Wi-Fi技术发展历史简介.pdf

Wi-Fi的起源与诞生 第一个Wi-Fi网络出现在20世纪90年代末期，21世纪初进入快速发展时期。现如 今，人们使用移动智能终端越来越频繁，而大多数移动设备没有以太网接口，这 使得Wi-Fi已成为移动通信的首选接入技术。Wi-Fi不仅用于家庭，还用于全球的 企业和公共场所。Wi-Fi标准的技术名称是IEEE 802.11，这也意味着IEEE在维护 这个标准。接下来我们来看看Wi-Fi的由来。 1971年6月，第一个数据包以9600bps的速率在一个名为ALOHAnet无线网络 上发送成功，该网络采用的ALOHA通信协议就是后面IEEE 802.11协议的先行 者。为了支撑无线网络通信，在1985年，美国政府机构联邦通信委员会 （FCC）开放了几个无线射频 （RF）频段，无需许可即可使用，包括 900  MHz、2.4 GHz和5 GHz。这些被称为 “垃圾带”无线频段取自工业、科学和医 疗频段 （ISM），以及未经许可的国家信息基础设施频段 （U-NII）。 后来电气和电子工程师协会 （IEEE）成立了802.11委员会，负责开发和发布无 线局域网 （WLAN）标准。该委员会于1997年6月发布了第一个IEEE 802.11标 准规范，使用了未经许可的2.4 GHz频段，采用跳频 （FHSS）及前向纠错码 （FEC）实现2Mbps的传输速率。之后在1999年对802.11原始标准修订后，发 布802.11a与802.11b。 为了实现Wi-Fi产品及终端的兼容和互通，在1999年，成立了行业协会Wi-Fi  Alliance®，负责Wi-Fi产品的互操作性测试和认证。同时，它创造了Wi-Fi ®的 名称并对其进行了商标注册。 下图为Wi-Fi协议发展历程。 ▲图1：Wi-Fi协议发展历程 以下将会以历代协议发布的时间顺序，对每一代Wi-Fi协议展开描述。 Wi-Fi协议的发展 802.11b IEEE于1999年发布了802.11b标准。802.11b使用与原始802.11标准相同的2.4  GHz频率，采用高速直接序列扩频 （HR/DSSS）的简单调制技术，并且使用了 补充代码键控 （CCK）编码，它支持的最大理论速率为11 Mbps，是802.11正 式标准中传输速率最慢的标准。由于802.11b工作在2.4 GHz，家用电器或其他 使用2.4 GHz的网络可能会对其造成干扰。 ▲图2：802.11b主要特性 802.11和向后兼容性 从一开始，各种802.11标准就是为了向后兼容而设计的，因此传统设备可以在 与新一代设备相同的网络中运行。然后网络管理员可以慢慢改进他们的设备，而 无需在每个新标准版本上进行彻底替换。这有助于802.11技术的持续发展。但 是，802.11b在易于向后兼容方面是个例外。802.11b是唯一不使用正交频分复 用 （OFDM）调制的标准。因此使用OFDM的802.11标准的设备必须确保 802.11b设备知道将要传输的所有流量，包括无法解码的流量。 这是通过使用请求发送 （RTS）/清除发送 （CTS）消息作为保护机制来完成的。 每次设备准备好发送流量时，它首先发送RTS消息，该消息由CTS消息进一步确 认。这意味着对于每个数据帧，必须传输另外两个管理帧。这会在网络上产生大 量流量开销并且显得比较低效率。某些网络管理员选择从无线AP上禁用 802.11b速率 （1,2,5.5和11 Mbps）以避免此问题。目前仅使用802.11b的客户 端在目前变得越来越罕见，停止支持802.11b速率是有道理的。但是，这个选择 会限制Wi-Fi的覆盖范围。当信号质量较低时，非802.11b设备可能会回退到 802.11b速率。因此，在无线AP上禁用1,2,5.5和11 Mbps速率将阻止边缘客户 端连接。 802.11a 802.11a标准也在1999年由IEEE发布。802.11a工作在不太拥挤的5 GHz频段， 使其不易受到干扰。该标准使用与原始标准相同的数据链路层协议和帧格式，但 采用了新的基于OFDM调制的空口物理层及最高64-正交振幅调制 （QAM）编 码，理论最高速率54 Mbps，带宽远高于802.11b。OFDM是一种在20MHz频 宽上可以扩展52个数据子载波的调制方法，通过并行传输大大