科普 | WIFI的前世今生

1896年，意大利人伽利尔摩·马可尼实现了人类历史上首次无线电通信。从此，人类打开了无线电世界的大门。  伽利尔摩·马可尼（1874-1937） 当时的无线电报机，采用的是火花隙式发射机（spark-gap transmitter），传输的信号内容，是摩尔斯电码。 这种无线电报机不能同时接收和发送。所以，收发电报速度慢，效率低下。  正在“听”电报的电报员 与无线电报业务同步发展的，还有无线电广播业务。这是无线技术的又一个重要应用。  世界上第一个广播电台 随着地球上的广播和电台数量不断增加，无线干扰变得越来越严重。 在这种情况下，政府开始介入，对无线广播进行管制，对无线电频率使用进行统一管理。 这就是**频谱授权制度**的由来。 20世纪70年代，蜂窝移动通信开始兴起，同样没有逃过频谱授权制度。 当时，在美国，负责对频谱进行管理授权的，是FCC（美国联邦通信委员会）。  FCC的标志 进入80年代后，随着微电路和数字信号处理等技术的迅速发展，无线技术突飞猛进，新的无线设备不断被发明出来，新的移动通信标准也不断出现。但是，受限于频谱授权制度，这些新设备新技术的研发受到严重制约。 这个时候，一位关键人物出现了——他就是**迈克尔·马库斯**（Michael Marcus，后来被称为“WiFi教父”）。  马库斯当时只是FCC的一名普通工程师。 有一天，他向他的领导提了一个建议：希望可以规定一些未授权频谱，开放给行业使用，并适当增加这些未授权频谱设备的发射功率，使之可以覆盖几十到几百米的范围。如果这样做，将有利于激励科技企业做出更多的创新，带来更大的经济效益。 FCC采纳了他的建议，并向社会各界征求意见。不过，得到的是完全不负责任的反馈： > 只要不占用我的频段，随便你们怎么玩！ 是的，当时频段资源已经被挤占得很严重了，谁也不想把自己手上的频段放出来。 最后，FCC只能从仅有的空余频段中释放出三个不受欢迎的“垃圾频段”。这些频段，就是我们现在经常提到的**ISM频段**。  这些频段主要是开放给工业、科学、医学三个领域使用，属于Free License（免费授权），所以也称为“非授权频谱”。 在设备发射功率方面，FCC规定这些新免授权频段的设备发射功率可达到1W。 谁也没有想到，就是这1W，成就了今天的WiFi，蓝牙，ZigBee等各种短距离通信技术。 当时，为了避免设备间干扰，FCC要求这些新免授权频段的产品使用**扩频技术**。 所谓扩频技术，就是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽，在发射端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信息。扩频技术最早应用军事领域，具备高可靠性，高保密性而且不易受到干扰的特性。 FCC新规推出之后，获得了行业的广泛欢迎。但是，就在大家埋头发展的时候，新的问题出现了—— **整个产业内，没有统一的标准。** 当时很多无线产品设备商们，都是各自开发自己的专用设备，谁也不鸟谁，不同厂家之间的设备根本无法兼容。 1988年，美国NCR公司想利用未授权频段来做无线收款机（NCR是世界上最早做机械式和电动收款机的一家公司，后来被AT&T收购）。于是，就找来了他们研发部门的工程师Victor Hayes，问他这事该怎么办？  Victor Hayes Victor Hayes非常有前瞻性，他认为，必须先有一个统一的标准。然后，Victor Hayes就联合贝尔实验室的另一位工程师Bruce Tuch找到IEEE，希望建立一套通用的未授权频谱标准。  IEEE，电气和电子工程师协会 于是，90年代初，IEEE成立了著名的**802.11工作组**，由Victor Hayes担任主席。 与此同时，1991年，NCR的工程团队和其合资伙伴AT&T在荷兰Neuwegein开发出了**WaveLAN技术**。这项技术被认为是Wi-Fi的雏形。 那么，是不是NCR就是Wi-Fi的发明人呢？并不是。 就在NCR在捣鼓WaveLAN的时候，澳洲政府的研究机构CSIRO也发明了一种无线网技术。