Wi-Fi - 快速指南

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什么是 Wi-Fi?

WiFi 的含义是Wireless Fidelity（无线保真）。它基于 IEEE 802.11 系列标准，主要是一种局域网 (LAN) 技术，旨在提供楼宇内的宽带覆盖。

当前的 WiFi 系统支持 54 Mbps 的峰值物理层数据速率，并且通常在 100 英尺的距离内提供室内覆盖。

WiFi 已成为住宅、办公室和公共热点场所的事实上最后一英里宽带连接标准。系统通常只能提供距接入点约 1,000 英尺的覆盖范围。

WiFi 提供的峰值数据速率明显高于 3G 系统，主要是因为它工作于更大的 20 MHz 带宽，但 WiFi 系统并非旨在支持高速移动性。

WiFi 相对于 WiMAX 和 3G 的一个显著优势是其终端设备广泛可用。今天，绝大多数笔记本电脑都内置了 WiFi 接口。WiFi 接口现在也内置于各种设备中，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

所有 WiFi 网络都是基于竞争的 TDD 系统，其中接入点和移动台争用使用同一信道。由于采用共享介质操作，所有 WiFi 网络都是半双工。

有一些设备供应商出售 WiFi 网状配置，但这些实现包含标准中未定义的技术。

信道带宽

WiFi 标准定义了适用于 802.11b 的 25 MHz 固定信道带宽和适用于 802.11a 或 g 网络的 20 MHz 固定信道带宽。

Wi-Fi - 工作理念

无线电信号

无线电信号是使 WiFi 网络成为可能的关键要素。WiFi 天线发送的无线电信号被 WiFi 接收器接收，例如装有 WiFi 卡的电脑和手机。每当电脑接收 WiFi 网络范围内的任何信号（对于天线通常为 300-500 英尺）时，WiFi 卡会读取信号，从而在用户和网络之间创建互联网连接，而无需使用线缆。

接入点由天线和路由器组成，是发送和接收无线电波的主要来源。天线工作得更强大，具有半径为 300-500 英尺的更长的无线传输距离，用于公共区域，而较弱但有效的路由器更适用于无线传输距离为 100-150 英尺的家庭。

WiFi 卡

你可以将 WiFi 卡视作将电脑连接到天线以直接连接互联网的隐形线缆。

WiFi 卡可以是外部或内部的。如果电脑中未安装 WiFi 卡，则你可以购买 USB 天线附件并将其外部连接到 USB 端口，或将装有天线的扩展卡直接安装到电脑（如上图所示）。对于笔记本电脑，此卡将是插入笔记本电脑上 PCMCIA 插槽的 PCMCIA 卡。

WiFi 热点

创建 WiFi 热点是通过安装接入点到互联网连接来实现的。接入点在一个短距离上传输无线信号。它通常覆盖范围在 300 英尺左右。当一个支持 WiFi 的设备（例如掌上电脑）遇到一个热点时，该设备可以无线连接到该网络。

大多数热点都位于公众易于到达的地方，例如机场、咖啡店、酒店、书店和校园环境。802.11b 是全球热点最常见的规范。802.11g 标准向下兼容 .11b，但 .11a 使用不同的频率范围并需要独立的硬件，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；他们向想要接入互联网的用户收取费用。

世界各地的热点正在不断发展。事实上，T-Mobile USA 控制着分布在公共场所（例如星巴克、Borders、Kinko's 和达美航空、联合航空和美国航空的航空俱乐部）中的 4,100 多个热点。甚至选定的麦当劳餐厅现在也提供 WiFi 热点接入。

任何带有集成无线功能的笔记本电脑、由制造商连接到主板的无线适配器或无线适配器（例如 PCMCIA 卡）都可以接入无线网络。此外，所有带有 Compact Flash、SD I/O 支持或内置 WiFi 的掌上电脑或 Palm 设备都可以接入热点。

一些热点需要 WEP 密钥才能连接，它被认为是私有和安全的。对于开放连接，任何带有 WiFi 卡的人都可以访问该热点。因此，为了在 WEP 下接入互联网，用户必须输入 WEP 密钥代码。

Wi-Fi - IEEE 标准

802.11 标准是通过若干 WLAN 规范定义的。它定义了无线客户端和基站或两个无线客户端之间的无线接口。

802.11 系列中有若干规范 −

• 802.11 − 这是无线 LAN 的规范，在 2.4 GHz 频带使用跳频扩频 (FHSS) 或直接序列扩频 (DSSS) 提供 1 或 2 Mbps 的传输速率。

