Wi-Fi

　　并不是每樣符合IEEE 802.11的產(chǎn)品都申請Wi-Fi聯(lián)盟的認證，相對的缺少Wi-Fi認證的產(chǎn)品并不一定意味著不兼容Wi-Fi設備。

　　IEEE 802.11的設備已安裝在市面上的許多產(chǎn)品，如個人電腦，游戲機，MP3播放器，智能手機，打印機以及其他周邊設備，和新筆記本電腦。

　　Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，當時的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。在2002年10月，正式改名為Wi-Fi Alliance。

由來

　　Wi-Fi這個術(shù)語是指無線保真（Wireless Fidelity），類似歷史悠久的音頻設備分類：長期高保真（1930年開始采用）或Hi-Fi的（1950年開始采用）。即使Wi-Fi聯(lián)盟本身也經(jīng)常在新聞稿和文件中使用“無線保真”這個詞，Wi-Fi還是出現(xiàn)在ITAA的一個論文中。然而，根據(jù)菲爾貝朗格的語句，Wi-Fi術(shù)語應該是沒有任何意義的。IEEE 802.11第一個版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞剑倲?shù)據(jù)傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以自由直接（ad hoc）的方式進行，也可以在基站（Base Station，BS）或者訪問點（Access Point，AP）的協(xié)調(diào)下進行。

　　1999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在5GHz ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。

　　2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應用。蘋果公司把自己開發(fā)的802.11標準起名叫AirPort。1999年工業(yè)界成立了Wi-Fi聯(lián)盟，致力解決符合802.11標準的產(chǎn)品的生產(chǎn)和設備兼容性問題。Wi-Fi為制定802.11無線網(wǎng)絡的組織，并非代表無線網(wǎng)絡。

802.11標準和補充

　　• 802.11，1997年，原始標準（2Mbit/s，2.4GHz頻道）。

　　• 802.11a，1999年，物理層補充（54Mbit/s，5GHz頻道）。

　　• 802.11b，1999年，物理層補充（11Mbit/s，2.4GHz頻道）。*

下列熟知的的標準于2007年收錄在802.11

　　• 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層（MAC）橋接（MAC Layer Bridging）。

　　• 802.11d，根據(jù)各國無線電規(guī)定做的調(diào)整。

　　• 802.11e，對服務等級（Quality of Service, QoS）的支持。 Clause 9

　　• 802.11f，基站的互連性（Interoperability）。

　　• 802.11g，物理層補充（54Mbit/s，2.4GHz頻道）。 Clause 18

　　• 802.11h，DFS /TPC，信道（5GHz頻段）。

　　• 802.11i，安全和鑒權(quán)（Authentication）方面的補充。 Clause 8

2008年以后的標準

　　• 802.11k，

　　• 802.11n，2009年，導入多重輸入輸出（MIMO）和40Mbit信道寬度（HT40）技術(shù)，基本上是802.11a/g的延伸版。

　　• 802.11r，

　　• 802.11t，

　　• 802.11u，

　　• 802.11v

　　• 802.11w，

　　• 802.11z，

2011年以后的標準

　　• 802.11ac，物理層補充（1×1 MIMO，433Mbit/s，5GHz頻道），80Mbit信道寬度。

　　除了上面的IEEE標準，另外有一個被稱為IEEE 802.11b+的技術(shù)，通過PBCC技術(shù)（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE802.11b（2.4GHz頻段）基礎上提供22Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實上并不是一個IEEE的公開標準，而是一項產(chǎn)權(quán)私有的技術(shù)（產(chǎn)權(quán)屬于美國德州儀器，Texas Instruments）。也有一些被稱為802.11g+的技術(shù)，在IEEE 802.11g的基礎上提供108Mbit/s的傳輸速率，跟802.11b+一樣，同樣是非標準技術(shù)，由無線網(wǎng)絡芯片生產(chǎn)商Atheros所提倡的則為SuperG。

用途

　　網(wǎng)絡鏈接、城市Wi-Fi覆蓋、校園的Wi-Fi覆蓋、電腦對電腦直接通信

優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

業(yè)務優(yōu)勢

　　Wi-Fi部署區(qū)網(wǎng)（LAN）可讓客戶端設備無需使用電線，通?？山档途W(wǎng)絡部署和擴充的成本。許多空間不能架設電纜，如戶外區(qū)和歷史建筑，可運用無線區(qū)網(wǎng)來改善。 現(xiàn)在大多數(shù)筆記本電腦制造商已經(jīng)自帶了無線網(wǎng)絡的設備。Wi-Fi的價位已經(jīng)持續(xù)下跌，使之成為在經(jīng)濟網(wǎng)絡選項甚至更多的設備中占一席之地。Wi-Fi已經(jīng)成為企業(yè)普遍的基礎設施。 不同競爭品牌的接入點和客戶端的網(wǎng)絡使用接口具互操作性的一個基本服務水平。產(chǎn)品指定由Wi-Fi聯(lián)盟為“Wi-Fi認證”是向后兼容的。“Wi-Fi”指定一套全球統(tǒng)一標準：不同于移動電話，任何Wi – Fi標準設備將在世界上任何地方可無差異的工作。 Wi – Fi已使用在22萬個以上的公共熱點和幾千萬戶的家庭中，公司及世界各地的大學校園。當前Wi-Fi保護訪問加密（WPA2）2010年被認為是安全，提供用戶使用強大的密碼。新協(xié)議的質(zhì)量服務（WMM）產(chǎn)生Wi-Fi更適合于延遲敏感型應用（如語音和視頻）;和省電機制（WMM的省電）提高電池操作。

