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Wi-Fi是什么?Wi-Fi的优势在哪里

软件2020-08-01 19:04 杀毒资讯
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    Wi-Fi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(WLAN)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标准的同意词术语。

    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-Ff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,智能电话,打印机以及其他周边设备,和新笔记本电脑。

    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。

    由来

    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(MAC层)和物理层。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。

    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。

    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)。

    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。

    802.11f,基站的互连性(Interoperability)。

    802.11g,物理层补充(54Mbit/s,2.4GHz频道)。

    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(Authentification)方面的补充。

    802.11n,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。

    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

    网络连结

    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 - 经常提供免费使用热点,以吸引或协助客户。当局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。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年捷克共和国已有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,通常设置在家里或其他场所,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)。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,许多移动电话也可以创建局部性无线连接,iPhone,Android的,Symbian和WinMo。

    你也可以使用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

    主条目:无线城市

    户外的wi-fi热点


    户外的wi-fi热点

    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,英国伦敦市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。

    校园的Wi-Fi覆盖

    卡耐基梅隆大学创建了世界上第一个无线互联网网络在匹兹堡校园于1994年,比Wi-Fi的品牌起源于1999年还要早。现在大多数校园已具无线上网。 在费城德雷克塞尔大学创造了历史,成为美国国家的第一个主要大学提供完全的无线网络覆盖整个校园于2000年。

    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,数字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直接进行文件传输和媒体共享

    优势和挑战

    业务优势


    一个侦测Wi-Fi的钥匙圈

    Wi - Fi部署区网(LAN)可让客户端设备无需使用电线,通常可降网络部署和扩充的成本。许多空间不能架设电缆,如户外区和历史建筑,可运用无线区网来改善。 现在大多数笔记本电脑制造商已经自带了无线网络的设备。Wi - Fi的价位已经持续下跌,使之成为在经济网络选项甚至更多的设备中站一席之地。Wi - Fi已经成为企业普遍的基础设施。 不同竞争品牌的接入点和客户端的网络使用接口具互操作性的一个基本服务水平。产品指定由Wi - Fi联盟为“Wi - Fi认证”是向后兼容的。“Wi - Fi”指定一套全球统一标准:不同于移动电话,任何Wi – Fi标准设备将在世界上任何地方可无差异的工作。 Wi – Fi已使用在22万个以上的公共热点和几千万户的家庭中,公司及世界各地的大学校园。当前Wi - Fi保护访问加密(WPA2)2010年被认为是安全,提供用户使用强大的密码。新协议的质量服务(WMM)产生Wi - Fi更适合于延迟敏感型应用(如语音和视频);和省电机制(WMM的省电)提高电池操作。

    限制

    全球运作的频谱指配和操作限制并不一贯。美国用于2.4 GHz频带大多数在欧洲允许一个额外的2个通道。(1-13 v.s 1-11),日本还要追加一个(1-14)。2007年欧洲是在这方面基本上是均匀的。一个非常混乱事实;Wi - Fi信号实际上占有五个通道在2.4 GHz频段导致只有三个非重叠通道在美国:1,6,11和欧洲三个或四个:1,5,9,13。等效全向辐射功率(EIRP)在欧盟被限制为20 dBm的(100mW)。

    传递的距离


    速度与移动性: Wi-Fi,HSPA、UMTS、GSM

    Wi - Fi网络范围有限。一个典型的无线路由器使用802.11b或802.11g与储蓄天线可能有一个范围32米(120英尺)室内95米(300英尺)室外。在802.11n可以超过这个范围两倍的距离。其范围也随频率的波段调整。Wi - Fi在2.4 GHz的频率范围块稍微好比Wi - Fi在5 GHz的频率块好。 室外范围 - 通过使用定向天线 - 可以提高与天线数公里或以上的范围。在一般情况下一个Wi - Fi设备的最高功率传输是受限于地方法规,如美国FCC第15条。 为达到无线区网的应用要求,比起其他一些标准Wi-Fi相当的耗电。其他技术如蓝牙(可支持无线PAN应用)提供了一个更短的传播范围(小于十米),因此具有较低的耗电量。其他低耗电技术,如ZigBee的有相当长的范围,但数据速率却低得多。高耗电的Wi - Fi,使移动设备的电池寿命受关注。 研究人员已经开发出数“没有新线”的技术,提供替代Wi - Fi的室内范围不足,安装新的电线(如cat - 5)不具成本效益。ITU - T G.hn标准的高速局域网络使用现有的家庭线路(同轴电缆,电话线和电源线)。虽然G.hn不具备一些Wi - Fi优势(如流动性或室外使用),它的设计应用(如IPTV分发)在室内范围是最重要的流动性。 典型Wi - Fi的频率由于电波传播的复杂性,特别是树和建筑物影响信号的反射,大约只能预测出Wi - Fi有关任何地区的发射器的信号强度。这不适用于远距离的Wi - Fi,因为远距离Wi-Fi是使用塔台或高建筑顶上的天线所架设的。 Wi - Fi的应用基本上实用范围非常有限所如;仓库中或零售空间的盘点机,结帐条码阅读器,或收发台。手机的Wi - Fi在广阔的范围是有限的,例如,为了使用,如汽车移动到另一个从一个热点(称为Wardriving)。其它无线技术更适合作为图形所示

    技术简述


    一个Wi-Fi基地台

    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。

    这儿有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)。

    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效能的影响不大。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大陆小范围内试商用。

    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。内容包含通信协议的验证、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。

    相关条目

    WiGig:WIFI联盟表示将与WiGig联盟合作展开无线传输技术合作。此举动意味着WiGig成员现在可以开发WIFI 60GHz频谱,并提供高达7Gbps的高速数据传输速度。

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