• 802.11a − 这是 802.11 的扩展，是无线 LAN 的规范，在 5 GHz 频带的传输速率高达 54 Mbps。802.11a 使用正交频分复用 (OFDM) 编码方案，而不是 FHSS 或 DSSS。

• 802.11b − 802.11 高速 WiFi 是 802.11 的扩展，是无线 LAN 的规范，在 2.4 GHz 频带提供高达 11 Mbps 的连接传输速率（根据信号强度降级至 5.5、2 和 1 Mbps）。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 标准的修正案，允许无线功能与有线以太网连接类似。

• 802.11g − 这是无线 LAN 的规范，在 2.4 GHz 频带提供 20 Mbps 以上的连接速率。

以下是对三个主要 WiFi 标准的技术比较。

Wi-Fi - 访问协议

IEEE 802.11 无线局域网使用一种名为载波侦听多路访问冲突避免 (CSMA/CA) 的媒体接入控制协议。虽然该名称类似于以太网的载波侦听多路访问冲突检测 (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传输和接收。无线电系统的一个基本问题是，当一个站发送时，它无法“听到”，因此不可能检测到冲突。正因为如此，802.11 规范的开发者想出了一种称为分布式控制功能 (DCF) 的冲突避免机制。

根据 DCF，只有在信道清晰时，WiFi 站才会传输。所有传输都被确认，因此如果一个站没有收到确认，它就会假定发生了冲突，并在随机等待间隔后重试。

随着流量的增加或在移动站点彼此无法听到的情况下，冲突的发生率将增加。

Wi-Fi - 服务质量 (QoS)

计划在 WiFi 技术中结合服务质量 (QoS) 功能，采用 IEEE 802.11e 标准。802.11e 标准将包括两个操作模式，其中任何一个都可以用于改善语音服务 −

• WiFi 多媒体扩展 (WME) − 强制性
• WiFi 调度多媒体 (WSM) − 可选

WiFi 多媒体扩展 (WME)

WiFi 多媒体扩展使用一种称为增强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) 的增强版本。

增强部分是 EDCA 将为共享无线信道定义八个访问优先级级别。与原始 DCF 一样，EDCA 访问是一种基于争用的协议，它采用一组等待间隔和退避计时器来避免冲突。但是，使用 DCF 的所有站点都使用相同的值，因此在信道上传输时具有相同的优先级。

使用 EDCA 时，每个不同的访问优先级都会分配不同的等待间隔和退避计数器范围。优先级较高的传输分配较短的间隔。该标准还包括分组突发模式，允许接入点或移动站点保留信道并在序列中发送 3 到 5 个分组。

WiFi 调度多媒体 (WSM)

可以使用可选的 WiFi 调度多媒体 (WSM) 提供真正一致的时延服务。WSM 的运行方式与原始 802.11 MAC 中定义的鲜有用到点控制功能 (PCF) 类似。

在 WSM 中，接入点会定期广播一个控制消息，该消息强制所有站点将信道视为繁忙状态，并且不尝试传输。在那段时间内，接入点轮询定义为时间敏感型服务的每个站点。

要使用 WSM 选项，设备需要发送一个描述带宽、延迟和抖动要求的流量曲线。如果接入点没有足够的资源来满足流量曲线，它将返回一个忙信号。

Wi-Fi - 安全

安全性一直是 WiFi 的主要缺陷之一，尽管现在已经可以使用更好的加密系统。加密在 WiFi 中是可选的，并且已经定义了三种不同的技术。这里给出了这些技术 −

有线等效保密 (WEP)

基于 RC4 的 40 位或 104 位静态密钥加密。

Wi-Fi 受保护访问 (WPA)

这是 WiFi 联盟的一个新标准，使用 40 位或 104 位 WEP 密钥，但它会更改每个分组的密钥。这种更改密钥功能称为临时密钥完整性协议 (TKIP)。

IEEE 802.11i/WPA2

IEEE正在敲定802.11i标准，该标准基于名为高级加密标准的更为强大的加密技术。Wi-Fi联盟将符合802.11i标准的产品指定为WPA2。

然而，实施802.11i需要升级硬件。

Wi-Fi - 网络服务

随着服务提供商开始使用Wi-Fi来提供其最初未针对其设计的服务，问题变得有些混乱。这两个主要例子是无线ISP和全市Wi-Fi网状网络。

无线ISP (WISP)

