Wi-Fi 简介

Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/，法语发音：/wifi/）是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个建立于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。

并不是每样符合IEEE 802.11的产品都申请Wi-Fi联盟的认证，相对地缺少Wi-Fi认证的产品并不一定意味著不兼容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、智慧型手机、平板电脑、印表机、笔记型电脑以及其他周边设备。

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这个术语被人们普遍误以为是指无线保真（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（1950年开始采用）。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。事实上，Wi-Fi一词是没有任何意义，也没有全写的。

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和物理层。物理层定义了在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外线传输的方式，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无线网路的组织，并非代表无线网路。

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）。*

下列常见的标准于2007年收录在802.11

• 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，DFS /TPC，信道（5GHz频段）。
• 802.11i，安全和鉴权（Authentication）方面的补充。

2008年以后的标准

• 802.11k
• 802.11n，2009年，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。
• 802.11r
• 802.11t
• 802.11u
• 802.11v
• 802.11w
• 802.11z

2011年以后的标准

• 802.11ac，物理层补充（1×1 MIMO，433Mbit/s，5GHz频道），80Mbit信道宽度。

除了上面的IEEE标准，另外有一个称为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，由无线网络晶片生产商Atheros所提倡的则为SuperG。

年代

Wi-Fi可分为七代。由于ISM频段中的2.4GHz频段被广泛使用，例如微波炉、蓝牙，它们会干扰WiFi，令速度减慢，5GHz干扰则较小。双频路由器可同时使用2.4GHz和5GHz，装置则只能使用某一个频段。

1. 第一代802.11，1997年制定，只使用2.4GHz，最快2Mbit/s
2. 第二代802.11b，只使用2.4GHz，最快11Mbit/s，正逐渐淘汰
3. 第三代802.11g/a，分别使用2.4GHz和5GHz，最快54Mbit/s
4. 第四代802.11n，可使用2.4GHz或5GHz，20和40MHz频宽下最快72和150Mbit/s
5. 第五代802.11ac，可使用2.4Ghz，5GHz
6. 第六代802.11ad，可使用2.4Ghz，5Ghz，60Ghz
7. 第七代802.11ax，可使用2.4Ghz，5Ghz

用途

网路连接

• 具Wi-Fi功能的设备：如个人电脑，游戏机，智慧型手机或数位音讯播放器可以从范围内的无线网络连接到网路。一个或多个（互联）存取点–称之为热点 - 可以组成一个面积由几间房间到数平方英里范围的上网空间，覆盖的面积大小可能取决于存取点的重叠范围。Wi-Fi技术已被用于无线网状网路，例如，在伦敦、英国，除了家里和办公室使用外，Wi-Fi无线网络还可以提供免费使用的公开热点和各种商业服务。
• 组织和企业：例如机场、饭店、餐厅等经常提供来访者免费热点，以吸引或协助客户。商家会依爱好者希望提供服务，有时也为在某些领域推销企业而提供免费的Wi-Fi站点。目前在中国和台湾，许多大型饭店和商场的内部，都会提供免费Wi-Fi热点供来访者使用互联网。截至2008年为止，Wi-Fi的（Muni-Fi）的项目已超过300个城市参与。2010年捷克共和国已有1150家Wi-Fi网路服务供应商。
• 路由器，结合了数据机和Wi-Fi存取点，通常设置在家里房间、饭店客房或其他场所，可以提供互联网连接以及和互联网络的所有设备连接（无线或有线）。但因为家用无线路由器的功率较小，所以其信号覆盖范围、信号强度也较小。随著MiFi和WiBro（携带式Wi-Fi路由器）的出现，可以很容易地建立自己的Wi-Fi热点，透过电信网路连接到网路。现在，许多移动电话（智能手机）也可充当小型无线路由器，供周围的设备连接互联网。
• 也可以使用ad-hoc模式，不经路由器而是客户端直接连接到另一个客户端的Wi-Fi设备。Wi-Fi无线覆盖范围，也包含了浴室、厨房和花园等地，使网路无所不在。

