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你真的足够相识Wi-Fi吗?

【Wi-Fi】Wi-Fi不但用于家庭,还用于全球的企业和公共场合 。本文从Wi-Fi的起源与降生、Wi-Fi的生长历程等详细的先容Wi-Fi的相关内容 。

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    宣布时间:2019-05-20

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我想谈论

Wi-Fi的起源与降生

第一个Wi-Fi网络泛起在20世纪90年月末期,21世纪初进入快速生长时期 。现现在,人们使用移动智能终端越来越频仍,而大大都移动装备没有以太网接口,这使得Wi-Fi已成为移动通讯的首选接入手艺 。Wi-Fi不但用于家庭,还用于全球的企业和公共场合 。Wi-Fi标准的手艺名称是IEEE 802.11,这也意味着IEEE在维护这个标准 。接下来我们来看看Wi-Fi的由来 。

1971年6月,第一个数据包以9600bps的速率在一个名为ALOHAnet无线网络上发送乐成,该网络接纳的ALOHA通讯协议就是后面IEEE 802.11协议的先行者 。为了支持无线网络通讯,在1985年,美国政府机构联邦通讯委员会(FCC)开放了几个无线射频(RF)频段,无需允许即可使用,包括 900 MHz、2.4 GHz和5 GHz 。这些被称为“垃圾带”无线频段取自工业、科学和医疗频段(ISM),以及未经允许的国家信息基础设施频段(U-NII) 。

厥后电气和电子工程师协会(IEEE)建设了802.11委员会,认真开发和宣布无线局域网(WLAN)标准 。该委员会于1997年6月宣布了第一个IEEE 802.11标准规范,使用了未经允许的2.4 GHz频段,接纳跳频(FHSS)及前向纠错码(FEC)实现2Mbps的传输速率 。之后在1999年对802.11原始标准修订后,宣布802.11a与802.11b 。

为了实现Wi-Fi产品及终端的兼容和互通,在1999年,建设了行业协会Wi-Fi Alliance®,认真Wi-Fi产品的互操作性测试和认证 。同时,它创造了Wi-Fi ®的名称并对其举行了商标注册 。

下图为Wi-Fi协议生长历程 。

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▲图1:Wi-Fi协议生长历程

以下将会以历代协议宣布的时间顺序,对每一代Wi-Fi协议睁开形貌 。

Wi-Fi协议的生长

802.11b

IEEE于1999年宣布了802.11b标准 。802.11b使用与原始802.11标准相同的2.4 GHz频率,接纳高速直接序列扩频(HR/DSSS)的简朴调制手艺,并且使用了增补代码键控(CCK)编码,它支持的最大理论速率为11 Mbps,是802.11正式标准中传输速率最慢的标准 。由于802.11b事情在2.4 GHz,家用电器或其他使用2.4 GHz的网络可能会对其造成滋扰 。

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▲图2:802.11b主要特征

802.11和向后兼容性

从一最先,种种802.11标准就是为了向后兼容而设计的,因此古板装备可以在与新一代装备相同的网络中运行 。然后网络管理员可以逐步刷新他们的装备,而无需在每个新标准版本上举行彻底替换 。这有助于802.11手艺的一连生长 。可是,802.11b在易于向后兼容方面是个破例 。802.11b是唯一不使用正交频分复用(OFDM)调制的标准 。因此使用OFDM的802.11标准的装备必需确保802.11b装备知道将要传输的所有流量,包括无法解码的流量 。

这是通过使用请求发送(RTS)/扫除发送(CTS)新闻作为�;せ评赐瓿傻� 。每次装备准备好发送流量时,它首先发送RTS新闻,该新闻由CTS新闻进一步确认 。这意味着关于每个数据帧,必需传输另外两个管理帧 。这会在网络上爆发大宗流量开销并且显得较量低效率 。某些网络管理员选择从无线AP上禁用802.11b速率(1,2,5.5和11 Mbps)以阻止此问题 。现在仅使用802.11b的客户端在现在变得越来越有数,阻止支持802.11b速率是有原理的 。可是,这个选择会限制Wi-Fi的笼罩规模 。当信号质量较低时,非802.11b装备可能会回退到802.11b速率 。因此,在无线AP上禁用1,2,5.5和11 Mbps速率将阻止边沿客户端毗连 。

802.11a

802.11a标准也在1999年由IEEE宣布 。802.11a事情在不太拥挤的5 GHz频段,使其不易受到滋扰 。该标准使用与原始标准相同的数据链路层协媾和帧名堂,但接纳了新的基于OFDM调制的空口物理层及最高64-正交振幅调制(QAM)编码,理论最高速率54 Mbps,带宽远高于802.11b 。OFDM是一种在20MHz频宽上可以扩展52个数据子载波的调制要领,通过并行传输大大提升传输速率 。但由于802.11a装备的实验本钱和重大性,在其时首批商业安排的Wi-Fi大都使用802.11b标准,这就是早期802.11a装备在市面上少见的缘故原由 。

