WiFi

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WiFi(Wireless Fidelity：无线网络技术、IEEE 802．11b标准)

　　WiFi全称Wireless Fidelity，又称802．11b标准，它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802．11DSSS设备兼容。

　　WiFi是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)拥有，目的是改善基于IEEE 802．11标准的无线网络产品之间的互通性。Wi-Fi联盟成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance(WECA)，2002年10月正式改名为Wi-Fi Alliance。

　　1.WiFi技术发展现状

　　WiFi第—个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的2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。2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BS(Base Station)或访问点AP(Aceess Point)的协调下进行。

　　1999年增加了2个补充版本：802．11a定义了在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54 Mbit／s的物理层；802．11b定义了在2．4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11 Mbit／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标准起名为AirPort。1999年工业界成立了WiFi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。

　　802．1 l标准及补充标准的制定情况如下：802．11，原始标准(2Mbit／s工作在2．4GHz)；802．11a，物理层补充(54Mbit／s工作在5GHz)；802．11b，物理层补充(11Mbit／s工作在2．4GHz)；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所做的调整；802．11e，对服务等级QoS(Quality of Service)的支持；802．11f基站的互连性(Interoperability)；802．11g，物理层补充(54Mbit／s工作在2．4GHz)；802．11h，无线覆盖半径的调整，室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)；802．11i，安全和鉴权(Authentifieation)方面的补充；802．11n，导入多重输入输出MIMO)技术，基本上是802.11a的延伸版。

　　除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE802．11b+的技术，通过PBCC技术(PacketBinary Convolutional Code)在IEEE802．11b(2．4GH颇段)基础上提供22Mbit／s的数据传输速率。事实上这并不是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802．1 lg+的技术，在IEEE802．11g的基础上提供108Mbit／s的传输速率，与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。

　　WiFi技术突出的优势在于：较广的局域网覆盖范围：WiFi的覆盖半径可达100米左右，相比于蓝牙技术覆盖范围较广，可以覆盖整栋办公大楼；传输速度快：WiFi技术传输速度非常快，可以达到llmbps(802．11b)或者54mbps(802．11a)，适合高速数据传输的业务；无须布线：WiFi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。在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网；健康安全：IEEE802．11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60～70毫瓦，而手机的发射功率约200毫瓦—1瓦间，手持式对讲机高达5瓦。与后者相比，WiFi产品的辐射更小。

　　2.WiFi产品及应用情况

　　wiFi技术自从诞生以来，已经走过了十几年的历程，其间经历过高潮，也经历了寒冬，现在WiFi正在逐步的成为生活的时尚名词，应用也越来越广泛。

　　WiFi首先在笔记本电脑中顽强地站稳了脚跟，笔记本电脑快速上升的保有量和移动办公模式的逐渐深入人心奠定了WiFi进一步流行的基调。而之前在英特尔、IBM、AT&T等众多UT和电信运营商的努力下，WiFi在全球机场、酒店、咖啡馆等场所已经拥有超过l万个公共热点。尽管以目前的情况，希望通过公共服务来盈利还不够现实，但这些热点的存在无疑对WiFi的推广起到了至关重要的作用。

　　国外的Skype、D-LINK以及国内的UT斯达康、多普达等公司已经推出了自己的WiFi手机。另外从PDA、游戏机到录音播放器、数码相机等大量的数码产品也采用了WiFi的技术。随着这些产品的面世，WiFi的玩家也迅速增加，更多的功能和应用也在厂家和玩家的手中诞生。像WiFi家庭安全监控功能、WiFi信息交流功能、wiFi游戏功能等被厂家和玩家大量的发掘，日本的任天堂甚至正在针对WiFi设备开发更多兼容的游戏。