城市Wi-Fi覆盖

户外Wi-Fi热点

21世纪初期，世界各地的许多城市都宣布计划构建全市Wi-Fi网络。但这比最初发起人设想的更为困难，结果这些项目大多被取消或无限期搁置。但是有几个是成功的，例如在2005年，美国加州森尼维尔成为在美国的第一个提供全市免费Wi-Fi的城市。2010年5月，伦敦市长鲍里斯·约翰逊承诺到2012年伦敦Wi-Fi普及，几个自治市镇包括威斯敏斯特和伊斯灵顿已经有了广泛的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个无线存取点（AP, Access Point），未来将至10,000个，覆盖率达到90%，全球主要的大都市的重要公共场所多已有Wi-Fi技术，如上海、台北、香港、新加坡、汉堡、巴黎、华盛顿、伦敦、纽约等。

校园的Wi-Fi覆盖

卡内基美隆大学于1994年在其匹兹堡校区建立了世界上第一个无线网络，比起源于1999年的Wi-Fi品牌还要早。2000年，费城德雷克塞尔大学创造了历史，成为美国第一个提供全校园无线网路覆盖的主要大学。现在大多数校园已设置无线上网。

在台湾的许多大学图书馆内，也设有免费Wi-Fi热点，提供学生使用。

在中国大陆，各大高等院校以及许多中学校园内覆盖有免费或收费的教育网校园Wi-Fi，以及电信营运商架设的收费校园热点（中国电信：Chinanet，中国移动：CMCC）。

在香港，各大专院校各自提供该校专门的Wi-Fi供学生使用，多数需要以学生个人编号和密码来登入。

另外，全世界许多科研和教育机构都提供教育网漫游服务eduroam，加入该联盟的机构成员可使用本机构的账号，在各联盟单位内实现无线网络访问的无障碍漫游。

电脑对电脑直接通讯

Wi-Fi无线通信也可以不需通过存取点，直接从一台电脑传出到另一台。这就是所谓Ad-hoc模式的Wi-Fi传输。这种无线ad-hoc网络模式受到掌上游戏机（如任天堂的3DS游戏机）、数位相机和其它消费性电子设备的欢迎。Wi-Fi联盟推动一个新的安全方法规范，称为Wi-Fi Direct，直接进行文件传输和媒体共享。

优势和挑战

商业优势

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，降低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。

现在大多数笔记型电脑制造商已经内建无线网路装置。Wi-Fi的价位持续下跌，使之渐渐普及，已成为企业普遍的基础设施。

根据Wi-Fi联盟指定，“Wi-Fi认证”是向后相容的。它指定一套全球统一标准：不同于行动电话，任何Wi – Fi标准设备将在世界上任何地方正确执行。

Wi – Fi已在22万个以上公开热点和几千万户家庭、公司及世界各地的大学校园中使用。2010年，Wi-Fi保护访问加密(WPA2)被认定安全，能让用户使用强大的密码。新协议的Wi-Fi Multimedia（WMM）说明Wi-Fi更适合于延迟敏感型应用（如语音和视频），此外，WMM的省电机制能提高电池效率。

限制

Wi-Fi在全球各地的频率分配和操作限制并不相同。台湾、美国所用的标准在2.4 GHz频带有11个频道，而在欧洲大部份地区有另外的2个频道，即13个频道（1-11 v.s 1-13），日本还要追加一个（1-14）。这造成混乱现象：一个Wi-Fi信号在2.4 GHz频段实际上占用五个频道，两个频道编号之差大于5的频道，如2和7，不会发生频道重叠，因此在美国只有3个非重叠频道：1、6、11。在欧洲有三个或四个非重叠频道：1、6、13或1、5、9、13。Effective Isotropic Radiated Power（EIRP）在欧盟被限制为20 dBm的（100mW）。

传递的距离

Wi-Fi网络范围有限。一个使用802.11b或802.11g的典型无线路由器和天线，在无任何障碍物下可覆盖范围可达到室内-50平方米（538英尺）/室外-140平方米（1,500英尺）。802.11n可到达超过这个范围两倍的距离，范围随频率的波段调整。Wi-Fi在2.4 GHz的频率区段范围比5 GHz的频率区段稍微好些。

