Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/），又称“无线热点”或“无线网络”，是Wi-Fi联盟的商标，一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。

Wi-Fi产品经由Wi-Fi联盟的一家独立授权测试实验室进行严格测试，产品成功通过测试后，授予制造商或销售商使用Wi-Fi标志、Wi-Fi CERTIFIED标志和相关商标，Wi-Fi联盟使用术语“Wi-Fi CERTIFIED”来称呼这类通过认证的产品。认证（Certification）意味着产品与在相同频段内运行的其他Wi-Fi CERTIFIED设备具有互操作性。

由来

Wi-Fi这个术语被人们普遍误以为是指无线保真（Wireless Fidelity）[5]，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（1950年开始采用）。即便是Wi-Fi联盟本身也经常在新闻稿和文件中使用“Wireless Fidelity”这个词，Wi-Fi还出现在ITAA的一个论文中。事实上，Wi-Fi一词是没有任何意义，也没有全写的。

1999年，几家富有远见的公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA），其目标是使用一种新的无线网络技术，无论品牌如何，都能带来最佳的用户体验。在2000年，该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称，并宣布了正式名称：Wi-Fi Alliance。

历史

• 1971年

夏威夷大学创建了无线分组数据网络ALOHAnet，该网络以UHF（超高频）无线电波运行。

• 1985年

联邦通信委员会（FCC）开放了无线频谱的ISM（工业，科学和医学）频段，开放的频段包括：915 MHz，2.4GHz和5.8GHz。

• 1988年

NCR开始基于直接序列扩频的WLAN产品开发。

• 1990年

成立IEEE 802.11工作组。 NCR发布915 MHz的WaveLAN，提供2 Mbps速率。

• 1991年

WLAN标准要求在IEEE 802.11工作组中达成一致。 欧洲研究委员会（ERC）将2.4 GHz ISM频段分配给WLAN使用。

• 1993年

AT＆T发布2.4 GHz的WaveLAN，提供2 Mbps速率。 IEEE 802.11从NCR，Symbol Technologies和Xircom的提案中选择了MAC协议的基础。 AT＆T在卡内基梅隆大学完成了WaveLAN的首次大规模安装。

• 1994年

由国家科学基金会资助，卡内基梅隆大学的Alex Hills博士于1993年构思的无线研究计划“Wireless Andrew”开始实施，最初覆盖了校园内的7座建筑物, 后来扩展到了校园中所有的学术和行政大楼。 [10] [11]

• 1995年

Wayport首次部署“热点（hotspots）”。

• 1997年

IEEE 802.11标准的第一个版本IEEE 802.11-1997发布，提供最高2 Mbps的链接速度。

• 1999年

六家技术公司成立了无线以太网兼容性联盟（WECA），致力于通用兼容性和优质用户体验。

• 1999年-2000年

IEEE 802.11的第一个修订版IEEE 802.11-1999于1999年8月10日发布，并成为ISO标准ISO/IEC 8802–11:1999。[8]两个修正案IEEE 802.11a-1999于1999年12月30日正式发布，IEEE 802.11b-1999于2000年1月20日发布。[14]802.11b在2.4GHz频段上提供最高11 Mbps的链接速度，获取了市场成功。802.11a将正交频分复用（OFDM）引入802.11，使用5GHz频段提供最高54 Mbps的速率，但由于工作频段不同，新设备想要利用802.11a提供的高速率又要与庞大的802.11b设备基础保持向后兼容性会增加成本，且在1999年-2000年期间，美国非军事使用的5 GHz频段仅限于部分信道，故而802.11a未能流行开来。

• 2000年

无线以太网兼容性联盟（WECA）更名Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance，缩写WFA），并引入术语“Wi-Fi”。第一款Wi-Fi CERTIFIED产品发布。

