Wi-Fi

来自中文百科专业版
跳转至: 导航搜索
Wi-Fi 标识

  Wi-Fi,是一种能够将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi也是Wi-Fi联盟制造商的商标,可做为产品的品牌认证,是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网络设备。基于两套系统的密切相关,也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11标准的同义术语。

  目前,不少智能手机与多数平板电脑都支持Wi-Fi上网。Wi-Fi的最大优点就是传输速度较高,可以达到11Mbps,另外它的有效距离也很长,同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。最初的Wi-Fi是为公众服务而出现的,主要在机场候机室、咖啡店、图书馆等公众集中场所部署,现在,家庭应用、行业应用,如教育、医疗、餐饮娱乐、交通运输等行业,已经逐渐成为Wi-Fi应用的重要方面和运营商重点发力的对象。用户通过Wi-Fi网络,无论是在海拔10,000英尺的高空、飞机上,还是在自家的门厅里,都可以轻松、快捷地发送电子邮件、传输流媒体视频数据、组织国际视频电话会议。

  Wi-Fi这个术语是指无线保真(Wireless Fidelity),类似历史悠久的音频设备分类:长期高保真(1930年开始采用)或Hi-Fi的(1950年开始采用)。即使Wi-Fi联盟本身也经常在新闻稿和文件中使用”无线保真”这个词,Wi-Fi还是出现在ITAA的一个论文中。然而,根据菲尔贝朗格的语句,Wi-Fi术语应该是没有任何意义的。IEEE 802.11第一个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base Station,BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。

  并不是每样符合IEEE 802.11的产品都申请Wi-Fi联盟的认证,相对的缺少Wi-Fi认证的产品并不一定意味着不兼容Wi-Fi设备。

  IEEE 802.11的设备已安装在市面上的许多产品,如个人电脑,游戏机,MP3播放器,智能手机,打印机以及其他周边设备及新笔记本电脑。

  Wi-Fi联盟成立于1999年,当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance(WECA)。在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。

  1999年加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。

  2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。Wi-Fi为制定802.11无线网络的组织,并非代表无线网络。

  Wi-Fi无线上网,目前在大城市比较常用,虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好,数据安全性能比蓝牙差一些,传输质量也有待改进,但传输速度非常快,可以达到54mbps,符合个人和社会信息化的需求。Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户的需要,并且由于发射信号功率低于100mw,低于手机发射功率,所以Wi-Fi上网相对也是最安全健康的。

  关于Wi-Fi的读音 “WiFi”是由“wireless(无线电)”和“fidelity(保真度)”组成,根据英文标准韦伯斯特词典的读音注释,标准发音为/waɪfa/,因为wifi这个单词是两个单词组成的,所以书写形式最好为WI-FI。2012年11月6日,《山东商报》援引山东外事翻译职业学院商务英语教研室主任温颜的说法称,Wi-Fi的发音从语法角度来说,应该为“微费”,因为“这个词是由‘wireless(无线电)’和‘fidelity(保真度)’这两个英语单词组成,但是发音又不能按照这个词的发音来,因为‘WiFi’是一个合成词,应该按照一个单词的语法来发音。”这个词中有两个元音字母“i”,所以应该发短音,故从语法角度讲,发音应是“微费”。这种说法一时在中国大陆网上引起了很大争议。

Wi-Fi的发展现状

中国

  目前,中国Wi-Fi整体市场规模不大,但市场发展速度很快,是全球Wi-Fi的发展热点地区。

  中国Wi-Fi运营市场中,电信运营商是主要的市场主体,2008-2010年,Wi-Fi市场以网络建设为主要特点,运营市场发展较为平稳,保持了40%左右的增长速度。随着网络建设的逐渐完备以及运营商业务推广进行,运营市场将于2011年开始实现55%以上的增长速度。

  中国电信 中国电信的无线宽带用户,可以真正享受到无缝、全覆盖的无线宽带业务。用户在家中,可以享受Wi-Fi高速无线上网;离开家,到达有Wi-Fi网络覆盖的区域,可以享受Wi-Fi高达54 Mb/s的上网速率;没有Wi-Fi覆盖的区域,用户可以选择3G或1X高速上网,实现随时随地享受高速的无线上网服务及相关互联网增值业务。这种服务模式的推出,使中国电信的业务和用户数得到了快速发展。在2010年3月底的业绩发布会上,中国电信董事长兼首席执行官王晓初表示,Wi-Fi业务已有近800万用户。

