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Wi-Fi简史

2020-04-21 小枣君 阅读:
1896年,意大利人伽利尔摩·马可尼实现了人类历史上首次无线电通信。从此,人类打开了无线电世界的大门。

1896年,意大利人伽利尔摩·马可尼实现了人类历史上首次无线电通信。从此,人类打开了无线电世界的大门。zrdednc

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伽利尔摩·马可尼(1874-1937)zrdednc

当时的无线电报机,采用的是火花隙式发射机(spark-gap transmitter),传输的信号内容,是摩尔斯电码。zrdednc

这种无线电报机不能同时接收和发送。所以,收发电报速度慢,效率低下。zrdednc

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正在“听”电报的电报员zrdednc

与无线电报业务同步发展的,还有无线电广播业务。这是无线技术的又一个重要应用。zrdednc

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世界上第一个广播电台zrdednc

随着地球上的广播和电台数量不断增加,无线干扰变得越来越严重。zrdednc

在这种情况下,政府开始介入,对无线广播进行管制,对无线电频率使用进行统一管理。zrdednc

这就是频谱授权制度的由来。zrdednc

20世纪70年代,蜂窝移动通信开始兴起,同样没有逃过频谱授权制度。zrdednc

当时,在美国,负责对频谱进行管理授权的,是FCC(美国联邦通信委员会)。zrdednc

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FCC的标志zrdednc

进入80年代后,随着微电路和数字信号处理等技术的迅速发展,无线技术突飞猛进,新的无线设备不断被发明出来,新的移动通信标准也不断出现。但是,受限于频谱授权制度,这些新设备新技术的研发受到严重制约。zrdednc

这个时候,一位关键人物出现了——他就是迈克尔·马库斯(Michael Marcus,后来被称为“WiFi教父”)。zrdednc

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马库斯当时只是FCC的一名普通工程师。zrdednc

有一天,他向他的领导提了一个建议:希望可以规定一些未授权频谱,开放给行业使用,并适当增加这些未授权频谱设备的发射功率,使之可以覆盖几十到几百米的范围。如果这样做,将有利于激励科技企业做出更多的创新,带来更大的经济效益。zrdednc

FCC采纳了他的建议,并向社会各界征求意见。不过,得到的是完全不负责任的反馈:zrdednc

只要不占用我的频段,随便你们怎么玩!zrdednc

是的,当时频段资源已经被挤占得很严重了,谁也不想把自己手上的频段放出来。zrdednc

最后,FCC只能从仅有的空余频段中释放出三个不受欢迎的“垃圾频段”。这些频段,就是我们现在经常提到的ISM频段。zrdednc

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这些频段主要是开放给工业、科学、医学三个领域使用,属于Free License(免费授权),所以也称为“非授权频谱”。zrdednc

在设备发射功率方面,FCC规定这些新免授权频段的设备发射功率可达到1W。zrdednc

谁也没有想到,就是这1W,成就了今天的WiFi,蓝牙,ZigBee等各种短距离通信技术。zrdednc

当时,为了避免设备间干扰,FCC要求这些新免授权频段的产品使用扩频技术。zrdednc

所谓扩频技术,就是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽,在发射端以扩频编码进行扩频调制,在收端以相关解调技术收信息。扩频技术最早应用军事领域,具备高可靠性,高保密性而且不易受到干扰的特性。zrdednc

FCC新规推出之后,获得了行业的广泛欢迎。但是,就在大家埋头发展的时候,新的问题出现了——zrdednc

整个产业内,没有统一的标准。zrdednc

当时很多无线产品设备商们,都是各自开发自己的专用设备,谁也不鸟谁,不同厂家之间的设备根本无法兼容。zrdednc

1988年,美国NCR公司想利用未授权频段来做无线收款机(NCR是世界上最早做机械式和电动收款机的一家公司,后来被AT&T收购)。于是,就找来了他们研发部门的工程师Victor Hayes,问他这事该怎么办?zrdednc

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Victor Hayeszrdednc

Victor Hayes非常有前瞻性,他认为,必须先有一个统一的标准。然后,Victor Hayes就联合贝尔实验室的另一位工程师Bruce Tuch找到IEEE,希望建立一套通用的未授权频谱标准。zrdednc

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IEEE,电气和电子工程师协会zrdednc

于是,90年代初,IEEE成立了著名的802.11工作组,由Victor Hayes担任主席。zrdednc

与此同时,1991年,NCR的工程团队和其合资伙伴AT&T在荷兰Neuwegein开发出了WaveLAN技术。这项技术被认为是Wi-Fi的雏形。zrdednc

那么,是不是NCR就是Wi-Fi的发明人呢?并不是。zrdednc

就在NCR在捣鼓WaveLAN的时候,澳洲政府的研究机构CSIRO也发明了一种无线网技术。具体的发明人,是悉尼大学的John O'Sullivan和他的小组。 zrdednc

