說到WiFi的發展不得不說兩個組織:一是電氣和電子工程師協會(IEEE)另一個則是WiFi 聯盟。電氣和電子工程師協會的全稱是:Institute of Electrical and Electronics Engineers,簡稱IEEE,他將自己定義為“世界上最大的技術專業協會”。IEEE負責開發和維護802.11 無線局域網(WLAN)通信標準,同時還在維護1200多種技術和通信標準。

WiFi 聯盟(WiFi Alliance,簡稱:WFA )是一個由多家企業和組織參與的商業化聯盟。包括了WiFi 生態系統中的多家公司、客戶、運營商和其他組織。該聯盟成立的目的是共同致力于使用基于標準的無線網絡技術實現和促進開放式無線通信技術的發展。


(相關資料圖)

也是就是說, IEEE只負責編寫、規定 WiFi 必須遵守的技術規范的標準。這些標準以文檔的形式發布,但對于制造商而言,不可能會或可能不會將所有的規范都集成到產品中,這會導致各家企業的產品性能、指標參差不齊。而WiFi 聯盟的出現,就是為這些廣泛的規范而制定測試計劃、服務和認證計劃,以推動產品通過驗證以滿足規范要求。通過驗證產品的兼容性并提供預期的性能和功能使這些產品在市場上建立起信任。

IEEE作為標準組織,1990年就成立了802.11工作組來制定無線局域網的相關標準。無線局域網(Wireless Local Area Network,簡稱:WLAN)有廣義和狹義兩種涵義。廣義的WLAN是以各種無線電波如激光、紅外線等無線信道來代替有線局域網中的部分或全部傳輸介質所構成的網絡;狹義的定義是基于IEEE 802.11系列標準,利用高頻無線射頻如2.4GHz或5GHz頻段的無線電磁波作為傳輸介質的無線局域網。

隨著WiFi技術的實現相對簡單、其通信的可靠行、靈活性和以及低成本等優勢,逐漸成為了無線局域網的主流技術標準,WiFi目前也就成了WLAN技術標準的代名詞。

802.11 協議非常多。從1997年至今,平均每年超過2個協議發布。這對于消費者而言則是個災難——毫無意義的一段數字和字母組合很難記住。于是WiFi聯盟提出了新的命名系統,使供應商更容易向消費者表名他們的設備支持哪些標準,服務提供商可以解釋他們的網絡提供什么,用戶也更便于了解哪些產品使用了哪種每種標準。

如第6代WiFi的802.11ax技術被稱為WiFi 6。WiFi 1/2/3/4/5/6對應的都是一版協議,表示的是對協議進行了一次大的補充,或是將全新的通信技術引入到協議中。

WiFi各代的特性與缺點:IEEE 802.11-1997:

特點:傳輸速率達到每秒 1 Mb/s 或 2 Mb/s,并規定了三種可選擇的物理層技術:

以 1 Mbit/s 速度工作的散射紅外線以 1 Mbit/s 或 2 Mbit/s 工作的跳頻擴頻技術以 1 Mbit/s 或 2 Mbit/s 速率工作的直序擴頻技術

后兩種無線電技術通過2.4 GHz工業、科學、醫療(ISM)頻段采用微波進行傳輸。其規定的數據速率是通過紅外(IR) 信號或通過跳頻或直序擴頻 (DSSS) 無線電信號進行傳送。紅外傳輸雖然是標準的一部分但并沒有真正實現。

缺點:由于有太多的傳輸選擇,造成了互操作性差。

IEEE 802.11b(WiFi 1):

特點: 速度大幅提升:數據速率為 11 Mbit/s。并且實現了價格大幅度下降。

缺點: 與同在 2.4 GHz 頻段內工作的其他產品如微波爐、無繩電話、藍牙設備帶來相互干擾的問題。

IEEE 802.11a(WiFi 2):

