无线Wi-Fi 名称（Wi-Fi无线技术介绍）

Wi-Fi logo

Wi-Fi的设备已经非常普及了，我们的手机，电脑，还有很多物联网设备支持Wi-Fi。今天就给大家介绍一下Wi-Fi的历史和一些特性。

Wi-Fi的前身

Wi-Fi是无线局域网（WLAN）的一个标准，最早的无线局域网可以追溯到上个世纪70年代，基于ALOHA协议的UHF无线网络连接了夏威夷岛，是现在无线局域网的一个最初版本。随后的1985年美国联邦通信委员会制定了现在广泛使用的免费Wi-Fi频段，和我们的微波炉频率相同。1991年NCR公司和AT&T公司发明了现在广泛使用Wi-Fi的标准的802.11的前身，用在收银系统，名字为WaveLAN。澳大利亚的天文学家John O’sullivan和他的同事开发了Wi-Fi技术的关键专利，起初使用在CSIRO (公共健康科学和工业研究组织)的项目上。1997年发布了基于802.11协议的第一个版本，提供2Mbit/s速率，在1999年提高到11Mbit/s，使用价值大大提高，随后Wi-Fi得以快速发展。

Wi-Fi的标准和速率

主流的Wi-Fi标准是802.11b（1999），802.11g（2003）和802.11n（2009），802.11ac（2013）,802.11ax（2017）。他们之间是向下兼容的，旧协议的设备可以连接到新协议的AP，新协议的设备也可以连接到旧协议的AP，只是速率会降低。11g，11b都是较早的标准，11b最快只能到11Mbps，11g最快能达到54Mbps。802.11n的速率理论最快可以达到600Mbps，802.11ac理论最快可以达到6.9Gbps，802.11ax理论最大速率10Gbps左右，单用户速率提高不多，它的优势是在多用户，高并发场合提高传输效率。以上速率是理论的物理层传输速率，必须满足最大传输频道带宽下发射接收都达到最大空间流数（多天线输入输出），这个条件一般情况达不到的。我们的手机，大多是单天线，少数是双天线。以802.11n为例, 20M带宽和单天线最快能达到72Mbps，40M的单天线可以达到150M，常见的USB单天线无线网卡最快也只能是150M，这必须要求无线路由器配置为40M带宽，无线路由器默认配置是20M，因为2.4G的频段过于拥挤，一般只配置20M带宽，这样单天线网卡也只能是极限的72Mbps。以上说的速率都是物理层速率，物理层要附加很多消息保证信息的正确传输，在传输中还有冲突等待时间，这就是为什么我们在实际使用无线网络传输数据的时候感觉速度比网卡显示的速度要低很多的原因。还有一个概念，就是Wi-Fi的速率是包含上下行的，就是上下行加起来的速率。这和我们的有线全双工以太网还是有区别的。

为什么要使用多天线。

现在市面的路由器都是多天线的，不像早期的路由器只有一根天线

单天线无线路由器

多天线无线路由器

因为最新的MIMO技术要求必须使用多天线。使用多天线可以提高传输速率和提高多并发用户的传输效率。

MIMO示意图

上图是MIMO的示意图，多个发送，多个接受，相当于原来只有一条公路，现在好几条公路，多个公路的通行量显然比单个公路的通行量大。

Wi-Fi组网结构

Wi-Fi有两种组网结构：一对多（Infrastructure模式），和点对点（Ad-hoc模式，也叫IBSS模式）。我们最常用的Wi-Fi是一对多结构的。一个AP（接入点），多个接入设备，我们用的无线路由器是其实就是路由器 AP。Wi-Fi还可以点对点结构，比如两个笔记本可以用Wi-Fi直接连接起来不经过无线路由器。

1对多模式

点对点模式

Wifi的频道

如下图所示，2.4G的Wi-Fi划为14个频道，每个频道带宽20-22Mhz，不同的调制方式带宽稍微不同。每个频道的间隔为5M，很明显，相邻的多个频道是有干扰的，相互没有干扰的只有1，6，11，14或者1，5，9，13。这也是为什么在有多个Wi-Fi热点的地方会上不了网，或者非常慢。现在无线路由器都有手动设置频道的功能，如果在家使用无线路由器最好设置到一个和附近的其他Wi-Fi信号不同的最好是间隔比较远的频道。

2.4G频段的Wi-Fi频道

上图是22M带宽的情况，802.11n增加了支持40M带宽。从图中可以看出，如果支持40Mhz可用的频道会更少，适合用在干扰比较少的场合，当然在5G频段有更多的可用频道。

802.11ac和802.11ax支持更多的频道带宽,增加了80M，160M。

Wi-FI的安全性

常用的Wi-Fi加密有WEP，WPA，WPA2。WEP安全性太差基本上被淘汰了。目前WPA2是被业界认为最安全的加密方式。WPA加密是WEP加密的改进版，包含两种方式：预共享密钥（PSK）和Radius密钥。其中预共享密钥（PSK）有两种密码方式：TKIP和AES，相比TKIP，AES具有更好的安全系数。WPA2加密是WPA加密的升级版，建议优先选用WPA2-PSK AES模式。WPA/WPA2加Radius密钥是一种最安全的加密类型，不过由于此加密类型需要安装Radius服务器，一般用户不容易用到。

无线路由器加密选项

Wi-Fi漫游

“想漫游，不如自己游！”。在一些公共场所不同楼层有不同的SSID，如果客户换个楼层就必须重新连接，重新输入密码，这个体验是非常糟糕的，怎么让客户在一个很大的区域里面无论走到什么地方都可以一直保持连接？

Wi-Fi漫游必须满足以下条件：所有AP使用相同的SSID，（注意SSID区分大小写）；必须采用相同的WEP或WPA加密方式，并设置相同的密码。所有无线AP都需要处在统一个局域网内，指相同网段IP地址。AP间覆盖范围需要相对重叠，即AP半径30米，那么俩AP之间距离，最好控制在50米以内。（重叠范围在20%~30%左右）相邻AP间信道手动选择，尽量采用不同，甚至不相邻信道，2.4G频率只支持3个不重叠的传输信道信道，信道1、6、11或13是不冲突的。

Wi-Fi 漫游示意图

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