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Dr John O'Sullivanzrdednc

1996年,他们成功在美国申请了技术专利,专利号是US Patent Number 5,487,069。(后来为了这个专利,还打了一场官司。)zrdednc

1999年,IEEE官方定义802.11标准的时候,选择并认定了CSIRO发明的无线网技术是世界上最好的无线网技术,因此吸纳为Wi-Fi的核心技术标准。zrdednc

终于,IEEE802.11的标准版本:802.11b(工作于2.4GHz频段)和802.11a(工作于5.8GHz频段),分别于1999年12月和2000年1月获得批准。zrdednc

就在工作组忙于确定标准的同时,Intersil、3Com、诺基亚、Aironet、Symbol和朗讯这6家公司,共同组成了无线以太网路相容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,缩写为WECA)。zrdednc

WECA成立的目的主要是对不同厂家的产品进行兼容性认证,实现不同厂家设备间的互操作性。zrdednc

联盟成立之后,为了便于市场推广,大家商量打算换一个响亮的名字,例如“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”等。但是,这种滞涩的术语很难让人们脱口而出。为了这事,WECA还专门咨询了品牌专家,品牌专家给了他们很多建议,比如叫“FlankSpeed”,“DragonFly”等等。zrdednc

最后,“Wi-Fi”这个名字胜出。zrdednc

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之所以叫“Wi-Fi”,是因为它听起来有点像“HiFi”,这容易让人联想到不同厂家的CD播放器可以和任意功放设备相兼容。后来有人说“Wi-Fi”是“wireless fidelity(无线保真)”的简称,这其实只是后来人们设想的而已。zrdednc

2002年10月,WECA正式改名为Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)。zrdednc

技术已经标准化了,艺名也有了,现在该干啥?zrdednc

抱大腿啊。zrdednc

你的技术再好,也要有人愿意用啊,要有设备商能够支持啊。zrdednc

于是,Wi-Fi联盟里的朗讯公司找到了苹果公司,希望他们的产品能引入Wi-Fi。zrdednc

苹果很高傲,他们告诉朗讯:如果你们的无线适配器价格能够降到100美元以下,我们就在笔记本里设计一个Wi-Fi插槽。zrdednc

朗讯同意了。zrdednc

1999年7月,苹果在其推出的新一代iBook笔记本电脑中首次引入Wi-Fi,不过并非标配,只是一个可选项。zrdednc

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乔布斯演示iBook G3的“无线”魔法,他将其命名为“AirPort”zrdednc

但是,就是这个”可选项“,迅速引来了其它电脑厂家的跟风。zrdednc

不仅硬件厂商跟进了Wi-Fi,微软的Windows XP操作系统也增加了对Wi-Fi的支持(用户无需安装第三方驱动或软件,即可以实现无线连接)。zrdednc

自此,Wi-Fi的使用范围不断扩大,从个人到家庭,从家庭到公共场所,走进了我们每一个人的生活。zrdednc

这个时候,IEEE802.11工作组重新调整IEEE802.11协议标准,推出了新的物理层标准IEEE802.11g。它使用更先进的扩频技术,称为正交频分复用(OFDM)调制技术,其速率可在2.4GHz频段上达到54Mbps。zrdednc

后来,又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。zrdednc

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802.11的发展轨迹zrdednc

正因为802.11a/b/n/g/ac/ax之类的命名方式实在容易让人混乱,无法轻松看出先后顺序,所以IEEE决定,从802.11ax开始,以数字的方式进行命名。     =zrdednc

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而802.11ax,就是我们现在火得不能再火的Wi-Fi 6。zrdednc

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经过20多年的发展,Wi-Fi 6的传输速度已经是第一代Wi-Fi的873倍。zrdednc

不得不说,Wi-Fi是一项非常成功的无线通信技术,它在很大程度上改变了我们的生活。zrdednc

如今,Wi-Fi又来到了历史的十字路口。面对5G的挑战,它究竟会走向何方呢?让时间来告诉我们答案吧。zrdednc

参考文献:zrdednc

  • https://mp.weixin.qq.com/s/Mq5IkeE36qnjMMJmNUFOiw
  • http://biz.zol.com.cn/638/6382835.html
  • https://www.zhihu.com/question/23539623/answer/109747299
  • http://xinwen.eastday.com/a/180310182443182.html

(本文授权自公众号鲜枣课堂,版权归鲜枣课堂所有,转载请联系鲜枣课堂;责编:Demi Xiazrdednc

  • 802.11ad,可惜了……
  • 温故而知新。
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