  中国移动 中国移动为了抑制中国电信“3G+Wi-Fi”的扩展速度,加速了与一些连锁机构的合作。据了解,中国移动与上海统一星巴克咖啡有限公司顺利签署了华东地区的整体合作协议,正式启动华东地区中国移动与统一星巴克的全面合作。江浙沪三省移动公司基于Wi-Fi的无线上网服务将藉此进驻统一星巴克的所有门店。除此以外,中国移动还推出一卡多号(万众)香港Wi-Fi免费上网业务,漫游到香港的中国移动全球通用户只需开通一卡多号(万众)业务,即可在全香港内享受免费的无线Wi-Fi上网。

  中国移动Wi-Fi和3G尚不能自由切换,3G按流量收费,而Wi-Fi按时收费。

  中国联通 重组后的中国联通,其Wi-Fi热点主要来自原中国网通,在北方市场占绝对优势。

英国

  英国电信的Wi-Fi热点建设采取了自建、合作共建、漫游合作以及带宽分享等模式。

  英国电信在本土和爱尔兰自建Wi-Fi开放区,其余的Wi-Fi热点由美国Airpath、法国TeliaSonera等公司建设,他们与英国电信签订漫游协议来提供热点。同时,英国电信开放区按照漫游协议,面向法国Orange公司和英国沃达丰公司等提供接入服务。

  同时,英国电信与国际无线宽带联盟(WBA)会员进行合作,包括日本NTT、法国Orange、瑞士移动、意大利电信、澳大利亚Telstra、马来西亚Maxis、新加坡Starhub、瑞典TeliaHomerun、芬兰SoneraHomerun等公司签订了WiFi国际漫游协议。另外英国电信与分设在美国、德国、荷兰和捷克的T-Mobile也签有漫游协议。

法国

  法国Wi-Fi热点主要由移动电信运营商兴建,作为移动网络的补充,主要由Orange、SFR和VG电信等公司建设。Orange与SFR和VG电信之间签订使用协议,可相互使用Wi-Fi热点。此外,Orange还与其他国家运营商签订了热点使用协议。

  同时为保证Wi-Fi的服务质量,Orange,VG电信和SFR建立了成立无线连接协会,加入的会员有11个主要运营商,协会制定了统一的业务标准、安全标准和最低限度的服务水平,达标的运营商被授予协会的认证标志。目前全法国有1.6万个热点加入了该协会。

历史

  Wi-Fi是IEEE定义的无线网技术,在1999年IEEE官方定义802.11标准的时候,IEEE选择并认定了CSIRO发明的无线网技术是世界上最好的无线网技术,因此CSIRO的无线网技术标准,就成为了现在Wi-Fi的核心技术标准。

  Wi-Fi技术由澳大利亚政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。( US Patent Number 5,487,069)

  发明人是悉尼大学工程系毕业生Dr John O'Sullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组。

  IEEE曾请求澳洲政府其放弃其Wi-Fi专利让世界免费使用Wi-Fi技术,但遭到拒绝。

  澳大利亚政府随后在美国通过官司胜诉或庭外和解,收取了世界上几乎所有电器电信公司(包括苹果,英特尔,联想,戴尔,AT&T,索尼,东芝,微软,宏碁,华硕,等等)的专利使用费。现在我们每购买一台含有Wi-Fi技术的电子设备的时候,我们所付的价钱就包含了交给澳洲政府的Wi-Fi专利使用费。

  现在全球每天估计会有30亿台电子设备使用Wi-Fi技术,而到2013年底CSIRO的无线网专利过期之后,这个数字预计会增加到50亿。

  Wi-Fi被澳洲媒体誉为澳洲有史以来最重要的科技发明,其发明人John O'Sullivan被澳洲媒体称为”Wi-Fi之父“并获得了澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉,其中包括最近欧盟机构,欧洲专利局,European Patent Office (EPO),颁发的European Inventor Award 2012 ,2012年欧洲发明者大奖。

运作原理

  Wi-Fi的设置至少需要一个Access Point(ap)和一个或一个以上的client(hi)。AP每100ms将SSID(Service Set Identifier)经由beacons(信号台)分组广播一次,beacons分组的传输速率是1 Mbit/s,并且长度相当的短,所以这个广播动作对网络性能的影响不大。因为Wi-Fi规定的最低传输速率是1 Mbit/s,所以确保所有的Wi-Fi client端都能收到这个SSID广播分组,client可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连接。用户可以设置要连接到哪一个SSID。Wi-Fi系统总是对客户端开放其连接标准,并支持漫游,这就是Wi-Fi的好处。但亦意味着,一个无线适配器有可能在性能上优于其他的适配器。由于Wi-Fi通过空气传送信号,所以和非交换以太网有相同的特点。 近两年,出现一种WIFI over cable的新方案。此方案属于EOC(ethernet over cable)中的一种技术。通过将2.4G wifi射频降频后在cable中传输。此种方案已经在中国小范围内试商用。

