Wi-Fi - 快速指南

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什么是无线网络连接？

WiFi 代表Wi reless Fidelity。WiFi它基于IEEE 802.11系列标准，主要是一种局域网(LAN)技术，旨在提供室内宽带覆盖。

当前的 WiFi 系统支持 54 Mbps 的峰值物理层数据速率，通常提供 100 英尺距离的室内覆盖。

WiFi 已成为家庭、办公室和公共热点位置最后一英里宽带连接的事实上的标准。系统通常只能提供距接入点约 1,000 英尺的覆盖范围。

WiFi 提供比 3G 系统高得多的峰值数据速率，主要是因为它在更大的 20 MHz 带宽上运行，但 WiFiWiFi 系统并不是为支持高速移动而设计的。

WiFi 相对于 WiMAX 和 3G 的一项显着优势是其终端设备的广泛可用性。目前销售的绝大多数笔记本电脑都具有内置 WiFi 接口。WiFi 接口现在也被内置到各种设备中，包括个人数据助理 (PDA)、无绳电话、蜂窝电话、相机和媒体播放器。

WiFi是半双工的

所有 WiFi 网络都是基于竞争的 TDD 系统，其中接入点和移动站都竞争使用同一信道。由于共享媒体操作，所有 WiFi 网络都是半双工的。

有些设备供应商销售 WiFi 网状配置，但这些实施采用了标准中未定义的技术。

信道带宽

WiFi 标准为 802.11b 定义了 25 MHz 的固定信道带宽，为 802.11a 或 g 网络定义了 20 MHz 的固定信道带宽。

Wi-Fi - 工作概念

无线电信号

无线电信号是使 WiFi 联网成为可能的关键。这些从 WiFi 天线发射的无线电信号被 WiFi 接收器接收，例如配备 WiFi 卡的电脑和手机。每当计算机接收到 WiFi 网络范围内的任何信号（天线通常为 300 - 500 英尺）时，WiFi 卡就会读取信号，从而在用户和网络之间创建互联网连接，而无需使用绳索。

接入点由天线和路由器组成，是发射和接收无线电波的主要来源。天线工作更强，无线电传输距离更长，半径为 300-500 英尺，用于公共区域，而较弱但有效的路由器更适合无线电传输半径为 100-150 英尺的家庭。

无线网卡

您可以将 WiFi 卡视为隐形电线，将您的计算机连接到天线以直接连接到互联网。

WiFi 卡可以是外部的或内部的。如果您的计算机中没有安装 WiFi 卡，那么您可以购买 USB 天线附件并将其外接到您的 USB 端口，或者将配备天线的扩展卡直接安装到计算机上（如上图所示） ）。对于笔记本电脑，此卡是 PCMCIA 卡，您可以将其插入笔记本电脑上的 PCMCIA 插槽。

WiFi热点

WiFi 热点是通过安装互联网连接的接入点来创建的。接入点在短距离内传输无线信号。它通常覆盖约 300 英尺。当支持 WiFi 的设备（例如 Pocket PC）遇到热点时，该设备可以无线连接到该网络。

大多数热点位于公众容易到达的地方，例如机场、咖啡店、酒店、书店和校园环境。802.11b 是全球最常见的热点规范。802.11g 标准向后兼容 .11b，但 .11a 使用不同的频率范围，并且需要单独的硬件，例如 a、a/g 或 a/b/g 适配器。最大的公共 WiFi 网络由私人互联网服务提供商 (ISP) 提供；他们向想要访问互联网的用户收取费用。

世界各地的热点正在日益发展。事实上，T-Mobile USA 控制着位于公共场所的 4,100 多个热点，例如星巴克、Borders、Kinko's 以及达美航空、联合航空和全美航空的航空俱乐部。甚至部分麦当劳餐厅现在也提供 WiFi 热点接入。

任何具有集成无线功能的笔记本电脑、制造商连接到主板上的无线适配器或诸如 PCMCIA 卡之类的无线适配器都可以访问无线网络。此外，所有具有 Compact Flash、SD I/O 支持或内置 WiFi 的掌上电脑或掌上电脑都可以访问热点。

某些热点需要 WEP 密钥才能连接，这被认为是私密且安全的。至于开放连接，任何拥有 WiFi 卡的人都可以访问该热点。因此，为了在 WEP 下访问互联网，用户必须输入 WEP 密钥代码。

Wi-Fi - IEEE 标准

802.11 标准是通过多个 WLAN 规范定义的。它定义了无线客户端和基站之间或两个无线客户端之间的空中接口。

802.11 系列有多种规格 -

• 802.11 - 与无线 LAN 相关，使用跳频扩频 (FHSS) 或直接序列扩频 (DSSS) 在 2.4 GHz 频段提供 1 或 2 Mbps 传输。

• 802.11a - 这是 802.11 的扩展，适用于无线 LAN，在 5 GHz 频段中速度高达 54 Mbps。802.11a 采用正交频分复用 (OFDM) 编码方案，而不是 FHSS 或 DSSS。

