4、WiFi 基础协议回顾：802.11 b/g/n 区别，2.4G vs 5G 频段选择，WiFi 帧结构
做智能家居 Mesh 组网，WiFi 基础协议是绕不开的坎。很多工程师一上来就调代码、配网络，结果信号不稳定、吞吐量上不去，回头才发现是协议理解不到位。我个人习惯是，不管项目多急，先把物理层和帧结构理清楚，后面调试才能有的放矢。
4.1 802.11 b/g/n 到底差在哪？
这三个标准，说白了就是 WiFi 技术的三代演进。我刚开始做 WiFi 产品时，还遇到过客户非要指定 802.11b 模式，说是兼容性好。嗯，这里要注意，兼容性是有代价的。
| 标准 | 频段 | 最大速率 | 调制方式 | 关键技术 |
|---|---|---|---|---|
| 802.11b | 2.4 GHz | 11 Mbps | DSSS / CCK | 基本扩频 |
| 802.11g | 2.4 GHz | 54 Mbps | OFDM | 正交频分复用 |
| 802.11n | 2.4 / 5 GHz | 600 Mbps | OFDM + MIMO | 多天线、帧聚合 |
802.11b 是最早普及的。速率低，但穿墙能力其实不错。我在一个老旧小区做项目时，发现 11b 模式下的覆盖范围反而比 11n 还大，因为它的调制方式更抗干扰。不过你想想看，11 Mbps 在现在连个视频都传不动，智能家居里也就够传个传感器数据。
802.11g 是 b 的升级版。它把 OFDM 技术带到了 2.4G 频段，速率直接跳到 54 Mbps。但有个坑——g 和 b 混用时，整个网络会降速到 b 模式。我曾经在一个工厂里排查网络卡顿，最后发现是一台老旧的 b 设备拖慢了整个 Mesh 网络。所以做产品时，我建议尽量关闭 b 模式兼容。
802.11n 才是真正的大招。它引入了 MIMO（多入多出），可以用多根天线同时收发数据。再加上帧聚合技术，把多个小数据包拼成一个大包发送，效率提升非常明显。做 Mesh 组网时，我强烈建议用 11n 作为基础，因为它的吞吐量和抗干扰能力都更适合多跳场景。
核心结论：智能家居 Mesh 组网，优先选 802.11n。如果芯片只支持 b/g，那就要做好降速的心理准备。
4.2 2.4G vs 5G：频段选择是个技术活
很多新手会问：5G 更快，为什么不用 5G？其实问题没那么简单。我做过一个对比测试，在同一个房间里，2.4G 能穿两堵墙还有信号，5G 过一堵墙就掉了一半速率。
为什么会这样？因为频率越高，波长越短，绕射能力越差。2.4G 的波长约 12.5 cm，5G 只有 6 cm 左右。遇到墙体、家具时，2.4G 更容易绕过去。
| 特性 | 2.4 GHz | 5 GHz |
|---|---|---|
| 覆盖范围 | 远（穿墙强） | 近（穿墙弱） |
| 干扰程度 | 高（蓝牙、微波炉） | 低（设备少） |
| 可用信道 | 3 个不重叠（1/6/11） | 23 个不重叠 |
| 典型速率 | 150 Mbps（单流） | 433 Mbps（单流） |
我个人习惯是：控制类设备用 2.4G，比如开关、传感器、门锁。这些设备数据量小，但要求连接稳定、覆盖广。视频类设备用 5G，比如摄像头、门铃，它们需要高带宽，而且通常离路由器不远。
避坑指南：我曾经在一个别墅项目里，把所有设备都配在 5G 频段，结果二楼卫生间的传感器经常掉线。后来改成 2.4G，问题就解决了。记住：Mesh 组网中，回传链路（Backhaul）建议用 5G，终端接入用 2.4G。
4.3 WiFi 帧结构：看懂这三类帧就够了
WiFi 帧结构其实挺复杂的，但做 Mesh 组网，你只需要重点关注三类帧：Beacon、Probe、Data。其他的管理帧和控制帧，遇到再查也不迟。
4.3.1 Beacon 帧——AP 的「广播员」
Beacon 帧是 AP 定期发送的信标帧，相当于在喊：「我在这里，我叫 XX，支持这些能力」。默认每 100 ms 发一次。你想想看，手机打开 WiFi 列表时看到的热点名称，就是从 Beacon 帧里解析出来的。
Beacon 帧里包含的关键信息：
- SSID：网络名称
- BSSID：AP 的 MAC 地址
- 支持速率：比如 1、2、5.5、11 Mbps
- 能力信息：是否支持 802.11n、是否支持 WPA2 等
- 时间戳：用于同步
做 Mesh 组网时，Beacon 帧的发送间隔可以调整。我习惯在 Mesh 节点间用 200 ms 间隔，减少空口开销。但终端设备接入时，还是保持 100 ms，否则扫描时间会变长。
4.3.2 Probe 帧——终端的「敲门砖」
Probe 帧是终端设备主动发送的探测请求。它有两种：
- Probe Request：终端问「有没有叫 XX 的网络？」
- Probe Response：AP 回答「我就是，这是我的能力」
这里有个细节：Probe Request 可以指定 SSID，也可以广播（SSID 为空）。广播 Probe 会触发所有听到的 AP 回复，这在密集部署时会造成空口拥塞。我在一个商场项目里，就遇到过几百个终端同时广播 Probe，导致 AP 的 CPU 飙升到 90%。
注意：Mesh 组网中，建议让终端只发送定向 Probe Request（指定 BSSID），减少不必要的广播风暴。如果芯片支持主动扫描缓存，一定要开启。
4.3.3 Data 帧——真正的「搬运工」
Data 帧就是实际传输数据的帧。它的结构相对复杂，但核心就几个字段：
- Frame Control：帧类型、To DS / From DS 标志
- Address 1-4：源地址、目的地址、BSSID 等
- Sequence Control：序列号，用于去重和排序
- Frame Body：实际数据（最大 2304 字节）
- FCS：校验和
做 Mesh 时，Data 帧的 To DS 和 From DS 字段特别重要。它们决定了帧是发往 AP、从 AP 发出，还是在 Mesh 节点间转发。我刚开始做 Mesh 时，就搞混过这两个标志位，结果数据包一直在两个节点间循环，直到超时丢弃。
经验之谈：调试 WiFi 帧时，用 Wireshark 抓包是最直观的。我习惯在 Mesh 节点上开启 monitor 模式，抓取空口帧，然后过滤 Beacon、Probe、Data 三类帧，看它们的交互时序。很多连接问题，一看抓包就明白了。
4.4 本章知识体系
下面这张图，是我梳理的 WiFi 基础协议核心逻辑。你可以把它当作一个快速参考。
好了，这一章的内容就到这里。WiFi 基础协议是 Mesh 组网的基石，理解透了，后面调 MESH 协议栈时才能游刃有余。下一章我们开始实战，看看芯片初始化怎么配。
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