限制

　　全球運作的頻譜指配和操作限制并不一貫。美國所用的標準在2.4 GHz頻帶有11個通道，而在歐洲大部份地區(qū)有另外的2個通道，即13個通道（1-11 v.s 1-13）。日本還要追加一個（1-14）。2007年歐洲是在這方面基本上是均勻的。一個非?；靵y事實：一個Wi-Fi信號在2.4 GHz頻段實際上占用五個通道，兩個通道編號之差大于5的通道，如2和7，不會發(fā)生通道重疊，因此在美國只有3個非重疊通道：1，6，11。在歐洲有三個或四個非重疊通道：1,6,13或1，5，9，13。等效全向輻射功率（EIRP）在歐盟被限制為20 dBm的（100mW）。

傳遞的距離

　　Wi-Fi網(wǎng)絡范圍有限。一個典型的無線路由器使用802.11b或802.11g與儲蓄天線在無任何障礙物下可覆蓋范圍可直達:室內(nèi)-50平方米(538英尺)/室外-140平方米(1,500英尺)。在802.11n可以超過這個范圍兩倍的距離。其范圍也隨頻率的波段調(diào)整。Wi-Fi在2.4 GHz的頻率范圍塊稍微好比Wi-Fi在5 GHz的頻率塊好。 室外范圍 - 通過使用定向天線 - 可以提高與天線數(shù)公里或以上的范圍。在一般情況下一個Wi-Fi設備的最高功率傳輸是受限于地方法規(guī)，如美國FCC第15條。 為達到無線區(qū)網(wǎng)的應用要求，比起其他一些標準Wi-Fi相當?shù)暮碾姟Ｆ渌夹g(shù)如藍牙（可支持無線PAN應用）提供了一個更短的傳播范圍（小于十米），因此具有較低的耗電量。其他低耗電技術(shù)，如ZigBee的有相當長的范圍，但數(shù)據(jù)速率卻低得多。高耗電的Wi-Fi，使移動設備的電池壽命受關(guān)注。 研究人員已經(jīng)開發(fā)出數(shù)“沒有新線”的技術(shù)，提供替代Wi-Fi的室內(nèi)范圍不足，安裝新的電線（如cat-5）不具成本效益。ITU-T G.hn標準的高速局域網(wǎng)絡使用現(xiàn)有的家庭線路（同軸電纜，電話線和電源線）。雖然G.hn不具備一些Wi-Fi優(yōu)勢（如流動性或室外使用），它的設計應用（如IPTV分發(fā)）在室內(nèi)范圍是最重要的流動性。 典型Wi-Fi的頻率由于電波傳播的復雜性，特別是樹和建筑物影響信號的反射，大約只能預測出Wi-Fi有關(guān)任何地區(qū)的發(fā)射器的信號強度。這不適用于遠距離的Wi-Fi，因為遠距離Wi-Fi是使用塔臺或高建筑頂上的天線所架設的。 Wi-Fi的應用基本上實用范圍非常有限所如；倉庫中或零售空間的盤點機，結(jié)帳條碼閱讀器，或收發(fā)臺。手機的Wi-Fi在廣闊的范圍是有限的，例如，為了使用，如汽車移動到另一個從一個熱點（稱為Wardriving）。其它無線技術(shù)更適合作為圖形所示。市面上的無線路由器最低覆蓋率可達80平方米,蘋果公司的AirPort技術(shù)更可達100-140平方米。

技術(shù)簡述

網(wǎng)絡成員和結(jié)構(gòu)

　　• 站點（Station），網(wǎng)絡最基本的組成部分。

　　• 基本服務單元（Basic Service Set，BSS）。網(wǎng)絡最基本的服務單元。最簡單的服務單元可以只由兩個站點組成。站點可以動態(tài)的聯(lián)結(jié)（associate）到基本服務單元中。

　　• 分配系統(tǒng)（Distribution System，DS）。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務單元。分配系統(tǒng)使用的媒介（Medium）邏輯上和基本服務單元使用的媒介是截然分開的，盡管它們物理上可能會是同一個媒介，例如同一個無線頻段。

　　• 接入點（Access Point，AP）。接入點即有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

　　• 擴展服務單元（Extended Service Set，ESS）。由分配系統(tǒng)和基本服務單元組合而成。這種組合是邏輯上，并非物理上的──不同的基本服務單元物有可能在地理位置相去甚遠。分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。

　　• 關(guān)口（Portal），也是一個邏輯成分。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡聯(lián)系起來。