从Wi-Fi中衍生出来的一项业务是无线ISP (WISP)。这是一种利用无线LAN技术和在指定为热点公共场所的共享互联网连接来销售互联网接入服务的想法。

从技术角度来说，对服务的访问受限于WLAN技术的传输范围。您必须位于热点（即距接入点100米范围内）才能使用它。从业务角度来看，用户要么以月费订阅特定运营商的服务，要么按小时付费按需访问服务。虽然月费基础最具成本效益，但运营商间的访问安排很少，因此您必须位于由您的运营商运营的热点中才能访问您的服务。

全市网状网络

为了解决范围受限的问题，例如Mesh Networks和Tropos Networks这样的供应商已经开发了使用Wi-Fi无线电技术的网状网络能力。

无线电网状网络的想法是，可以通过许多接入点将消息中继到集中式网络控制台。随着移动站移动，这些网络通常能够支持移动性，因为连接从一个接入点传递到另一个接入点。

一些市政当局使用Wi-Fi网状网络来支持公共安全应用（即警车中的终端）并向社区提供互联网接入（即全市热点）。

Wi-Fi - 无线电调制

Wi-Fi系统使用两种主要的无线电传输技术。

• 802.11b（<=11 Mbps） - 802.11b无线电连接使用一种称为互补编码键控（CCK）的直接序列扩频技术。比特流使用一种特殊的编码进行处理，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，可用的无线电波段被划分为多个子信道，并且其中一些比特在各个信道上发送。发射机使用二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）或两种正交幅度调制级别（16 QAM或64 QAM）在64个子载波中对比特流进行编码。一些传输信息是冗余的，因此接收器不必接收所有子载波即可重建信息。

原始802.11规范还包括跳频扩频（FHSS）的选项，但这种技术在很大程度上已经被放弃。

自适应调制

Wi-Fi使用自适应调制和不同级别的正向差错控制来优化传输速率和误差性能。

随着无线电信号的功率损失或遇到干扰，误码率将会增加。自适应调制意味着，在这些恶劣条件下，发射器将自动切换到更可靠、效率却较低的调制技术。

Wi-Fi - 重大问题

有一些问题被认为是阻碍Wi-Fi技术缓慢采用的原因 -

• 安全问题 - 安全问题阻碍了Wi-Fi在企业界的采用。黑客和安全顾问已经演示了破解大多数Wi-Fi连接中使用的有线等效保密（WEP）等当前安全技术是多么容易。黑客可以使用现成的材料和软件入侵Wi-Fi网络。

• 兼容性和互通性 − WiFi 的一个主要问题是其兼容性和互通性。例如，802.11a 产品与 802.11b 产品不兼容。由于不同的工作频率，802.11a 热点无法帮助 802.11b 客户端。由于缺乏标准化、协调和认证，不同的供应商提供互不相容的产品。

• 计费问题 − WiFi 供应商还在寻找解决后端集成和计费问题的办法，这些问题一直阻碍商业 WiFi 热点的推广。WiFi 计费所考虑的一些主意是按天、小时和无限月连接费用等。

Wi-Fi - 总结

WiFi 是一种通用无线网络技术，它利用无线电频率传输数据。WiFi 允许进行高速互联网连接，无需使用电缆。

术语 WiFi 是“无线保真”的缩写，通常用来指无线网络技术。WiFi 联盟宣称拥有其作为 802.11x 标准认证设备认证标志的使用权。

WiFi 是一种自由——无需电缆的自由。它允许您几乎从任何地方连接到互联网——咖啡馆、酒店房间或工作时的会议室。更重要的是——它比一般的拨号连接快将近 10 倍。WiFi 网络在未经许可的 2.4 无线电频段内运行，分别为 11 Mbps（802.11b）或 54 Mbps（802.11a）的数据速率。

要访问 WiFi，您需要启用 WiFi 的设备（笔记本电脑或 PDA）。这些设备可以在任何配备了 WiFi 接入的场所无线发送和接收数据。

接下来呢？

现在，无线的重点正在转变为广域，即 WiMax。WiMax 是全球微波互通性的缩写，它在 IEEE 802.16 标准中进行了定义。它被设计为提供都会区宽带无线接入（BWA）服务，并且正由 WiMax 论坛推广。

WiMAX 与 WiFi 非常类似，但规模更大，速度更快。一个游牧版本将使启用了 WiMAX 的设备能够在一个很大的区域内进行连接，非常像现在的蜂窝电话一样。

有关 WiMAX 的详细信息，您可以浏览我们的 WiMAX 教程。