　　以Skype为代表的VoIP软件运行的平台不仅可运行在Windows操作系统，还可在Linux、Mac OS、Pocket PC等平台下使用，由此Skype可以扩展或集成到更多的移动终端，例如支持嵌入式Linux、Symbian等智能平台的操作系统。也正是这样，目前市场上一些厂家已推出了特色各异的WiFi电话。2005年第一季度美国UT斯达康就开始供应采用2．4GHz频段802．11b通信方式的手机F1000；2006年暑期，Belkin、Edgecore、Netgeat和SMC 4家网络大厂均证实已推出预装Skype软件的WiFi电话。除此以外，飞利浦、华硕等重量级厂家也推出了Skype专用手机产品，以华硕即将推出的Skype专用电话为例。此外，还有其他集成有WiFi功能的智能手机或PDA，如诺基亚、三星、摩托罗拉、多普达等产品都具备或可具备类似的功能。

　　目前在wiFi且艮务比较多的地方，主要在机场、体育场、酒店等热点地区，但从实际的效果来看，用户对此项业务的需求量并不大。导致需求不大的原因除了安全因素之外，还有使用不方便和实际需求不足的原因。另外，真正需要随时随地进行宽带无线上网的人很少，除了少数商务旅行者需要实时与办公室进行网络联系之外，其他大多数人都会找个更合适的地方上网。最近中国移动的—份报告显示，目前使用中国移动WLAN网络的人员90％以上为公司内部员工，真正的客户数量很少。此外，从当前WiFi技术的应用看，其中热点公共接人在运营商的推动下发展较快，但用户数少并缺乏有效的盈利模式，使WiFi呈现虚热现象。所以，WiFi通然是通信业中发展的新亮点，但主要应定位于现有通信系统的补充。如果炒作过热，面对相对狭小的市场可能出现投资过度和资源闲置的状况。据报道，在美国T-Mobile移动通讯公司经营的遍布2000多家星巴克咖啡厅的“热点”网络，平均每天只有不到两个人使用，而运营商为此每个月就要花费数百美元。

　　另外目前公共接入服务的应用，除了上网、接收Email等既有应用之外，并未出现对使用者而言具有独占性、迫切性、必要性的应用服务，令消费者产生新的使用需求，这也是它难以大量吸引用户族群的原因。

　　3.WiFi与WlMax、3G的关系

　　WiFi、WiMax、3G都属于宽带无线技术，由于各自的技术特点，其技术的侧重点各有不同，以下分别对WiFi与WiMax的关系、WiFi与3G的关系进行比较说明。

　　WiFi与WiMax的关系：两者不属于同一个范畴，WiFi是无线局域网的标准IEEE 802．11x相关的互操作性组织，而wiMax则是无线城域网的标准IEEE 802．16x相关的互操作性组织。WiFi主要作为无线局域网范畴使用，而WiMax主要作为无线城域网范畴使用，两者存在互补关系，不存在替代关系。可以认为Wi喊合在城市室内使用，而wiMax更适合在城市室外使用。两者的比较如表所示。

　　WiFi与3G的关系：对于WiFi和3G的关系，从覆盖区域、速率能力、基本业务类别、可移动速率、前向扩展演进走向等多方面综合分析，都可以得出3G与WiFi是一种优良的互补组合，不是正面竞争关系。3G和WiFi的比较如表。

　　从以上比较可以看出WiFi讨支术更倾向于对有线局域网的替代，同时可以在一定范围内达到对3G网络的补充，承载低移动性的高速数据业务。

　　(1)无线电波的覆盖范围广。基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50 in约合15 m，而WiFi的半径则可达300 in约合100 m，在整栋大楼中也可使用。

　　(2)虽然WiFi技术传输的无线通信质量不是最好，其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11 Mbps。

　　(3)厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所即可。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100m的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。

　　根据无线网卡使用的标准不同，WiFi速度也有所不同。其中IEEE802．1lb最高为11 Mbps(部分厂商在设备配套的情况下可以达到22 Mbps)，IEEE 802．1la为54 Mbps、IEEE 802．1lg也是54 Mbps。

　　WiFi是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

　　wirelessb／g表示网卡的型号，按照其速度与技术的新旧可分为IEEE 802．1la、IEEE 802．1lb和IEEE 802．1lg。WiFi代表了“无线保真”，指具有完全兼容性的IEEE 802．11标准IEEE 802．1lb子集，它使用开放的2．4 GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11 Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5．5 Mbps、2 Mbps和1 Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300 m，室内有障碍的情况下最大100 m，是目前使用最多的传输协议。它与有线网络相较之下，有许多优点：