802.11标准和补充

  802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHz频道)。

  802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz频道)。

  802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,2.4GHz频道)。


  下列熟知的的标准于2007年收录在802.11

  802.11c,符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MAC Layer Bridging)。

  802.11d,根据各国无线电规定做的调整。

  802.11e,对服务等级(Quality of Service, QoS)的支持。 Clause 9

  802.11f,基站的互连性(Interoperability)。

  802.11g,物理层补充(54Mbit/s,2.4GHz频道)。 Clause 18

  802.11h,DFS /TPC,信道(5GHz频段)。

  802.11i,安全和鉴权(Authentication)方面的补充。 Clause 8


  2008年以后的标准

  802.11k,

  802.11n,2009年,导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit信道宽度(HT40)技术,基本上是802.11a/g的延伸版。

  802.11r,

  802.11t,

  802.11u,

  802.11v

  802.11w,

  802.11z,


  2011年以后的标准

  802.11ac,物理层补充(1×1 MIMO,433Mbit/s,5GHz频道),80Mbit信道宽度。


  除了上面的IEEE标准,另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术,通过PBCC技术(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准,而是一项产权私有的技术(产权属于美国德州仪器,Texas Instruments)。也有一些被称为802.11g+的技术,在IEEE 802.11g的基础上提供108Mbit/s的传输速率,跟802.11b+一样,同样是非标准技术,由无线网络芯片生产商Atheros所提倡的则为SuperG。

用途

网络链接

  具Wi-Fi功能的设备:如个人电脑,游戏机,智能手机或数字音频播放器可以从范围内的无线网络连接到网络。其覆盖范围的一个或多个(互联)接入点–称之为热点 - 可以组成一个面积小到几间房间,或大如许多平方英里。覆盖的面积较大,可能取决于接入点的一组重叠的覆盖范围。Wi-Fi技术已被用于无线网状网络,例如,在伦敦,英国。除私人家庭和办公室使用外,Wi-Fi无线网络还可以提供公众访问的热点免费使用或各种商业服务。

  组织和企业:比如机场,酒店,餐馆等经常提供给来访者免费的热点,以吸引或协助客户。商家会依爱好者或希望提供服务,甚至以促进企业在某些领域有时会提供免费的Wi-Fi接入。目前在中国,许多大型的酒店和商场的内部,一般都会覆盖有免费开锁的Wi-Fi热点供来访者登录互联网。Wi-Fi的(Muni - Fi)的项目已经开始截止至2008年已超过300个城市参与。2010年捷克已有1150家Wi-Fi网服务供应商。

  路由器,结合了数字用户线调制解调器或电缆调制解调器和Wi-Fi接入点,通常设置在家庭房屋、酒店客房或其他场所,可以提供互联网接入和互联网络的所有设备连接(无线或有线)。但因为家用无线路由器的功率较小,所以其信号覆盖范围、信号强度也很小。随着MiFi和WiBro(便携式Wi-Fi路由器)的出现可以很容易地创建他们自己的Wi-Fi热点通过电信网络连接到网络。现在,许多移动电话(智能手机)也可以充当一个小型的无线路由器,供周围的设备接入互联网。例如:iPhone、Android、Symbian和WinMo。

  也可以使用ad - hoc模式为客户端到客户端连接Wi-Fi设备,无需路由器。Wi-Fi无线连接的地方,也含盖了浴室,厨房和花园棚屋使网络无所不在。

城市的Wi-Fi覆盖

  在21世纪初期,世界各地许多城市宣布,计划全市范围的Wi-Fi网络。这被证明是比最初发起人设想的更为困难,结果,大多数的这些项目取消或无限期搁置。但是有几个是成功的,例如在2005年,美国加州Sunnyvale,成为第一个在美国的城市,提供全市免费无线网络连接。2010年5月,伦敦市长鲍里斯·约翰逊承诺Wi – Fi的普及,到2012年。无论是伦敦金融城,或伊斯灵顿已经有广泛的室外Wi-Fi覆盖全球已建和建造中的Wi-Fi城市已经超过500个,其中覆盖率最高者为台北市,其已达到全市已有4000个无线访问点(AP, Access Point),未来将至10000个,覆盖率达到90%,全球主要的城市多已有Wi-Fi技术,如伦敦、纽约、台北、香港、新加坡、汉堡、巴黎、华盛顿、上海等。杭州市于2012年10月30日免费向市民和游客开放WiFi,成为中国大陆首个免费开放WiFi的城市,免费WiFi覆盖杭州主城区220平方公里的面积(以室外为主,商场、咖啡馆、居民区等地暂不能使用),有2000个站点,主要面向手机和平板电脑[1]。

