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從舒服的懶人沙發到正襟危坐的辦公桌,再到三五好友一起嗨的休閑場所,随時随地加入Wi-Fi已成為我們生活節奏的一部分。Wi-Fi,這個看不到也摸不着的小東西,從它問世以來,已經大大影響了我們的生活、學習和工作。桌上的網線不見了,高移動性電子設備取而代之地默默出現。作為使用者,我們真的了解這些産品麼?
01 Wi-Fi的定義
Wi-Fi标識 圖源網絡
Wi-Fi在中文裡被稱作“行動熱點”,是Wi-Fi聯盟制造商的商标作為産品的品牌認證,是一個創建于IEEE 802.11标準的無線局域網技術。
Wi-Fi這個術語被人們普遍誤以為是指無線保真(Wireless Fidelity),即便是Wi-Fi聯盟本身也經常在新聞稿和文件中使用“Wireless Fidelity”這個詞,Wi-Fi還出現在ITAA的一個論文中。但事實上,Wi-Fi一詞是沒有任何定義,也是沒有任何全稱的。
WLAN是Wireless Local Area Networks的縮寫,中文解釋為無線局域網,是一種利用射頻(Radio Frequency;RF)的技術,使用電磁波、激光、紅外線等,取代舊式雙絞銅線(Coaxial)所構成的局域網絡。
Wi-Fi則是指在公共場所提供無線局域網(Wi-Fi)接入Internet服務的地點,是一種WLAN(Wireless LAN)協議,即無線局域網協議。
02 Wi-Fi技術的萌發
20世紀80年代美國超市一角 圖源:網絡
20世紀80年代末,全美收銀機公司由于它的百貨商店以及超市等客戶,在店面升級裝修中,發現由于其本身的重量導緻收銀機與櫃台難以搬動,但是如果重新規劃收銀機之間的線路埋線,又會導緻線路交錯複雜,容易産生故障。
恰逢其時,1985年美國聯邦通訊委員會向公衆開放了900MHz、3.4GHz和5GHz三個未開放的授權頻段。于是,全美收銀機公司便向美國電氣和電子工程師協會提出申請,成立了相關委員會,并根據施行的802.11系列标準将其命名為802.11委員會,在委員會的幫助下,無線技術準則被訂立,将早期設備間不能兼容的無線收銀機,由一相同的标準規劃,并将其統一在一個波段,方便整體收銀機網絡的建立。
就這樣,1977年802.11标準建立,将無線收銀機的波段統一限制在900MHz波段上,這就是Wi-Fi技術的前身。
澳洲政府的研究機構CSIRO 圖源:網絡
但Wi-Fi技術的橫空出世卻是在澳洲。20世紀90年代末,澳洲政府的研究機構CSIRO的John O'Sullivan教授帶領學生發明了Wi-Fi無線網絡技術,并于1996年在美國成功申請了無線網技術專利,1999年被IEEE(國際電工電子工程學會)制定的802.11系列标準吸納并選為核心技術。截止到2013年專利過期前,幾乎全球所有的WiFi設備都要向CSIRO繳納專利費。
為了進一步完善和打造更為标準化的Wi-Fi技術,使其能更方便地投入到商用階段,Wi-Fi商業聯盟出現了,它們注冊了現今使用的Wi-Fi商标,并根據美國電氣和電子工程師協會于1999年所制定的802.11b标準,将Wi-Fi速度從2Mbps增加到11Mbps,且改用2.4GHz波段,使得市場更為規範,各大商品的兼容性也更佳。
緊接着到了2000年,由于筆記本電腦便攜度的逐步提高以及移動辦公模式的逐步普及,人們對于公共場所的網絡要求越來越高,于是剛剛執行一年的802.11b标準便有了進階版802.11a标準,原本的2.4GHz波段也被改為5.8GHz波段,傳輸速度提升至54Mbps。這不僅大大提升了用戶的使用體驗,也使Wi-Fi這一技術走入大家的視野中。
03 Wi-Fi技術的普及在Wi-Fi技術發展的早期,由于專用波段以及設備精密度的原因,Wi-Fi設備的成本對大衆而言過于高昂,這時802.11a标準來了。在802.11a标準下的設備,避開當時較為熱門的其它兩大波段,擁有更高的載波頻率,在嘈雜的環境中性能也更為優秀,并且由于技術的革新,使應用802.11a标準的設備價格也遠遠低于802.11b标準下的Wi-Fi設備,更好的性價比,使802.11a标準下的設備成為一時熱門。
2003年的筆記本電腦 圖源:網絡