通过使用定向天线，室外覆盖范围可提高数公里或以上。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，和其他装置相比Wi-Fi显得相当耗电。其他技术如蓝牙（可支持无线PAN应用）提供了一个较小的传播范围（小于十公尺），因此耗电量较低。其他低耗电技术，如ZigBee的有相当长的范围，但传输速率却很低。Wi-Fi的高耗电特性使得电池寿命的问题渐受重视。

研究人员已经开发出“不须新线”的技术，试图弥补Wi-Fi室内范围不足的问题。安装新的电线（如cat-5）不具成本效益，ITU-T G.hn（英语：G.hn）标准的高速区域网络使用现有的家庭线路（同轴电缆，电话线和电源线）来达成。虽然G.hn不具备一些Wi-Fi优势（如可移动性或户外使用），它的设计应用（如IPTV分配）仍在室内范围发挥功能。

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，只能大约测出Wi-Fi有关地区的发射器的信号强度。但这不包括远距离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。

基本上，Wi-Fi的实际应用范围非常有限，例如；仓库中或零售空间的盘点机、结帐条码阅读器、收发台。市面上的无线路由器最低覆盖率可达80平方公尺，苹果公司的AirPort技术更可达100-140平方公尺。

技术简介

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。站点可动态连结（associate）到基本服务单元中。
• 分配系统（Distribution System，DS）。分配系统用于连结不同的基本服务单元。逻辑上，分配系统使用的媒介（Medium）和基本服务单元使用的媒介完全不同，尽管物理上它们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，又有连接到分配系统的功能。
• 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。这种组合是逻辑上，并非物理上。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）。也是一个逻辑成分，用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。

这里有3种媒介，站点使用的无线媒介，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叠。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，连接（Association）、结束连接（Diassociation）、分配（Distribution）、集成（Integration）、再连接（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存取点（Access Point，AP）和一个或一个以上的客户端使用者（client）。无线AP每100ms将SSID（Service Set Identifier）经由beacons（信号台）封包广播一次，beacons封包的传输速率是1 Mbit/s，并且长度相当的短，所以这个广播动作对网路效能的影响不大。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广播封包，client可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连线。使用者可以设定要连线到哪一个SSID。Wi-Fi系统开放对客户端的连接并支援漫游，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路有相同的特点。

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小范围内测试商用。

Wi-Fi认证

Wi-Fi技术建立在IEEE 802.11ah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。非营利性的Wi-Fi联盟成立于1999年，以填补这一段空白——建立并执行标准，并推动无线区域网路技术。

至2009年截止Wi-Fi联盟拥有超过300多家来自世界各地公司和厂家会员，他们的产品通过认证过程后，有权标明Wi-Fi标志。

认证过程具体来说检查是否符合IEEE 802.11无线标准的规定、WPA和WPA2安全标准，以及EAP的认证标准。

认证时可以选择测试包括IEEE 802.11的标准802.11n (CERTIFIED n)、与行动网路互动设备的结合、有关安全和功能设置、多媒体、以及省电能力。

数据安全

超文本传输协议（HTTP）网站容易在公众WI-FI上的档案输送过程中披露个人资料，超文本传输安全协议（HTTPS）利用SSL/TLS加密HTTP，保护交换资料的完整性和隐私。

读音争议

2012年11月6日，《山东商报》引用山东外事翻译职业学院商务英语教研室主任温颜的说法称，Wi-Fi的发音从语法角度来说，应该为“微费”，因为“这个词是由‘wireless（无线电）’和‘fidelity（保真度）’这两个英语单词组成，但是发音又不能按照这个词的发音来，因为‘Wi-Fi’是一个合成词，应该按照一个单词的语法来发音。”这个词中有两个元音字母“i”，所以应该发短音，故从语法角度讲，发音应是“微费”。这种说法一时在中国大陆网上引起了很大争议，网友甚至搬出了牛津字典中的/ˈwaɪ faɪ/注音和美剧《生活大爆炸》里的相关视频来质疑。但有网友称，法国最权威的Le petit Robert词典最新版，wifi音标是[wifi]，发音接近汉语的“微费”。