　　1．无需布线

　　WiFi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，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

　　2．健康安全

　　IEEE 802．11规定的发射功率不可超过100 mW，实际发射功率约60～70 mW，这是一个什么样的概念呢?手机的发射功率约为200 mW～1 W，手持式对讲机高达5 W，而且无线网络使用方式并非如手机一般直接接触人体，因此是相对安全的。

　　3．WiFi组建方法

　　一般来说，架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为Access Point的简称，一般翻译为“无线访问节点”或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。

　　有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。

　　4．长距离工作

　　别看无线WiFi工作距离不大，在网络建设完备的情况下，IEEE 802．1lb的真实工作距离可以达到100 m以上，而且解决了高速移动时数据纠错问题、误码问题，WiFi设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证也都得到了很好的解决。

　　近两年无线AP的数量呈迅猛的增长趋势，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。目前，除了在一些公共场所有AP之外，国外已经有以无线标准来建设城域网的先例，因此，WiFi的无线地位将会日益牢固。

　　WiFi是目前无线接入的主流标准，在Intei的强力支持下，已经有了全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的IEEE 802．11x标准，WiMAX就是使用的IEEE 802．16x规范。

　　与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或无线城域网是质的变革，而且现有设备仍能得到支持。

　　总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力。虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。

　　1．高速有线接入技术的补充

　　目前，有线接入技术主要包括以太网、XDSL等。WiFi技术作为高速有线接入技术的补充，具有为可移动性、价格低廉的优点。WiFi技术广泛应用于有线接入需无线延伸的领域，如临时会场等。由于数据速率、覆盖范围和可靠性的差异，WiFi技术在宽带应用上将作为高速有线接入技术的补充。

　　而关键技术无疑决定着WiFi的补充力度。现在OFDM、MIMO(多入多出)、智能天线和软件无线电等，都开始应用到无线局域网中以提升WiFi性能，比如说IEEE 802．1ln计划采用MIMO与OFDM相结合，使数据速率成倍提高。另外，天线及传输技术的改进使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几千米。

　　2．蜂窝移动通信的补充

　　WiFi技术的次要定位是作为蜂窝移动通信的补充。蜂窝移动通信可以提供广覆盖、高移动性和中低等数据传输速率，它可以利用WiFi高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足。而WiFi不仅可利用蜂窝移动通信网络完善的鉴权与计费机制，而且可结合蜂窝移动通信网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就可实现WiFi与蜂窝移动通信的融合。

　　3．WiFi是现有通信系统的补充

　　无线接入技术主要包括IEEE 802．11、IEEE 802．15、IEEE 802．16和IEEE 802．20标准，分别指WLAN、无线个域网WPAN(蓝牙与UWB)、无线城域网WMAN(WIMAX)和宽带移动接入WBMA等。一般地说，WPAN提供超近距离的无线高数据传输速率连接；WMAN提供城域覆盖和高数据传输速率；WBMA提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；WiFi则可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率。

　　WiFi连接点的网络成员和结构

　　(1)站点(Station)：网络最基本的组成部分。

　　(2)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，站点可以动态地连接(associate)到基本服务单元中。

　　(3)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。

　　(4)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。

　　(5)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。

　　(6)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他网络联系起来。

　　这里有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他局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重叠。

　　IEEE 802．11只负责在站点使用的无线的媒介上寻址(Addressing)。分配系统和其他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，其中：

　　5种服务属于分配系统的任务，分别为：连接(Association)、结束连接(Disassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再连接(Resuscitation)。

　　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)。

　　目前，WiFi联盟所公布的认证种类有：

　　(1)WPA／WPA2：WPA／WPA2是基于IEEE 802．11a、IEEE 802．11b、IEEE 802．11g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序。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相容性测试。

　　(2)WMM(WiFi Multi Media)：当影音多媒体透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装置及不同的安全性设定上是WMM测试的目的。

