自從只需少量的話費就可以將筆記本、平板電腦連接到互聯(lián)網(wǎng)，WiFi已成為我們熟知的網(wǎng)絡(luò)，并無處不在。Wi-Fi對于一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用十分有用，比如樓宇自動化、內(nèi)部能源管理。WiFi的重要性對于我們的日常生活和某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不言而喻。

WiFi 的發(fā)源地是夏威夷

至少我們可以說，對于WiFi概念最早的嘗試是在夏威夷發(fā)生的。ALOHANET是一個在夏威夷大學(xué)開發(fā)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也是有史以來首次公開演示的提供無線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

最初在1971年提出了 WiFi的概念。20年后 NCR和AT＆T公司聯(lián)合發(fā)明了WaveLAN，這被認(rèn)為是Wi-Fi真正的先驅(qū)。接著在1997年，無線協(xié)議的第一個版本IEEE 802.11發(fā)布。

什么是IEEE 802.11無線協(xié)議？

WiFi = IEEE 802.11

當(dāng)兩臺機(jī)器相互連通時，它們需要一定的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議規(guī)定，以使他們能順利溝通。IEEE 802.11是指一組為無線局域網(wǎng)通信所定義的標(biāo)準(zhǔn)（符合IEEE，電氣和電子工程師協(xié)會）。

所以在1999年，一個名為Interbrand的品牌咨詢公司開始把這項技術(shù)推廣到市場和消費者，后來，他們將一個無聊的“IEEE 802.11”協(xié)議名，改名為“Wi-Fi”。

Interbrand同時也創(chuàng)造了Wi-Fi logo，這代表著Wi-Fi產(chǎn)品可互操作的“陰”和“陽”兩面。

那么，WiFi到底是什么意思呢？

WiFi并不代表“無線”或“精準(zhǔn)無線”

與大家普遍認(rèn)為的不同，Wi-Fi并不是無線保真（Wireless Fidelity）的意思。這種誤解來自于早期使用的廣告語——“無線保真的標(biāo)準(zhǔn)”。

WiFi實際上并不代表什么，也不是任何事物的縮寫。

另外，根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟（成立于1999年，作為一個擁有WiFi商標(biāo)的行業(yè)協(xié)會），確定其正式的名稱為“Wi-Fi”。Wi-Fi聯(lián)盟不承認(rèn)“WiFi”，“Wifi”，或“wifi”等字眼。

但我更喜歡叫WiFi，因此我會在整篇文章中使用它。

綜上所述，我們了解了 WiFi的背景，現(xiàn)在我們了解一下 WiFi到底是如何運作的？

WiFi使用無線電波

如果你還沒有忘記所學(xué)的知識，那么你應(yīng)該記得無線電波是電磁輻射的一種，而電磁輻射包括從伽瑪射線到可見光到無線電波的種種。

筆記本、平板電腦使用無線適配器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無線電波并使用天線發(fā)送該信號。這些無線電波從天線向外發(fā)出，并通過無線路由器被接收。然后，無線路由器把無線電波轉(zhuǎn)換回數(shù)據(jù)形式，使用一個路由器的硬件設(shè)備連接數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)并且發(fā)送。倘若想要從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦P記本電腦、平板電腦等設(shè)備，只需逆轉(zhuǎn)以上的過程即可。

從更宏觀的層面上來看，這是所有無線通信的工作方式。但是，WiFi與其它無線技術(shù)有著幾個顯著的差異。

1.?WiFi在2.4GHz或者5GHz的頻率下傳遞信息

這兩個頻率比用來蜂窩傳輸?shù)念l率高得多。較高頻率意味著信號可以攜帶更多的數(shù)據(jù)。

然而，所有形式的無線通信必然要在功耗，范圍和帶寬之間權(quán)衡。因此，高數(shù)據(jù)速率的代價意味著WiFi將消耗大量的電力，并且它的范圍也較小。

2.?WiFi的最遠(yuǎn)能傳輸信息到260英里之外！

這是真的，瑞典航天局曾使用WiFi來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)至260英里外的平流層上的氣球。但是，他們使用了非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的WiFi設(shè)備和6瓦特放大器。當(dāng)然，在傳輸路徑上根本沒有物理屏障來阻攔、截斷信號。

對于一般的WiFi路由器，信號范圍非常非常小，并且取決于許多因素——天線，反射和折射，以及無線電功率輸出。

不說260英里，我們談?wù)?00英尺（約30米）吧。

為什么當(dāng)你站在隔壁房間的時候，你接收不到信號呢？

這可能是由于物理屏障導(dǎo)致的。無線電波穿過大多數(shù)種類的材料，但會被可導(dǎo)電的材料所阻擋或吸收。水可導(dǎo)電，這意味著我們的身體實際上可以對WiFi造成干擾。但別慌張！ WiFi可不會引起細(xì)胞損傷。

這也可能是電波干擾所導(dǎo)致的。由于WiFi使用無線電波（同時無線電波有很多很多的源頭，包括空間中也會發(fā)射無線電波），這些電波會相互碰撞和干擾信號。事實上，你的微波爐以2.4 GHz的頻率運行，這意味著它可以與WiFi干擾，這取決于你是用 2.4或5GHz哪種類型的WiFi。

3.?WiFi有許多不同的種類?

