层是如何传输数据的呢

自从wifi诞生以来，它备受人们的喜爱，由于它亲民的价格，非常惹人爱。那么为什么它能吸引这么多的追随者呢？ 当然得意于它的数据通信机制。
Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/，法语发音：/wifi/），在中文里又称作“行动热点”，
是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。

• 所以接下来为大家介绍一下 ·IEEE 802.11标准及其通信机制的核心点

IEEE802.11的发展

如下图所示，为wifi发展的总结表，可以看出来随着IEEE802.11标准的修订，WIFI的传输速率越来越快，于2019年发布的IEEE802.11ax（wifi6）速度可达10.53Gbit/s,那么躺在家中看蓝光电影也不会卡顿了。

IEEE802.11 通信机制

IEEE802.11 标准主要是针对于网络通信七层协议中的物理层和数据链路层的一部分如MAC (Media Access Control)层，今天我么就研究一下它的MAC层主要通信机制。

• IEEE802.11 协议簇 MAC 层 DCF， PCF， EDCF 等通信机制；
  图解通信机制：
  
  IEEE802.11的MAC协议定义了 分布式协调功能（DCF，Distributed CoordinationFunction） 和点协调功能（PCF，Point Coordination Function）两种接入机制。
  - 其中DCF是基于竞争的接入方法，所有的节点竞争接入。
  - PCF是无竞争的，节点可以被分配在特定的时间单独使用媒介。
  - DCF是一种基本的访问协议，而PCF是一种可选功能。
  　　 为了网络中各种不同的用户也不提供不同的Qos保证，DCF对所有业务只能尽力交付（Best-effort），没有Qos保证。所以IEEE801.11e中对DCF进行了补充，提出了EDCF（Ehance Distributed Coordination Function）机制，满足用户业务的Qos要求。
  EDCF实质上是一种基于优先级区分的Qos方案。
  　　我们可以由以下两图看出，在EDCF中不同优先级的业务进入不同的接入队列等待发送，彼此之间竞争发送机会，竞争规则符合DCF个STA竞争信道的规则。我们通过给i个队列设定不同的参数来实现队列优先级的区别，如：帧间间隔，退避窗口的最小值和坚持因子。
  
  

如何实现通信机制

• 载波侦听机制 多路访问冲突避免、 帧间间隔机制、 随机退避机制和 基于 RTS/CTS 的四次握手核心机制。

  1. 载波侦听机制

     • 物理载波侦听
     • 虚拟载波侦听（NAV）
       虚拟载波侦听主要有帧封装中的Duration字段来实现。
     • 区分CSMA/CD和CMSA/ＣＡ
       

  2. 帧间间隔机制

  
  3. 随机退避机制
  

  5. RTS/CTS 的四次握手核心机制
     IEEE802.11协议中，有一个可设置的参数，这个参数叫RTS阈值，
     如果要传送的帧的大小比这个RTS阈值高，就会启动RTS/CTS机制即使用RTS/CTS/DATA/ACK的 传送方式；
     如果帧的大小比这个RTS阈值低，则只会使用DATA/ACK的传输方式。
     RTS/CTS机制解决了隐藏终端和暴露终端的问题。
     
     

｀注意：在RTS和CTS帧中Duration字段封装了NAV（退避时间），会广播放送给所有接入争端，更新自己的NAV值｀

给大家讲一个小故事便于理解DCF传输机制：
现有小明，小红，小白三个人需要找导师讨论项目进展情况。此刻他们需要同一时间竞争和导师讨论的时间段。（导师只能一个时间段和一个同学讨论）。
假设每个人都拥有两个计时器:等待计时器和随机退避计时器；

1. 他们三个人需要发RTS帧预约时间。
   1.1 RTS中包括自己需要和老师讨论的时间长度）。
   1.2 RTS帧所有同学都可以收到。
2. 假设小红等待SIFS间隔后收到导师CTS帧，证明两者已达成约定，可以去讨论事物了。
   2.1 CTS中也包括自己需要和老师讨论的时间长度。
   2.2 小明和小白更新自己的等待计时器并且冻结自己的随机退避计时器。
3. 当小红讨论结束之后发送ACK帧，小明和小白的等待计时器归零，解冻随机退避计时器
   3.1 此刻小明和小白的随机退避计时器开始递减，谁先退为零且DICF间隔都无他人占用时间，就可给导师发送RTS帧了
4. 重复整个流程

3. 了解 IEEE802.11n 中 A-MSDU 和 A-MPDU 两种帧的聚合方式；
4. 了解 IEEE802.11ax 中 OFDMA， MU-MIMO， QAM 等关键通信技术；
5. 了解边缘计算下 VR 组播视频的传输及物联网 RFID，无线传感网络等相关知识。

持续更新中，有问题的地方需要大家指正。