　　這兒有3種媒介，站點使用的無線的媒介，分配系統(tǒng)使用的媒介，以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其它局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重迭。IEEE 802.11只負責在站點使用的無線的媒介上的尋址（Addressing）。分配系統(tǒng)和其它局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。

　　IEEE802.11沒有具體定義分配系統(tǒng)，只是定義了分配系統(tǒng)應該提供的服務（Service）。整個無線局域網(wǎng)定義了9種服務：

　　• 5種服務屬于分配系統(tǒng)的任務，分別為，聯(lián)接（Association）、結(jié)束聯(lián)接（Diassociation）、分配（Distribution）、集成（Integration）、再聯(lián)接（Reassociation）。

　　• 4種服務屬于站點的任務，分別為，鑒權(quán)（Authentication）、結(jié)束鑒權(quán)（Deauthentication）、隱私（Privacy）、MAC數(shù)據(jù)傳輸（MSDU delivery）。

運作原理

　　Wi-Fi的設置至少需要一個Access Point（ap）和一個或一個以上的client（hi）。AP每100ms將SSID（Service Set Identifier）經(jīng)由beacons（信號臺）數(shù)據(jù)包廣播一次，beacons數(shù)據(jù)包的傳輸速率是1 Mbit/s，并且長度相當?shù)亩?，所以這個廣播動作對網(wǎng)絡性能的影響不大。因為Wi-Fi規(guī)定的最低傳輸速率是1 Mbit/s，所以確保所有的Wi-Fi client端都能收到這個SSID廣播數(shù)據(jù)包，client可以借此決定是否要和這一個SSID的AP連接。用戶可以設置要連接到哪一個SSID。Wi-Fi系統(tǒng)總是對客戶端開放其連接標準，并支持漫游，這就是Wi-Fi的好處。但亦意味著，一個無線適配器有可能在性能上優(yōu)于其他的適配器。由于Wi-Fi通過空氣傳送信號，所以和非交換以太網(wǎng)有相同的特點。 近兩年，出現(xiàn)一種WIFI over cable的新方案。此方案屬于EOC（ethernet over cable）中的一種技術(shù)。通過將2.4G wifi射頻降頻后在cable中傳輸。此種方案已經(jīng)在中國小范圍內(nèi)試商用。

Wi-Fi認證

　　Wi-Fi技術(shù)創(chuàng)建在IEEE 802.11標準上。

　　但IEEE開發(fā)和出版這些標準，卻不測試符合他們的設備。非營利性的Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，以填補這一段空白 - 創(chuàng)建和運行標準，互操作性與兼容性，并推動無線局域網(wǎng)技術(shù)。

　　至2009年截止Wi-Fi聯(lián)盟超過300多家來自世界各地公司合廠家擁有會員，其產(chǎn)品通過認證過程中，有權(quán)標明這些產(chǎn)品Wi-Fi標志。

　　認證過程具體來說是否符合IEEE 802.11無線標準的規(guī)定，以及WPA和WPA2安全標準，以及EAP的認證標準。

　　認證時可以選擇包括測試IEEE 802.11的標準草案，與蜂窩電話技術(shù)交互設備的融合或有關(guān)安全和功能設置，多媒體，和省電。

　　目前Wi-Fi聯(lián)盟所公布的認證種類有：

　　• WPA/WPA2：WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的單模、雙模或雙頻的產(chǎn)品所創(chuàng)建的測試程序。內(nèi)容包含通信協(xié)議的驗證、無線網(wǎng)絡安全性機制的驗證，以及網(wǎng)絡傳輸表現(xiàn)與兼容性測試。

　　• WMM（Wi-Fi MultiMedia）：當影音多媒體通過無線網(wǎng)絡的傳遞時，要如何驗證其帶寬保證的機制是否正常運作在不同的無線網(wǎng)絡設備及不同的安全性設置上是WMM測試的目的。

　　• WMM Power Save：在影音多媒體通過無線網(wǎng)絡的傳遞時，如何通過管理無線網(wǎng)絡設備的待命時間來延長電池壽命，并且不影響其功能性，可以通過WMM Power Save的測試來驗證。

　　• WPS（Wi-Fi Protected Setup）：這是一個2007年年初才發(fā)布的認證，目的是讓消費者可以通過更簡單的方式來設置無線網(wǎng)絡設備，并且保證有一定的安全性。目前WPS允許通過Pin Input Config（PIN）、Push Button Config（PBC）、USB Flash Drive Config（UFD）以及Near Field Communication Contactless Token Config（NFC）的方式來設置無線網(wǎng)絡設備。

　　• ASD（Application Specific Device）：這是針對除了無線網(wǎng)絡訪問點（Access Point）及站臺（Station）之外其他有特殊應用的無線網(wǎng)絡設備，例如DVD播放器、投影機、打印機等等。

　　• CWG（Converged Wireless Group）：主要是針對Wi-Fi mobile converged devices的RF部分測量的測試程序。

　　• Wi-Fi Direct

　　還有一種加密方式為802.1x用戶認證機制，但目前兼容性不高（注意ｘ在此為小寫）