物联网中的WiFi模式解析：AP、STA与混合模式

物联网现在还是比较火的，各种设备都要联网，那么WiFi已成为设备联网的“标配”。但你是否想过，为什么有的设备能自己创建WiFi热点，有的只能连接路由器？为什么有些网关既能收数据又能传数据？

主要还是因为WiFi的三种工作模式中：AP模式、STA模式 和 AP+STA混合模式。今天深入解析这三种模式：

一、WiFi模式的角色定义与工作原理

1. AP模式（Access Point，接入点）

在这种模式下，它就像“WiFi发射塔”，主动创建网络。

 工作原理：

广播WiFi信号（SSID），等待其他设备连接，为连接的设备分配IP地址（通过DHCP），典型设备：无线路由器、智能家居设备的配网热点。

举例：智能插座初次使用时，自身开启AP模式，用户手机直连后配置家庭WiFi密码。

2. STA模式（Station，站点） 

在这种模式下，设备就像“WiFi使用者”，被动接入现有网络。

 工作原理：

扫描附近的AP信号（如家庭路由器），输入密码后连接。通过AP访问互联网或本地服务器。典型设备有智能摄像头、温湿度传感器。

举例：智能门锁通过STA模式连接家庭路由器，向云端上报开锁记录。

3. AP+STA混合模式 

在这种模式下设备就像“网络中转站”，同时承担两种身份。

 工作原理： 

STA端：连接上级网络（如家庭路由器），AP端：创建子网络，供其他设备接入，典型设备有无线中继器、工业物联网网关。

 举例：农业大棚中的网关，STA端连接4G上传数据，AP端汇聚本地土壤传感器的数据。

二、为什么需要这三种模式？

一句话: AP模式解决设备初次联网问题;STA模式实现设备与云端/本地的持续通信;AP+STA混合模式,实现多级联动。

1. AP模式：

智能设备出厂时无法预知用户的WiFi密码，需通过AP模式让用户手机直连设备，完成配网（如SmartConfig技术）。比如 智能灯泡首次使用时，手机连接灯泡的AP热点，输入家庭WiFi密码后，灯泡切换为STA模式联网。

2. STA模式

• 设备通过STA模式接入互联网，支持远程控制、数据上报、OTA升级等功能。比如 智能电表通过STA模式连接社区WiFi，每小时向电力公司上传用电量数据。

3. AP+STA混合模式

通常这种模式主要是实现，无线中继和协议转换，比如协议转换: 本地AP端连接Zigbee/BLE设备，STA端通过WiFi上传至云端（如智能家居网关） 工厂中的边缘计算网关：AP端连接本地PLC控制器，STA端将处理后的数据通过TCP上传至云平台。

三、与TCP/UDP的层次关系

WiFi模式（AP/STA）属于 OSI链路层（第2层），负责设备间物理网络的构建（谁创建网络，谁接入网络）而TCP/UDP属于 传输层（第4层），负责数据如何可靠或高效传输。所以 无论设备是AP、STA还是混合模式，均可自由选择TCP或UDP来进行传输。

MQTT比较常用，通常我们会采用STA模式、AP+STA混合模式。

智能家居设备（STA）通过MQTT协议向云端Broker发布状态（如空调开关）。

边缘网关（AP+STA）通过MQTT over TCP将本地数据聚合后上传。

模式如何选择呢？大致总结如下:

• 无网络时：优先AP模式配网。

• 需广域通信：选择STA模式。

• 多级组网需求：使用AP+STA混合模式。