• 2003年

IEEE 802.11g-2003修正案发布，将正交频分复用（OFDM）应用到2.4GHz频段上，提供最高54 Mbps的速率，并与802.11b保持向后兼容性和互操作性，802.11g在市场上获取了成功。Broadcom在IEEE 802.11g修正案发布之前发布了基于802.11g标准草案的芯片，为后来行业参与者基于标准草案抢先发布产品进入市场的行为开创了先例。 世界无线电大会在5GHz频段为无线接入系统分配了额外的455 MHz频谱。 为应对Wi-Fi网络暴露出来的安全性问题，Wi-Fi联盟基于IEEE 802.11i标准草案推出Wi-Fi Protected Access（WPA）认证作为过渡。

• 2004年

IEEE 802.11i-2004修正案发布，Wi-Fi联盟开启Wi-Fi CERTIFIED WPA2认证以增强Wi-Fi安全性。 Wi-Fi联盟基于IEEE 802.11e标准草案推出Wi-Fi CERTIFIED WMM认证，在Wi‑Fi网络中增加了服务质量（QoS）功能。

• 2005年

IEEE 802.11e-2005修正案发布，为802.11带了服务质量（QoS）增强功能，Wi-Fi联盟推出Wi-Fi CERTIFIED WMM-Power Save认证，用以改善移动设备的电池寿命并提高通过Wi-Fi网络传输语音调用的效率。 “Wi-Fi”被韦氏大学词典（Merriam-Webster's Collegiate Dictionary）收录。

• 2007年

鉴于2005年至2006年期间市场参与者抢先推出所谓“pre-n”或“draft-n”产品，IEEE采取非常规措施将2007年初形成的IEEE 802.11n草案D2.0公开发布，Wi-Fi联盟基于草案D2.0在2007年6月开启Wi-Fi CERTIFIED 802.11n draft 2.0认证计划，以确保在802.11n标准获批之前发布的产品具有互操作性。

• 2009年

IEEE 802.11n-2009修正案发布，为802.11引入MIMO技术，该技术允许更多的天线创建更多的数据流，最大传输速率可达600 Mbps。 Wi-Fi联盟开启Wi-Fi CERTIFIED n认证计划，更新了Wi-Fi CERTIFIED n标志，以Wi-Fi CERTIFIED标志左边字母的变化表明与802.11 a/b/g产品的向后兼容性。

• 2013年

Wi-Fi CERTIFIED ac认证打破了千兆速率屏障。

• 2018年

Wi-Fi联盟引入Wi-Fi 6，Wi-Fi 5和Wi-Fi 4行业命名。 WPA3继续Wi-Fi安全演进。

• 2019年

Wi-Fi CERTIFIED 6开创了Wi-Fi新时代。

世代

Wi-Fi基于IEEE 802.11标准，Wi-Fi联盟在2018年发起"Generational Wi-Fi"营销计划，基于主要的Wi-Fi技术（PHY）版本，引入了对消费者友好的Wi-Fi世代名称（Wi-Fi generation names），格式为“Wi-Fi”后跟一个整数，并鼓励采用世代名称作为行业术语。世代名称不影响以前的认证程序名称，对于以前的认证程序（例如Wi-Fi CERTIFIED ac或更早的程序），继续使用原始认证程序名称。Wi-Fi联盟没有为Wi-Fi 4之前的Wi-Fi世代分配新名称。

• 第一代 基于IEEE 802.11原始标准，2.4GHz工作频段，最高速率2 Mbit/s。
• 第二代 基于IEEE 802.11b，2.4GHz工作频段，最高速率11 Mbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED b”。
• 第三代 基于IEEE 802.11a，5GHz工作频段，最高速率54 Mbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED a”。基于IEEE 802.11g，2.4GHz工作频段，最高速率54 Mbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED g”。
• 第四代 基于IEEE 802.11n，世代名称Wi-Fi 4，信道宽度20MHz、40MHz，2.4GHz和5GHz频段，最高4条空间流，最大副载波调制64-QAM，最高速率600 Mbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED n”。
• 第五代 基于IEEE 802.11ac，世代名称Wi-Fi 5，信道宽度20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，5GHz频段，最高8条空间流，最大副载波调制256-QAM，最高速率6.9 Gbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED ac”。
• 第六代 基于IEEE 802.11ax，世代名称Wi-Fi 6，信道宽度20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，2.4GHz和5GHz频段，最高8条空间流，最大副载波调制1024-QAM，最高速率9.6 Gbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED 6”。