校园的Wi-Fi覆盖

  卡内基美隆大学于1994年在其匹兹堡校区创建了世界上第一个无线网络,比起源于1999年的Wi-Fi品牌还要早。现在大多数校园已具无线上网。在台湾的许多大学图书馆内,也专门设有有免费Wi-Fi热点,提供给学生使用。2000年,费城德雷克塞尔大学创造了历史,成为美国第一个提供完全校园无线网络覆盖的主要大学。

电脑对电脑直接通信

  Wi-Fi无线通信也可以直接不需通过接入点传出从一台电脑到另一台。这就是所谓的Ad - hoc模式的Wi-Fi传输。这种无线ad - hoc网络模式已经证明多人的欢迎,掌上游戏机,如任天堂的DS,数码相机和其它消费电子设备。同样,Wi-Fi联盟推动一个新的发现和安全的方法规范称为Wi-Fi Direct 直接进行文件传输和媒体共享

技术简述

网络成员和结构

  站点(Station) 网络最基本的组成部分。

  基本服务单元(Basic Service Set,BSS) 网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的联结(associate)到基本服务单元中。

  分配系统(Distribution System,DS) 分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介(Medium)逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的,尽管它们物理上可能会是同一个媒介,例如同一个无线频段。

  接入点(Access Point,AP) 接入点即有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能。

  扩展服务单元(Extended Service Set,ESS) 由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上,并非物理上的──不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。

  关口(Portal) 也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。

  有3种媒介,站点使用的无线的媒介,分配系统使用的媒介,以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重迭。IEEE 802.11只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。

  IEEE802.11没有具体定义分配系统,只是定义了分配系统应该提供的服务(Service)。整个无线局域网定义了9种服务:

  5种服务属于分配系统的任务 分别为,联接(Association)、结束联接(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再联接(Reassociation)。

  4种服务属于站点的任务 分别为,鉴权(Authentication)、结束鉴权(Deauthentication)、隐私(Privacy)、MAC数据传输(MSDU delivery)。

Wi-Fi认证

  Wi-Fi技术创建在IEEE 802.11标准上。

  但IEEE开发和出版这些标准,却不测试符合他们的设备。非盈利性的Wi-Fi联盟成立于1999年,以填补这一段空白 - 创建和运行标准,互操作性与兼容性,并推动无线局域网技术。

  至2009年截止Wi-Fi联盟超过300多家来自世界各地公司合厂家拥有会员,其产品通过认证过程中,有权标明这些产品Wi-Fi标志。

  认证过程具体来说是否符合IEEE 802.11无线标准的规定,以及WPA和WPA2安全标准,以及EAP的认证标准。

  认证时可以选择包括测试IEEE 802.11的标准草案,与蜂窝电话技术交互设备的融合或有关安全和功能设置,多媒体,和省电。

  目前Wi-Fi联盟所公布的认证种类有:

  WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的单模、双模或双频的产品所创建的测试程序。内容包含通信协定的验证、无线网络安全性机制的验证,以及网络传输表现与兼容性测试。

  WMM(Wi-Fi MultiMedia):当影音多媒体通过无线网络的传递时,要如何验证其带宽保证的机制是否正常运作在不同的无线网络设备及不同的安全性设置上是WMM测试的目的。

  WMM Power Save:在影音多媒体通过无线网络的传递时,如何通过管理无线网络设备的待命时间来延长电池寿命,并且不影响其功能性,可以通过WMM Power Save的测试来验证。

  WPS(Wi-Fi Protected Setup):这是一个2007年年初才发布的认证,目的是让消费者可以通过更简单的方式来设置无线网络设备,并且保证有一定的安全性。目前WPS允许通过Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication Contactless Token Config(NFC)的方式来设置无线网络设备。

  ASD(Application Specific Device):这是针对除了无线网络访问点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络设备,例如DVD播放器、投影机、打印机等等。

  CWG(Converged Wireless Group):主要是针对Wi-Fi mobile converged devices的RF部分测量的测试程序。

  Wi-Fi Direct

  还有一种加密方式为802.1x用户认证机制,但目前兼容性不高(注意x在此为小写)