• 802.11b - 802.11 高速率 WiFi 是 802.11 的扩展，适用于无线 LAN，并在 2.4-2.4 协议中提供高达 11 Mbps 传输速度的连接（根据信号强度回落到 5.5、2 和 1 Mbps） GHz 频段。802.11b 规范仅使用 DSSS。请注意，802.11b 实际上是对 1999 年添加的原始 802.11 标准的修订，以允许无线功能类似于硬连线以太网连接。

• 802.11g - 这与无线 LAN 相关，并在 2.4 GHz 频段提供 20+ Mbps。

以下是三大WiFi标准之间的技术比较。

Wi-Fi - 访问协议

IEEE 802.11 无线 LAN 使用称为带有冲突避免的载波侦听多路访问 (CSMA/CA) 的媒体访问控制协议。虽然名称类似于以太网的带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD），但操作概念完全不同。

WiFi 系统是半双工共享媒体配置，其中所有站都在同一无线电信道上发送和接收。无线电系统的根本问题是电台在发送时无法听到声音，因此无法检测到冲突。因此，802.11 规范的开发人员提出了一种称为分布式控制功能(DCF) 的冲突避免机制。

根据 DCF 的说法，WiFi 站仅在信道畅通时才会进行传输。所有传输都会得到确认，因此如果站点没有收到确认，它会假设发生了冲突，并在随机等待间隔后重试。

随着流量的增加或移动站无法互相听到对方声音的情况下，冲突的发生率将会增加。

Wi-Fi - 服务质量 (QoS)

计划采用 IEEE 802.11e 标准，将服务质量 (QoS) 功能纳入 WiFi 技术中。802.11e 标准将包括两种操作模式，其中任何一种都可用于改善语音服务 -

• WiFi 多媒体扩展 (WME) – 强制
• WiFi 定时多媒体 (WSM) - 可选

WiFi 多媒体扩展 (WME)

WiFi 多媒体扩展使用称为增强型多媒体分布式控制访问 (EDCA) 的协议，该协议是原始 802.11 MAC 中定义的分布式控制功能 (DCF) 增强版本的扩展。

增强的部分是EDCA将为共享无线信道定义八个级别的访问优先级。与原始 DCF 一样，EDCA 访问是一种基于竞争的协议，它采用一组等待间隔和退避计时器来避免冲突。然而，对于 DCF，所有站都使用相同的值，因此在信道上传输时具有相同的优先级。

使用 EDCA，每个不同的访问优先级都被分配不同范围的等待间隔和退避计数器。具有较高访问优先级的传输被分配较短的间隔。该标准还包括数据包突发模式，允许接入点或移动站保留信道并按顺序发送 3 到 5 个数据包。

WiFi 定时多媒体 (WSM)

可选的 WiFi 定时多媒体 (WSM) 可以提供真正一致的延迟服务。WSM 的运行方式类似于使用原始 802.11 MAC 定义的很少使用的点控制功能 (PCF)。

在 WSM 中，接入点定期广播一条控制消息，强制所有站点将信道视为繁忙并且不尝试传输。在此期间，接入点会轮询为时间敏感服务定义的每个站。

要使用 WSM 选项，设备需要发送描述带宽、延迟和抖动要求的流量配置文件。如果接入点没有足够的资源来满足流量配置文件，它将返回忙信号。

无线网络 - 安全

尽管现在已经有了更好的加密系统，但安全性一直是 WiFi 的主要缺陷之一。加密在 WiFi 中是可选的，并且已经定义了三种不同的技术。这些技术在这里给出 -

有线等效保密 (WEP)

使用静态密钥的基于 RC4 的 40 或 104 位加密。

WiFi 保护访问 (WPA)

这是 WiFi 联盟的新标准，使用 40 或 104 位 WEP 密钥，但它更改了每个数据包上的密钥。这种变化的密钥功能称为临时密钥完整性协议 (TKIP)。

IEEE 802.11i/WPA2

IEEE 最终确定了 802.11i 标准，该标准基于一种更为强大的加密技术，称为高级加密标准。WiFi联盟将符合802.11i标准的产品指定为WPA2。

然而，实施 802.11i 需要硬件升级。

Wi-Fi - 网络服务

随着服务提供商开始使用 WiFi 来提供其最初设计目的之外的服务，情况变得有些混乱。两个主要的例子是无线 ISP 和城市范围的 WiFi 网状网络。

无线 ISP (WISP)