与IEEE 802.11区别

Wi-Fi与IEEE 802.11常常被混淆，两者的区别可以概述为IEEE 802.11是一种无线局域网标准，而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种实现。IEEE 802.11标准中制定了多个物理层(PHY)规范，产品实现除了Wi-Fi，还有WiGig，WiGig联盟并入Wi-Fi联盟后，被定义为Wi-Fi的扩展推出了Wi-Fi CERTIFIED WiGig认证计划。在这两类范围以外还有两个区别明显的的物理层规范TVHT PHY和S1G PHY，工作在1 GHz以下频段。市场上有基于TVHT PHY的"Super Wi-Fi"，工作在电视空白频段。Wi-Fi联盟曾就此发表声明，由于其无法与Wi-Fi设备互操作，不鼓励使用诸如“Super Wi-Fi”之类易于混淆的名称，也还没有工作于电视空白频段的Wi-Fi技术。

WLAN信道列表

2.4 GHz WiFi 频道与带宽示意图

2.4 GHz WiFi 频段示意图

• 2.4 GHz 频段范围内有每隔 5 MHz 分隔的频道14个（除了第14频道与第13频道相隔了 12 MHz）。
• 需要注意的是，802.11g/n 不可能保证 OFDM 调制中完全不重叠频道的数量。

Wi-Fi在全球各地的频率分配和操作限制并不相同。 台湾、美国所用的标准在2.4 GHz频带有11个频道，

欧洲大部分地区有另外的2个频道，即13个频道（1-11 v.s 1-13），

日本还要追加一个（1-14）。

这造成混乱现象：一个Wi-Fi信号在2.4 GHz频段实际上占用五个频道，两个频道编号之差大于5的频道，如2和7，不会发生频道重叠，因此在美国只有3个非重叠频道：1、6、11。在欧洲有三个或四个非重叠频道：1、6、13或1、5、9、13。Effective Isotropic Radiated Power（EIRP）在欧盟被限制为20 dBm的（100mW）。

頻道列表

很多国家都有法律规管这些频道的使用，例如在一定频率范围内的最大功率电平等。网络运营商应咨询当地主管部门，因为这些规定可能会过时，世界上绝大多数国家都允许不需要申请许可证使用第1频道到第13频道：

頻道	頻率 (MHz)	北美地区	日本	巴西	大部分国家
1	2412	是	是	是	是
2	2417	是	是	是	是
3	2422	是	是	是	是
4	2427	是	是	是	是
5	2432	是	是	是	是
6	2437	是	是	是	是
7	2442	是	是	是	是
8	2447	是	是	是	是
9	2452	是	是	是	是
10	2457	是	是	是	是
11	2462	是	是	是	是
12	2467	否	是	否	是
13	2472	否	是	否	是
14	2484	否	只能使用 802.11b	否	否

^A 实际上在美国是允许第12频道和第13频道在低功率的条件下使用的，而只要在 2400 MHz 到 2483.5 MHz 频率范围内[7]带宽小于 50-dB 在美国是允许使用扩频调制通讯的，这个范围实质上就包括了第12频道和第13频道。美国联邦通信委员会（FCC）的文件澄清，只有第14频道的低功率发射机和低增益天线是不被允许的，第12频道和第13频道则可以[8]。然而，第12频道和第13频道通常不会使用，这是因为 2483.5 MHz 到 2500 MHz 需要避免在任何潜在的原因下干扰相邻的正在合法使用的频段[9][10]。在加拿大前12个频道在全功率下都可供使用，而其它的频道的发射功率则受限。

^B 在日本，14频道只能使用 DSSS 和 CCK 调制模式，不能使用 OFDM 模式（802.11g 所使用的调制方式）(IEEE 802.11-2007 §19.4.2)。