與此同時,正在飛速發展的筆記本電腦也為當時Wi-Fi技術的發展提供了一大助力。21世紀初期,Wi-Fi剛剛開始普及,電腦廠商們為了提高自己的品牌競争力使出渾身解數,最終蘋果公司率先決定,将無線網卡作為自己電腦的一部分提供給客戶,大大增加了蘋果電腦的市場占比。而同時期的微軟等電腦廠商在發現自己市場份額消減的同時也意識到,不搭載無線網卡的筆記本,一定會在設備的更新換代中被淘汰,隻有緊跟着蘋果的步伐,對自己的計算機進行硬件更新,才能保證自己的産品擁有更好的市場競争力。于是,大量可無線上網的筆記本開始進入市場。
伴随大量可無線上網的筆記本電腦的湧現,Wi-Fi普及的大時代真正開始了。
2003年,802.11g标準正式問世,2.4GHz重回公衆視野,并且這次的它也達到了54Mbps的傳輸速率;而802.11a标準下的Wi-Fi設備由于使用的是5.8GHz标準的波段,導緻其設備與802.11系列标準下的其他Wi-Fi設備無法兼容,而最終被市場淘汰。
2004年,首款支持Wi-Fi的手機設備上市。
2005年,首款支持Wi-Fi的遊戲設備和數碼相機誕生。
2006年,D-link推出支持802.11g和最新制定的802.11n标準的無線配适器和路由器。
2009年,802.11n标準全面啟用,波段優化至5GHz。
2012年,802.11ac标準2.0草案宣布,初始速度達到1.71Gbps,未來預計達到6.93Gbps……
至此,Wi-Fi技術正式走入了千家萬戶。
04 Wi-Fi技術的未來如今,Wi-Fi在提供千兆級别的數據速率的同時,保證了網絡的穩定性。我們也已經針對不同的場景,通過現行的802.11ac、802.11ad等标準和不同标準下的技術條件,為日常的生活、辦公以及大數據運算等提供了更為方便快捷的服務。
那麼問題來了,随着5G的試運行,Wi-Fi難道不會被淘汰嗎?
如果按照現行的802.11ac、802.11ad等标準, Wi-Fi必定會在5G全面進駐市場之時被淘汰。但是Wi-Fi技術也在更新,早在016年11月和2017年9月,Wi-Fi聯盟便分别提出了第一版和第二版802.11ax标準草案,然而均未能獲得802.11ax工作小組75%以上成員投票認可。目前的第三版,也就是3.0版本草案仍在商讨中,預計會在2019年完成正式标準化,并且投入使用。
802.11ax的技術構成模塊示意圖 圖源:網絡
802.11ax标準(Wi-Fi 6)能在密集用戶環境中将用戶的平均吞吐量相較現在應用的802.11ac、802.11ad等标準提高至少4倍。在技術上更是應用了MU-MIMO(多用戶輸入輸出技術),OFDMA(正交頻分多址技術),1024-QAM(1024-正交幅度調制)等革新技術。從而改善了路由器天線閑置的情況,允許路由器分割天線,獨立地為不同的設備傳輸;把數據分為更細緻的資源塊進行傳輸,實現了傳輸時對網絡更有效率的利用;并且将單條空間流80M帶寬的關聯速率從433Mbps提升到了600.4Mbps,理論最大關聯速率(160M帶寬,8條空間流)從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。
Wi-Fi不會被5G所淘汰的原因,不僅是在技術上Wi-Fi有着同移動網絡一樣的進步,更是因為倆者在本身屬性上的差異,導緻他們在不同場合有着各自的優勢。
Wi-Fi技術,是面向一些人口較為密集的室内場合的局域網。而5G則是大面積覆蓋的廣域網。由于網絡覆蓋範圍的差異性,倆者在不同場所的使用也會有所差别。5G信号頻寬比較寬,無線環境幹淨,幹擾少,網速穩定,無線速率更高。但5G的頻率高,信号傳播時衰減比較大,穿透障礙物過多時,糟糕的信号質量和速度便會接踵而至,而Wi-Fi技術本就是為人口密集場合所配适的無線網絡,在新技術的配合下,他原本因為用戶接入過多的缺點也被消除,想來在人口密集的公共場合,Wi-Fi的表現也一定更為出色。
未來,在802.11ay、802.11ax等尚未發行的标準的幫助下,新一代Wi-Fi技術可以更好的提升公共場合Wi-Fi的使用體驗,在5G技術串聯外部信息的同時,構架出穩定的内部網絡,使互聯網時代正式邁入物聯網,并且可以同步開發原有2.4GHz和5GHz之外的波段,使Wi-Fi擁有更為幹淨的無線環境,從而大大提高Wi-Fi的安全性與高效性。
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