特點: 首次將5 GHz 頻段放入標準。采用 52 個副載波正交頻分復用 (OFDM)技術,數據速率提升為 54 Mbit/s??垢蓴_性較好。

缺點: 傳輸的有效范圍略低, 802.11a 信號的穿透力不如 802.11b。

2.4G和5G WiFi比較

IEEE 802.11g(WiFi 3):

特點:在2.4 GHz 頻段中工作 使用與 802.11a 相同的基于 OFDM 的傳輸方式,最大傳輸速率為 54 Mbit/s。硬件完全向下兼容 802.11b。

缺點:2.4 GHz 仍然存在干擾問題。如果在 802.11g 網絡中有 802.11b 設備則會明顯降低整個802.11g 網絡的速度。

IEEE 802.11n(WiFi 4):

特點:利用MIMO 多入多出的技術, 并綁定40 MHz 信道, 信道捆綁技術可以將臨近兩個頻段捆綁在一起使用,理論上可以使速率成倍增加,此外,MAC 層增加了幀匯總功能。由此單個流數據速率提升到最高600Mbps,比802.11g的速率提高了10倍。

缺點:信道捆綁技術的缺點也很明顯,信號都會互相產生干擾,爭用頻譜資源。同時,當使用大帶寬進行傳輸時,需要保證其所有需要使用的信道都處于空閑狀態,由于干擾的存在導致會退到較低帶寬,造成信道使用率不高。

IEEE 802.11ac(WiFi 5):

特點:

802.11ac(超高吞吐量或 VHT 標準)采用多用戶MIMO技術(MU-MIMO),允許一個無線接入點在一個時間內使用相同的頻向多個用戶發送數據。MU模式最多支持4個用戶,每個用戶最多支持4條流,流的總署不超過8條。支持更大的帶寬綁定。802.11ac支持綁定4個信道 80MHz的頻寬。支持更高密度的調制,實現最高256-QAM。

缺點:由于5GHz頻段的頻率分配方面各國還有很大的差別,從而導致了高帶寬頻道的可用性和數量的區別。這將顯著增加設備商向全球銷售的設備的生產復雜性。

IEEE 802.11ax(WiFi 6):

特點:

802.11ax,也稱為高效無線網絡(High-Efficiency Wireless-HEW),802.11ax子載波間隔更窄正交頻域復用(OFDM)的符號持續時間更長,在同一信道帶寬內傳輸更多數據的同時,能夠在室外環境和有衰落的場景中提供更好的性能和覆蓋范圍。802.11 ax 同時使用2.4和5GHz 頻段,使得WLAN 設備在這兩個頻段中擁有更高的性能和效率,802.11 ax 任務組定義了新的 6 GHz 頻段。采用基于1024-QAM的新調制方案和編碼集。通過MU-MIMO和正交頻分多址(OFDMA)技術指定下行鏈路和上行鏈路多用戶操作,提升數據速率的同時降低了時延。優化了流量和信道訪問,擁有了更好的電源管理。

缺點:采用5GHz頻段的802.11ax在傳輸距離上只有2.4GHz信號的一半,同時802.11ax的信號覆蓋有效范圍大致和802.11ac差不多。

隨著智能終端的普及以及智能家居、元宇宙、虛擬現實、高清視頻等新應用需求的驅動,對無線局域網的性能要求也不斷提升。無線網絡需滿足用戶更加極致快速的體驗,更加安全、以及更為健壯的整體網絡性能——實現自動部署、自動優化以及自動故障排除。

在物聯網的場景下WiFi技術也面臨來自NB-IoT、LoRa、Zigbee等無線傳輸技術的競爭。WiFi技術相比NB-IoT、LoRa等技術無論在接入終端數量、設備功耗等指標上還是價格降低幅度上均處于不低的地位。

然而與廣域網5G技術形成成了良好的互補。WiFi改善了5G通信在室內場景穿透性差、覆蓋率低、功耗高等問題,5G也改善WiFi 在室外場景下無法實現大量設備遠距傳輸的問題。WiFi技術與廣域網技術的優勢互補長期共存的態勢明顯。

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