具体的发明人，是悉尼大学的**John O'Sullivan**和他的小组。  Dr John O'Sullivan 1996年，他们成功在美国申请了技术专利，专利号是US Patent Number 5,487,069。（后来为了这个专利，还打了一场官司。） 1999年，IEEE官方定义802.11标准的时候，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，因此吸纳为Wi-Fi的核心技术标准。 终于，IEEE802.11的标准版本：802.11b（工作于2.4GHz频段）和802.11a（工作于5.8GHz频段），分别于1999年12月和2000年1月获得批准。 就在工作组忙于确定标准的同时，Intersil、3Com、诺基亚、Aironet、Symbol和朗讯这6家公司，共同组成了**无线以太网路相容性联盟**（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，缩写为WECA)。 WECA成立的目的主要是对不同厂家的产品进行兼容性认证，实现不同厂家设备间的互操作性。 联盟成立之后，为了便于市场推广，大家商量打算换一个响亮的名字，例如“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”等。但是，这种滞涩的术语很难让人们脱口而出。为了这事，WECA还专门咨询了品牌专家，品牌专家给了他们很多建议，比如叫“FlankSpeed”，“DragonFly”等等。 最后，**“Wi-Fi”**这个名字胜出。  之所以叫“Wi-Fi”，是因为它听起来有点像“HiFi”，这容易让人联想到不同厂家的CD播放器可以和任意功放设备相兼容。后来有人说“Wi-Fi”是“wireless fidelity（无线保真）”的简称，这其实只是后来人们设想的而已。 2002年10月，WECA正式改名为**Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance)**。 技术已经标准化了，艺名也有了，现在该干啥？ 抱大腿啊。 你的技术再好，也要有人愿意用啊，要有设备商能够支持啊。 于是，Wi-Fi联盟里的朗讯公司找到了苹果公司，希望他们的产品能引入Wi-Fi。 苹果很高傲，他们告诉朗讯：如果你们的无线适配器价格能够降到100美元以下，我们就在笔记本里设计一个Wi-Fi插槽。 朗讯同意了。 1999年7月，苹果在其推出的新一代iBook笔记本电脑中首次引入Wi-Fi，不过并非标配，只是一个可选项。  乔布斯演示iBook G3的“无线”魔法，他将其命名为“AirPort” 但是，就是这个”可选项“，迅速引来了其它电脑厂家的跟风。 不仅硬件厂商跟进了Wi-Fi，微软的Windows XP操作系统也增加了对Wi-Fi的支持（用户无需安装第三方驱动或软件，即可以实现无线连接）。 自此，Wi-Fi的使用范围不断扩大，从个人到家庭，从家庭到公共场所，走进了我们每一个人的生活。  这个时候，IEEE802.11工作组重新调整IEEE802.11协议标准，推出了新的物理层标准IEEE802.11g。它使用更先进的扩频技术，称为正交频分复用（OFDM）调制技术，其速率可在2.4GHz频段上达到54Mbps。 后来，又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。  802.11的发展轨迹 正因为802.11a/b/n/g/ac/ax之类的命名方式实在容易让人混乱，无法轻松看出先后顺序，所以IEEE决定，从802.11ax开始，以数字的方式进行命名。  而802.11ax，就是我们现在火得不能再火的**Wi-Fi 6**。   经过20多年的发展，Wi-Fi 6的传输速度已经是第一代Wi-Fi的873倍。 不得不说，Wi-Fi是一项非常成功的无线通信技术，它在很大程度上改变了我们的生活。  如今，Wi-Fi又来到了历史的十字路口。面对5G的挑战，它究竟会走向何方呢？让时间来告诉我们答案吧。 

前排沙发

赞

赞一下

赞一下

赞一下

赞一下

赞

赞一下

赞一下