无线 ISP (WISP) 是从 WiFi 发展而来的一项业务。这是一种利用无线局域网技术和在指定为热点的公共场所共享互联网连接来销售互联网接入服务的想法。

从技术角度来看，基于WLAN技术的传输范围，对服务的访问是有限的。您必须位于热点（即接入点 100m 范围内）才能使用它。从商业角度来看，用户要么按月订阅特定运营商的服务，要么按小时付费按需访问该服务。虽然按月付费是最具成本效益的，但运营商之间的访问安排很少，因此您必须位于运营商运营的热点才能访问您的服务。

全市网状网络

为了解决范围有限的问题，Mesh Networks 和 Tropos Networks 等供应商使用 WiFi 的无线电技术开发了网状网络功能。

无线网状网络的理念是消息可以通过多个接入点中继到中央网络控制站。这些网络通常可以支持移动性，因为当移动站移动时，连接从一个接入点切换到另一个接入点。

一些城市正在使用 WiFi 网状网络来支持公共安全应用（即警用巡洋舰中的终端）并为社区（即全市热点）提供互联网接入。

Wi-Fi - 无线电调制

WiFi 系统使用两种主要的无线电传输技术。

• 802.11b (<=11 Mbps) - 802.11b 无线链路使用称为互补编码键控(CCK) 的直接序列扩频技术。比特流经过特殊编码处理，然后使用正交相移键控 (QPSK) 进行调制。

• 802.11a 和 g (<=54 Mbps) - 802.11a 和 g 系统使用 64 通道正交频分复用 (OFDM)。在 OFDM 调制系统中，可用无线电频带被划分为多个子信道，并且在每个子信道上发送一些比特。发射机使用二进制相移键控 (BPSK)、正交相移键控 (QPSK) 或两级正交幅度调制（16 或 64-QAM）之一对 64 个子载波上的比特流进行编码。一些传输的信息是冗余的，因此接收器不必接收所有子载波来重建信息。

最初的 802.11 规范还包括跳频扩频(FHSS)选项，但已基本被放弃。

自适应调制

WiFi 使用自适应调制和不同级别的前向纠错来优化传输速率和错误性能。

当无线电信号断电或遇到干扰时，错误率将会增加。自适应调制意味着发射机在这些不利条件下将自动转向更稳健但效率较低的调制技术。

Wi-Fi - 主要问题

有一些问题被认为是 WiFi 技术采用缓慢的原因 -

• 安全问题- 安全问题阻碍了 WiFi 在企业界的采用。黑客和安全顾问已经证明，破解大多数 WiFi 连接中使用的当前安全技术（称为有线等效隐私 (WEP)）是多么容易。黑客可以使用现成的材料和软件闯入 WiFi 网络。

• 兼容性和互操作性- WiFi 的主要问题之一是其兼容性和互操作性。例如，802.11a 产品与 802.11b 产品不兼容。由于工作频率不同，802.11a 热点对 802.11b 客户端没有帮助。由于缺乏标准化、协调性和认证，不同供应商推出的产品互不兼容。

• 计费问题- WiFi 供应商也在寻找解决后端集成和计费问题的方法，这些问题一直困扰着商业 WiFi 热点的推出。WiFi 计费的一些想法正在考虑中，例如按天、按小时和无限制的每月连接费。

Wi-Fi - 摘要

WiFi 是一种通用无线网络技术，利用射频传输数据。WiFi 无需使用电缆即可实现高速互联网连接。

WiFi 一词是“无线保真度”的缩写，通常用来指无线网络技术。WiFi 联盟声称有权将其用作经过 802.11x 标准认证的设备的认证标志。

WiFi 是一种自由——摆脱电线的束缚。它允许您从几乎任何地方连接到互联网——咖啡店、酒店房间或工作会议室。更重要的是，它的速度几乎比常规拨号连接快 10 倍。WiFi 网络在未经许可的 2.4 无线电频段运行，数据速率分别为 11 Mbps (802.11b) 或 54 Mbps (802.11a)。

要访问 WiFi，您需要支持 WiFi 的设备（笔记本电脑或 PDA）。这些设备可以在任何配备 WiFi 接入的位置无线发送和接收数据。

下一步是什么？

现在，无线领域的焦点正在转向广域，即WiMax。WiMax 是全球微波接入互操作性的缩写，在 IEEE 802.16 标准中定义。它旨在提供城域宽带无线接入 (BWA) 服务，并由 WiMax 论坛推广。

WiMAX 与 WiFi 非常相似，但规模更大、速度更快。游牧版本将使支持 WiMAX 的设​​备在大范围内保持连接，就像今天的手机一样。

有关 WiMAX 的更多详细信息，您可以阅读我们的WiMAX 教程。