　　(3)WMM Power Save：在影音多媒体透过无线网络的传递时，如何透过管理无线网络装置的待命时间来延长电池寿命，并且不影响其功能性，可以透过WMM Power Save的测试来验证。

　　(4)WPS(WiFi Protected Setup)：2007年年初才发布的认证，目的是让消费者可以透过更简单的方式来设定无线网络装置，并且保证有一定的安全性。目前WPS允许透过Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication Contactless Token Config(NFC)的方式来设定无线网络装置。

　　(5)ASD(Application Specific Device)：这是针对除了无线网络存取点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络装置，如DVD播放器、投影机、打印机等。

　　(6)CWG(Converged Wireless Group)：主要是针对WiFi Mobile Converged Devices的RF部分测量的测试程序。

　　WiFi可以归结为两大体制，就是“胖”AP(FAT AP)体制和“瘦”AP(FIT AP)体制。

　　所谓“胖”AP，就是传统的无线WiFi网络，没有集中治理的控制器设备，所有的AP都是通过交换机连接，每个AP单独负担RF、通信、身份验证、加密等工作，因此需要对每一个AP进行独立配置，难以实现全局的统一治理和集中的RF、接入和安全策略设置。在基于无线控制器的新型解决方案中，所有的AP都减肥了(Fit AP)，每个AP只单独负责RF和通信的工作，其作用就是一个简单的，基于硬件的RF底层传感设备，所有Fit AP接收到的RF信号，经过802．11编码之后，随即通过不同厂商签订的加密隧道协议穿过以太网络并传送到无线控制器，进而由无线控制器集中对编码流进行加密、验证、安全控制等更高层次的工作。因此，基于Fit AP和无线控制器的无线网络解决方案，具有统一治理的特性，并能够出色地完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作。两种无线网络解决方案的功能比较如表所示。

　　1.WiFi网络的承载能力

　　WiFi是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。它的工作原理相当于—个内置无线发射器的HUB或路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。WiFi技术针对的是传输数据，不是语音之类的实时通讯，所以通讯质量不佳。只有在网络使用率低，而且附近无干扰的情况下通话质量才比较好。而网络使用率低这一点与服务商的一般商业模型有冲突。新的802．11e标准有助于解决这个问题。另一点就是WiFi基站覆盖面积小，也就是说要建网就要建更多基站，这样会带来很多问题，尤其是费用方面。当然可以只是有选择的在几小块地方建热点，但使用起来不方便，因为用户不知道自己要去的地方有无覆盖，所以还得带手机。

　　在商务市场，现在时髦的是所谓的无缝移动(seamless mobility)，即用一台手机或PDA，同时带WiFi和手机收发功能。在有WiFi的地方用WiFi打电话，没有WiFi的地方自动转接到手机网，通话不中断。现在市面上卖的两用手机还都无法实现无缝移动。

　　2.WiFi网络上的增值业务

　　在WiFi网络上可以开展多种增值业务。随着市场需求的不断变化，将有更多的业务层出不穷的出现，就目前可能的业务大致归纳有：VoIP话音业务、即时通信业务、上网浏览业务、视频点播、电视直播、搜索、MP3下载、无线视频监控等。

　　增值业务能够得以推广和普及，还需要好的包装、好的切入点和适用的实际应用。如结合RFID技术，通过WiFi无线网络实现无线支付系统，比较适合超市、商场。针对WiFi网络增值业务具体应用的研究也是运营商面临的一大课题，还需进一步的调研和分析。

　　3.业务对网络的能力要求

　　WiFi技术提供了一种无线的接入方式，用户的PC、手机、PDA以及其他终端都可以通过无线的方式接入到宽带网络中。但接入到网络不是最后的目的，用户最终需要的还是能够通过方便的无线接入来使用各种各样的业务。目前基于宽带网络的业务大致分为：话音业务、数据业务(网页浏览等)、流媒体业务。每种业务对承载网络的要求不同：数据业务对承载网的要求主要是能够保证网络的传输速度，对其他方面的要求不高；话音业务和流媒体业务对承载网的要求包括网络传输的实时性、网络传输速度、安全性、QoS保证等。