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Wifi(无线通信技术)基础扫盲(一)
Wifi(无线通信技术)基础扫盲(二)
Wifi(无线通信技术)基础扫盲(三)
Wifi(无线通信技术)基础扫盲(四)
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Wifi(无线通信技术)基础扫盲(四)

   通过前面三篇的详细介绍,应该对基本上每天都要接触到的Wifi已经不陌生了。那这篇就主要介绍下Wifi标准的发展历程。

   虽然可能难以置信,从IEEE通过802.11标准起,到现在已经有二十年。IEEE是电气与电子工程师协会,总部位于美国纽约,是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会,也是目前全球最大的非营利性专业技术学会。很多技术标准是有IEEE牵头制定。这样,你手中的平板电脑才能既可以在中国可以连接Wifi,又同样可以在美国正常使用。

无线网的最初由来   

   虽然我们现在认为802.11无线技术是把个人计算设备与智慧手机连接到互联网的一种主要方式,但实际上它最初是为了连接收银机而发明。在20世纪80年代后期,零售工具和收银机(PoS)计算机系统制造商NCR公司遇到了一个很大的问题,它的百货商店和超市等客户,在每次改变商店的格局时都不想重新布线。

   美国联邦通信委员会当时作出了一项裁决,开放了某些频段可以自由使用,正是这项决定,启发了一个改变游戏规则的想法。通过在未授权的频谱(而不是传统的有线连接)中使用无线连接,电子收银机和PoS系统可以很容易地在商店里面移动,而零售商不必进行重大的商店翻新工作。

   尔后,NCR将该项目分配给荷兰办公室之外的一个工程团队,他们面临着要创建一种无线通讯协议的挑战。这些工程师成功地开发了「WaveLAN」,这被公认为WiFi的先驱。NCR不是将其作为一个纯粹的专有协议来保存,而是通过将其作为一个标准来建立起来,因而这个公司将能够在无线连接市场兴起时成为领导者。到了1990年,基于未授权频谱的无线通讯IEEE 802.11工作群组已经形成。

   利用在当时已经是非常创新的扩频技术能够在噪声环境中减少干扰并提高讯号完整性,WiFi的原始版本最终于1997年正式标准化,其工作时的数据流量仅为2Mbits/s,但却为未来的发展奠立基础。

随后的发展

   第一代,1997年最早出现的802.11标准。

   第二代,1999年出现的IEEE 802.11b标准(也就是我们常说的WiFi)。

   第三代,2002年左右推出的802.11g/a标准。

   第四代,从2007年开始一直沿用到现在的802.11n标准,无线传输速率从最初的2M提升至150M、300M、450M甚至是600M,无线技术正在飞速发展。

   第五代WiFi,即802.11ac标准,这是市面上现在最通用的高速Wifi标准。

   第六代WiFi,即802.11ax标准,简称Wifi6,这是即将普及的最新标准。

   这些标准的详细内容都能在IEEE数据库中查到。

   IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz,可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速度。这样的速度在现在开来已经非常得慢了。

   IEEE 802.11a是802.11原始标准的一个修订标准,于1999年获得批准。802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为5GHz,使用52个正交频分多路复用副载波,最大原始数据传输率为54Mb/s,这达到了现实网络中等吞吐量(20Mb/s)的要求。

   IEEE 802.11n,是由IEEE在2004年1月组成的一个新的工作组在802.11-2007的基础上发展出来的标准,于2009年9月正式批准。该标准增加了对MIMO的支持,允许40MHz的无线频宽,最大传输速度理论值为600Mbit/s。同时,通过使用Alamouti提出的空时分组码,该标准扩大了数据传输范围。

   IEEE 802.11ac是一个正在发展中的802.11无线计算器网上通信标准,它通过6GHz频带(也就是一般所说的5GHz频带)进行无线局域网(WLAN)通信。理论上,它能够提供最少每秒1 Gigabit带宽进行多站式无线局域网(WLAN)通信,或是最少每秒500 megabits(500 Mbit/s)的单一连线传输带宽。

   IEEE 802.11ax主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技术,MU-MIMO(多用户多入多出)技术允许路由器同时与多个设备通信,而不是依次进行通信。MU-MIMO允许路由器一次与四个设备通信,Wi-Fi 6将允许与多达8个设备通信。Wi-Fi 6还利用其他技术,如OFDMA(正交频分多址)和发射波束成形,两者的作用分别提高效率和网络容量。Wi-Fi 6最高速率可达9.6Gbps。

   相比于前几代的WiFi技术,新一代WiFi 6主要特点在于:

速度更快
   相比于上一代802.11ac的WiFi 5,WiFi 6最大传输速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理论速度提升了近3倍。
延时更低
   WiFi 5标准即支持MU-MIMO(多用户多入多出)技术,仅支持下行,只能在下载内容时体验该技术。而WiFi 6则同时支持上行与下行MU-MIMO,这意味着移动设备与无线路由器之间上传与下载数据时都可体验MU-MIMO,进一步提高无线网络带宽利用率。
容量更大
   WiFi 6引入了BSS Coloring着色机制,标注接入网络的各个设备,同时对其数据也加入对应标签,传输数据时有了对应的地址,直接传输到位而不会发生混乱。
更安全
   WiFi 6(无线路由器)设备若需要通过WiFi联盟认证,必须采用WPA 3安全协议,安全性更高。
更省电
   WiFi 6引入了TARget Wake Time(TWT)技术,允许设备与无线路由器之间主动规划通信时间,减少无线网络天线使用及信号搜索时间,能够一定程度上减少电量消耗,提升设备续航时间。

   可以看到,上述出现了一些新的技术名词,留到下篇介绍。技术总是在不断的发展,从当初给个别机器实现无线通信,到现在成为一种最流行通用的室内无线通信标准,不过就20年。而且随着应用层对带宽的要求越来越大,对无线通信的技术要求同样也越来越高。

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