無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案無線通信Wi-Fi定義歷程,在物聯網應用中,物體之間是通過網絡進行連接的。用戶既能通過互聯網遠程訪問和控制物聯網設備,也能通過局域網在本地訪問與控制物聯網設備。這些訪問與控制包括獲得被控設備狀態、進行設備的固件更新等。目前,在無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案物聯網設備中通常利用 Wi-Fi和藍牙無線通信技術完成網絡連接。針對物聯網應用出現的物聯網云平臺,提供了物聯網應用所需的常用功能,既能降低開發難度,也能提升用戶體驗。
Wi-Fi 網絡配置利連接
本文主要介紹 Wi-Fi 網絡置和連接的規范。首先介紹 Wi-Fi 基知識,并對藍牙的背景知識進行描述,其次介紹主流的 Wi-Fi 網絡配置方式,接著通過對示例的介紹,使讀者進一步了解什么是 wifi 網絡配置,WiFi 連接的運作機制和常見的智能化 Wi-Fi網絡配置方式;后結合智能照明工程,指導如何基于無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案ESP32-C3 實現智能化 Wi-Fi 網絡配置。
由于無線通信技術已經存在并發展了較長的時間,一些經典文獻對其做了詳細的介紹,因此本章對涉及的知識只做引用性描述,更多的詳細信息請讀者閱讀本文的參考文獻。
什么是 Wi-Fi
Wi-Fi 是一個無線通信技術的品牌,由 Wi-Fi聯盟 (Wi-Fi Aliance,WFA) 擁有。WFA專負責 Wi-Fi認證與商標授權工作,嚴格地說,Wi-Fi 是一個認證的名稱,該認證用于測試網絡設備是否符合IEEE 802.11 系列協議的規范。通過該認證的設備將被授予一個名為Wi-FiCERTIFICATE 的商標。相比于其他無線通信技術,無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案Wi-Fi 具有覆蓋范圍廣、穿墻性能佳、吞吐量大等優勢。不過,隨著獲得 Wi-Fi認證的設備普及,人們也就習以為常地稱 Wi-Fi無線網絡為 Wi-Fi網絡了。
IEEE 802.11 的發展歷程
使用 Wi-Fi 的讀者都或多或少地接觸過 IEEE 802.11,它到底代表什么呢?
IEEE(Institute of Electricaland Electronics Engineers)是美國電氣和電子工程協會的英文簡稱,802 是該協會中的一個專門負責制定局域網標準的委員會,也稱為 LMSC (LAN/MANStandards Committee,局域網/城域網標準委員會)。由于工作量巨大,該委員會被細分成多個工作組,每個工作組負責解決某個特定方面的問題。工作組會被賦予一個編號(位于 802 的后面,中間用點號隔開),因此 802.11 代表 802 的第 11個工作組,專門負責制定無線局域網Wireless LAN)的媒介訪問控制 (Medium Access Control,MAC)協議和物理層 (PhysicalLayer,PHY)技術規范。IEEE 802.11 的發展歷經好幾個版本。
Wi-Fi相關術語
本節將介紹IEEE 802.11涉及的網絡技術,包括OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model,開放系統互連參考模型) 和IEEE 802.11 中的物理組件。
1.OSI/RM
在OSI/RM 中,計算機網絡體系被劃分為七層。
2.IEEE 802.11 規范中的物理組件
IEEE 802.11 規范中的物理組件主要有四種,如圖 7-2 所示。
(1)無線媒介 (Wireless Medium,WM)。是指無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案能傳輸無線 MAC 數據的物理層。IEEE 802.11規范早定義了不止一種物理層,如射頻和紅外兩種物理層,事后證明射頻物理層較受歡迎。
(2)工作站 (Station,STA)。所謂的 STA,是指攜帶無線網絡接口卡的設備。通常,STA是以電池供電的膝上型 (Laptop) 或手持式 (Handheld) 計算機。然而,STA 不見得就是攜型(Portable)計算設備,有時候,使用無線網絡的目的是節省布線的麻煩,桌上型(Desktop)計算機一樣可以使用無線局域網絡。
(3)無線接入點(Access Point,AP)。AP 本身也是一個 STA,只不過它還能為那些已經關聯的 STA 提供分布式服務。
(4)分布式系統 (Distribution System,DS)。當無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案幾個AP 串聯以蓋較大區域時,彼此之間必須相互通信才能夠掌握移動式 STA 的行蹤,分布式系統負責將 (Frame) 轉送到目的地。
3.無線網絡的構建
有了上面描述的物理組件,就可以搭建由這些物理組件組成的無線網絡了。在 IEEE 802.11規范中,基本服務集(Basic Service Set,BSS)是整個無線網絡的基本構建組件(Basic Building Block)。BSS 有兩種類型,即獨立型 BSS 和基礎結構型 BSS。
(1)獨立型 BSS (Independent BSS)。該類型的 BSS 不需要 AP 參與,各 STA 之間可直接交互。
(2)基礎結構型 BSS (Infrastructure BSS)。所有STA之間的交互必須經過AP,AP是基礎結一個 STA 必須完成構型 BSS的中控臺。這也是讀者常見的網絡架構。在這種網絡架構中,諸如關聯、授權等步驟后才能加入某個 BSS。
上述網絡架構中都有所謂的Identification,它們分別是:
(1)BSSID(BSS Identification)。每一個BSS都有用于識別的物理地址,稱為BSSID。在基礎結構型 BSS 中,BSSID 就是AP的MAC 地址,該MAC 地址是真實的地址。MAC 地址在設備出廠時會有一個默認值,可更改,也有其固定的命名格式。
(2)SSID(Service Set Identification)。每個無線數據傳輸芯片樂鑫iot解決方案AP 都有一個用于用戶別的標識,一般而言BSSID會和一個SSID 關聯。BSSID是AP的MAC 地址,而SSID 是用于識別用戶的標識,其往往是一個可讀字符串,也就是我們經常說的 Wi-Fi 名稱。