【科普】就知道天天刷手机，知道啥是WIFI吗？

来源 | 上海科技创新资源数据中心

作者 | Ibiza

从舒服的懒人沙发到正襟危坐的办公桌，再到三五好友一起嗨的休闲场所，随时随地加入Wi-Fi已成为我们生活节奏的一部分。Wi-Fi，这个看不到也摸不着的小东西，从它问世以来，已经大大影响了我们的生活、学习和工作。桌上的网线不见了，高移动性电子设备取而代之地默默出现。作为使用者，我们真的了解这些产品么？

01、Wi-Fi的定义

Wi-Fi标识 图源网络

Wi-Fi在中文里被称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。

Wi-Fi这个术语被人们普遍误以为是指无线保真（Wireless Fidelity）,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。但事实上，Wi-Fi一词是没有任何定义，也是没有任何全称的。

Wi-Fi标识 图源网络

现实生活中，WLAN经常被拿来与Wi-Fi一起混淆着指代无线网络，但其实它们所指代的真的不是同一种事物。

WLAN是Wireless Local Area Networks的缩写，中文解释为无线局域网，是一种利用射频（Radio Frequency；RF）的技术，使用电磁波、激光、红外线等，取代旧式双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络。

Wi-Fi则是指在公共场所提供无线局域网（Wi-Fi）接入Internet服务的地点，是一种WLAN（Wireless LAN）协议，即无线局域网协议。

02、Wi-Fi技术的萌发

20世纪80年代美国超市一角 图源：网络

20世纪80年代末，全美收银机公司由于它的百货商店以及超市等客户，在店面升级装修中，发现由于其本身的重量导致收银机与柜台难以搬动，但是如果重新规划收银机之间的线路埋线，又会导致线路交错复杂，容易产生故障。

恰逢其时，1985年美国联邦通讯委员会向公众开放了900MHz、3.4GHz和5GHz三个未开放的授权频段。于是，全美收银机公司便向美国电气和电子工程师协会提出申请，成立了相关委员会，并根据施行的802.11系列标准将其命名为802.11委员会，在委员会的帮助下，无线技术准则被订立，将早期设备间不能兼容的无线收银机，由一相同的标准规划，并将其统一在一个波段，方便整体收银机网络的建立。

就这样，1977年802.11标准建立，将无线收银机的波段统一限制在900MHz波段上，这就是Wi-Fi技术的前身。

澳洲政府的研究机构CSIRO 图源：网络

但Wi-Fi技术的横空出世却是在澳洲。20世纪90年代末，澳洲政府的研究机构CSIRO的John O'Sullivan教授带领学生发明了Wi-Fi无线网络技术，并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利，1999年被IEEE（国际电工电子工程学会）制定的802.11系列标准吸纳并选为核心技术。截止到2013年专利过期前，几乎全球所有的WiFi设备都要向CSIRO缴纳专利费。

为了进一步完善和打造更为标准化的Wi-Fi技术，使其能更方便地投入到商用阶段，Wi-Fi商业联盟出现了，它们注册了现今使用的Wi-Fi商标，并根据美国电气和电子工程师协会于1999年所制定的802.11b标准，将Wi-Fi速度从2Mbps增加到11Mbps，且改用2.4GHz波段，使得市场更为规范，各大商品的兼容性也更佳。

紧接着到了2000年，由于笔记本电脑便携度的逐步提高以及移动办公模式的逐步普及，人们对于公共场所的网络要求越来越高，于是刚刚执行一年的802.11b标准便有了进阶版802.11a标准，原本的2.4GHz波段也被改为5.8GHz波段，传输速度提升至54Mbps。这不仅大大提升了用户的使用体验，也使Wi-Fi这一技术走入大家的视野中。

03、Wi-Fi技术的普及

在Wi-Fi技术发展的早期，由于专用波段以及设备精密度的原因，Wi-Fi设备的成本对大众而言过于高昂，这时802.11a标准来了。在802.11a标准下的设备，避开当时较为热门的其它两大波段，拥有更高的载波频率，在嘈杂的环境中性能也更为优秀，并且由于技术的革新，使应用802.11a标准的设备价格也远远低于802.11b标准下的Wi-Fi设备，更好的性价比，使802.11a标准下的设备成为一时热门。