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▲图3:802.11a主要特征

802.11g

IEEE于2003年宣布了802.11g标准,802.11g团结了修正案802.11a和802.11b的功效 。802.11g标准接纳与802.11a相同的OFDM调制手艺,使用64-QAM编码手艺,与802.11a一样,它支持最高理论速率54 Mbps 。可是802.11g与802.11b一样,它事情在拥挤的2.4 GHz频段,因此容易遇到与802.11b相同的滋扰问题 。802.11g向后兼容802.11b装备,802.11b终端可以毗连到802.11g接入点(可是事情在802.11b的速率),这使用户更容易过渡到这种新手艺,由于他们可以在切换到新标准的同时保存一些旧终端 。

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▲图4:802.11g主要特征

802.11n(Wi-Fi 4)

IEEE于2009年宣布802.11n修正案 。802.11n带来了许多新的功效 。802.11n支持2.4 GHz和5 GHz两个频段,向后兼容802.11a/b/g,并允许使用更高的40MHz带宽(捆绑2条20MHz信道) 。802.11n仍然使用OFDM和64-QAM,但在天线部分中引入了一个主要特征——多输入多输出(MIMO),即装备可以使用多个天线同时收发,发射器和吸收器中最多4个天线,从而提高了系统吞吐量和稳健性,而不需要更高的带宽或发射功率 。使用所有这些特征和一些特另外刷新(对802.11标准的简单MAC层协议举行优化等),使用802.11n标准的装备整机可以抵达600Mbps的吞吐量,与之前的协议相比增添了10倍 。依附802.11n标准,Wi-Fi变得更快,更可靠 。

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▲图5:802.11n主要特征

802.11ac(Wi-Fi 5)

802.11ac手艺事情在5 GHz频段,协议标准分为两个阶段,包括802.11ac Wave1与802.11ac Wave2,划分在2014年和2015年宣布,向后兼容802.11a/b/g/n 。支持802.11ac Wave1的装备能够以3.4 Gbps的速率举行传输,而Wave 2装备则能够以6.9 Gbps举行传输,装备的速率险些是802.11n的8倍 。802.11ac增添了MIMO流的数目(从4条到8条),并通过进一步编码性能(高达256-QAM)来提高信道使用率,能够在高达160 MHz的信道上运行 。它还引入了下行链路多用户-多输入多输出(DL MU-MIMO)手艺提升空口使用率,MU-MIMO允许装备同时向多个终端举行下行传输,最多4个终端同时传输 。

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▲图6:802.11ac主要特征

802.11ax(Wi-Fi 6)

802.11ax标准于2019年宣布 。802.11ax事情在2.4 GHz和5 GHz两个频段,并且也能够兼容以前的Wi-Fi装备 。802.11ax从两个大方面实现了高速率、大并发的性能目的,其中MU-MIMO和正交频分多址(OFDMA)是802.11ax乐成的要害 。OFDMA机制可以同时为多个终端提供较小但专属的子信道,进而改善每个终端的平均传输速率;上行和下行偏向多用户-多输入多输出(UL/DL MU-MIMO),实现上行链路最多可同时为8个用户提供服务,容量是802.11ac的8倍,下行链路最多可同时为8个用户提供服务,容量是802.11ac的2倍 。另外接纳1024-QAM、空间复用(Spatial Reuse)、基本服务集着色(BSS Coloring)、网络分派矢量(NAV)、目的叫醒时间(TWT)等功效机制,802.11ax可以提供高达9.6Gbps的传输速率 。

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▲图7:802.11ax主要特征

全新的Wi-Fi命名规则

在2018年,Wi-Fi同盟接纳步伐使Wi-Fi标准名称更容易识别和明确 。他们将已推出的802.11ax标准改为Wi-Fi 6,并且还将之前宣布的两个标准802.11n与802.11ac划分重命名为Wi-Fi 4和Wi-Fi 5 。 下面表格为历代Wi-Fi协议的比照 。

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▲表1:历代Wi-Fi协议比照

97国际网络在新一代Wi-Fi场景下的探索

近20年来,Wi-Fi改变了各人事情和生涯方法 。新一代的Wi-Fi 6网络可进一步降低智能装备的电池消耗,使其成为更多场景(包括智能家居和物联网-IoT)可使用的坚实选择 。而97国际网络通过十多年来扎根场景、自主立异,提供全场景无线解决计划,现在在中国企业级WLAN市场中多行业占有率排名第1位(数据泉源:IDC数据报告2018年12月) 。从第一代无线产品的面世到业界首发Wi-Fi 6产品,97国际网络近期又推出了旗舰级Wi-Fi 6无线AP——RG-AP880-I,以及一站式物联网服务平台HOLO,一直用新手艺和新产品让各人的交流变得越发顺畅 。

本期作者:范景昊

97国际网络互联网系统部行业咨询

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往期精彩回首

●【第一期】浅谈物联网手艺之通讯协议的纷争

●【第九期】第七代无线手艺802.11ax详解

●【第十七期】浅谈UWB(超宽带)室内定位手艺

●【第二十四期】Wi-Fi 6真的很“6”(概述篇)——不但是更高的传输速率

●【第二十五期】 Wi-Fi 6真的很“6”(手艺篇) ——前方高能,小白慎入

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