在上文我們了解了802.11的意思，但是自1997年以來WiFi有了許多不同新的版本：

• 802.11a

• 802.11b

• 802.11g

• 802.11n

• 802.11ac

每一個協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都有好處和壞處：有些數(shù)據(jù)傳速快，有些速度慢；有些對信號干擾的免疫強(qiáng)，有些抗干擾能力弱；有的成本較低，有些則較為昂貴。成本是個因素，因為雖然在協(xié)議上，新標(biāo)準(zhǔn)可以兼容舊標(biāo)準(zhǔn)，但是不同的標(biāo)準(zhǔn)總是需要不同的硬件來協(xié)同運作。

4. 對于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和設(shè)備來說，WiFi其實并不是個很好的選擇

現(xiàn)在市面上已經(jīng)有數(shù)不盡的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和設(shè)備，而其中許多是需要電池供電數(shù)月甚至數(shù)年的小型傳感器或設(shè)備。這些傳感器和設(shè)備并不需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，也許只是偶爾的這或那冒出來的幾個字節(jié)。并且，他們可能還需要把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)英里之外，而不僅僅是短短幾英尺之內(nèi)。

像之前提到的，WiFi可以在高能耗和短距離的前提下傳速大量的數(shù)據(jù)。當(dāng)你同時使用成千上萬個傳感器的時候，WiFi可不是一個很好的選擇。

WiFi可以很好地應(yīng)用在不必?fù)?dān)心功耗（比如插入插座的設(shè)備），需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)（如視頻），而且并不需要太大傳輸范圍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。家庭安全系統(tǒng)便是一個很好的例子。

然而，對于大多數(shù)其它的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，還有更好的連接選項，比如藍(lán)牙（Bluetooth），低功耗廣域網(wǎng)（Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs），或移動物聯(lián)網(wǎng)（Cellular IoT）。

話雖這么說，現(xiàn)在已經(jīng)有兩種已經(jīng)開發(fā)完成或正在開發(fā)專門針對物聯(lián)網(wǎng)的——WiFi HaLow（802.11ah）和HEW（802.11ax）。

WiFi HaLow在2016年被批準(zhǔn)，旨在解決對于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)傳輸范圍和電力能量問題。HEW（高效無線）是即將發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，在HaLow的基礎(chǔ)上添加增加的對物聯(lián)網(wǎng)便利的特征。

什么是無線AP？

無線AP，即Access Point，也就是無線接入點。簡單來說就是無線網(wǎng)絡(luò)中的無線交換機(jī)，它是移動終端用戶進(jìn)入有線網(wǎng)絡(luò)的接入點，主要用于家庭寬帶、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)部署等，無線覆蓋距離為幾十米至上百米，目前主要技術(shù)為802.11X系列。一般的無線AP還帶有接入點客戶端模式，也就是說AP之間可以進(jìn)行無線鏈接，從而可以擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍

無線AP擁有的功能是什么？

（1）.AP的一個重要的功能就是中繼，所謂中繼就是在兩個無線點間把無線信號放大一次，使得遠(yuǎn)端的客戶端可以接受到更強(qiáng)的無線信號。例如我在a點放置一個AP，而在c點有一個客戶端，之間有120米的距離，從a點到c點信號已經(jīng)削弱很多，于是我在中途60米處的b點放一個AP做為中繼，這樣c點的客戶端的信號就可以有效的增強(qiáng)，保證了傳輸速度和穩(wěn)定性。

（2）.AP另外一個重要的功能是橋接，橋接就是鏈接兩個端點，實現(xiàn)兩個無線AP間的數(shù)據(jù)傳輸，想要把兩個有線局域網(wǎng)連接起來，一般就選擇通過AP來橋接，例如我在a點有一個15臺電腦組成的有線局域網(wǎng)，b點有一個25臺電腦組成的有線局域網(wǎng)，但是ab兩點的距離很遠(yuǎn)，超過了100米，通過有線連接已不可能，那么怎么把兩個局域網(wǎng)連接在一起呢？這就需要在a點和b點各設(shè)置一個AP，開啟AP橋接功能，這樣ab兩點的局域網(wǎng)就可以互相傳輸數(shù)據(jù)了。需要提醒的是，沒有WDS功能的AP，橋接后兩點是沒有無線信號覆蓋的。