2003年的笔记本电脑 图源：网络

与此同时，正在飞速发展的笔记本电脑也为当时Wi-Fi技术的发展提供了一大助力。21世纪初期，Wi-Fi刚刚开始普及，电脑厂商们为了提高自己的品牌竞争力使出浑身解数，最终苹果公司率先决定，将无线网卡作为自己电脑的一部分提供给客户，大大增加了苹果电脑的市场占比。而同时期的微软等电脑厂商在发现自己市场份额消减的同时也意识到，不搭载无线网卡的笔记本，一定会在设备的更新换代中被淘汰，只有紧跟着苹果的步伐，对自己的计算机进行硬件更新，才能保证自己的产品拥有更好的市场竞争力。于是，大量可无线上网的笔记本开始进入市场。

伴随大量可无线上网的笔记本电脑的涌现，Wi-Fi普及的大时代真正开始了。

2003年，802.11g标准正式问世，2.4GHz重回公众视野，并且这次的它也达到了54Mbps的传输速率；而802.11a标准下的Wi-Fi设备由于使用的是5.8GHz标准的波段，导致其设备与802.11系列标准下的其他Wi-Fi设备无法兼容，而最终被市场淘汰。

2004年，首款支持Wi-Fi的手机设备上市。

2005年，首款支持Wi-Fi的游戏设备和数码相机诞生。

2006年，D-link推出支持802.11g和最新制定的802.11n标准的无线配适器和路由器。

2009年，802.11n标准全面启用，波段优化至5GHz。

2012年，802.11ac标准2.0草案宣布，初始速度达到1.71Gbps，未来预计达到6.93Gbps……

至此，Wi-Fi技术正式走入了千家万户。

04、Wi-Fi技术的未来

如今，Wi-Fi在提供千兆级别的数据速率的同时，保证了网络的稳定性。我们也已经针对不同的场景，通过现行的802.11ac、802.11ad等标准和不同标准下的技术条件，为日常的生活、办公以及大数据运算等提供了更为方便快捷的服务。

那么问题来了，随着5G的试运行，Wi-Fi难道不会被淘汰吗？

如果按照现行的802.11ac、802.11ad等标准， Wi-Fi必定会在5G全面进驻市场之时被淘汰。但是Wi-Fi技术也在更新，早在016年11月和2017年9月，Wi-Fi联盟便分别提出了第一版和第二版802.11ax标准草案，然而均未能获得802.11ax工作小组75%以上成员投票认可。目前的第三版，也就是3.0版本草案仍在商讨中，预计会在2019年完成正式标准化，并且投入使用。

802.11ax的技术构成模块示意图 图源：网络

802.11ax标准（Wi-Fi 6）能在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相较现在应用的802.11ac、802.11ad等标准提高至少4倍。在技术上更是应用了MU-MIMO（多用户输入输出技术），OFDMA（正交频分多址技术），1024-QAM（1024-正交幅度调制）等革新技术。从而改善了路由器天线闲置的情况，允许路由器分割天线，独立地为不同的设备传输；把数据分为更细致的资源块进行传输，实现了传输时对网络更有效率的利用；并且将单条空间流80M带宽的关联速率从433Mbps提升到了600.4Mbps，理论最大关联速率（160M带宽，8条空间流）从6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。

Wi-Fi不会被5G所淘汰的原因，不仅是在技术上Wi-Fi有着同移动网络一样的进步，更是因为俩者在本身属性上的差异,导致他们在不同场合有着各自的优势。

Wi-Fi技术，是面向一些人口较为密集的室内场合的局域网。而5G则是大面积覆盖的广域网。由于网络覆盖范围的差异性，俩者在不同场所的使用也会有所差别。5G信号频宽比较宽，无线环境干净，干扰少，网速稳定，无线速率更高。但5G的频率高，信号传播时衰减比较大，穿透障碍物过多时，糟糕的信号质量和速度便会接踵而至，而Wi-Fi技术本就是为人口密集场合所配适的无线网络，在新技术的配合下，他原本因为用户接入过多的缺点也被消除，想来在人口密集的公共场合，Wi-Fi的表现也一定更为出色。

未来，在802.11ay、802.11ax等尚未发行的标准的帮助下，新一代Wi-Fi技术可以更好的提升公共场合Wi-Fi的使用体验，在5G技术串联外部信息的同时，构架出稳定的内部网络，使互联网时代正式迈入物联网，并且可以同步开发原有2.4GHz和5GHz之外的波段，使Wi-Fi拥有更为干净的无线环境，从而大大提高Wi-Fi的安全性与高效性。