（3）.最后一個功能是“主從模式”，在這個模式下工作的AP會被主AP或者無線路由看做是一臺無線客戶端，比如無線網(wǎng)卡或者是無線模塊。這樣可以方便網(wǎng)管統(tǒng)一管理子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)一點對多點的連接，AP的客戶端是多點，無線路由或主AP是一點。這個功能常被應(yīng)用在無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)的連接中，比如a點是一個20臺電腦組成的有線局域網(wǎng)，b點是一個15臺電腦組成的無線局域網(wǎng)，b點已經(jīng)是有一臺無線路由了，如果a想接入b，在a點加一個AP，并開啟主從模式，并把AP接入a點的交換機(jī)，這樣所有a點的電腦就可以連接b點的了。

WDS的功能是?

WDS，即無線熱點分布系統(tǒng)，它是無線AP和無線路由中一個特別的功能，簡單來說就是AP的中繼加橋接功能，它可以實現(xiàn)兩個無線設(shè)備通訊，也可以起到放大信號的作用，而產(chǎn)品的SSID也可以不同。這是一個非常實用的功能，比如有三戶鄰居，每戶都有一個支持WDS的無線路由或AP，這樣無線信號就可以在這三戶同時覆蓋了，使得相互的通信更加方便。但要注意的是，每個品牌的無線路由所支持的WDS設(shè)備是有限制的（一般可以支持4-8個設(shè)備），不同品牌的WDS功能不一定可以鏈接成功。

什么是ADSL？

ADSL屬于DSL技術(shù)的一種，全稱Asymmetric Digital Subscriber Line（非對稱數(shù)字用戶線路），亦可稱作非對稱數(shù)字用戶環(huán)路。是一種新的數(shù)據(jù)傳輸方式。

ADSL技術(shù)提供的上行和下行帶寬不對稱，因此稱為非對稱數(shù)字用戶線路。

ADSL技術(shù)采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨立的信道，從而避免了相互之間的干擾。用戶可以邊打電話邊上網(wǎng)，不用擔(dān)心上網(wǎng)速率和通話質(zhì)量下降的情況。

理論上，ADSL 可在5 km 的范圍內(nèi)，在一對銅纜雙絞線上提供最高1 Mbps的的上行速率和最高8Mbps的下行速率.

什么是WiFi快連？實現(xiàn)的原理是？

如下圖中，手機(jī)(設(shè)備B)已經(jīng)接入了AP，而設(shè)備A是一個信息孤島。手機(jī)將AP的信息直接發(fā)送給設(shè)備A，設(shè)備A就可以接入AP了。?

我們可以這樣認(rèn)為，WiFi快連就是接入AP的手機(jī)快速配置設(shè)備，使其接入AP的方式。

實現(xiàn)原理是這樣：手機(jī)通過UDP廣播，將AP的相關(guān)信息組幀發(fā)出。而WiFi模塊一直處于UDP監(jiān)聽狀態(tài)。獲取到AP信息之后，WiFi模塊便可以接入AP了

什么是WLAN?

WLAN無線上網(wǎng)，其全稱是：Wireless Local Area Networks，中文解釋為：無線局域網(wǎng)絡(luò)，是一種利用射頻(Radio Frequency RF)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)，該技術(shù)的出現(xiàn)絕不是用來取代有線局域網(wǎng)絡(luò)，而是用來彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)絡(luò)的不足，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸之目的，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，實現(xiàn)無網(wǎng)線、無距離限制的通暢網(wǎng)絡(luò)。

WLAN 使用 ISM (Industrial、Scientific、Medical) 無線電廣播頻段通信。WLAN 的 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)使用 5 GHz 頻段，支持的最大速度為 54 Mbps，而802.11b 和 802.11g 標(biāo)準(zhǔn)使用 2.4 GHz 頻段，分別支持最大11 Mbps 和 54 Mbps 的速度。目前WLAN所包含的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有：IEEE802.11b協(xié)議、IEEE802.11a協(xié)議、IEEE802.11g協(xié)議、IEEE802.11E 協(xié)議、IEEE802.11i協(xié)議、無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)。

對了，我們3期視頻也講了WiFi模塊的配置和使用，如果你想實操學(xué)習(xí)WiFi，建議看一下第3期視頻。