WiFi技术及其应用与发展

２０１２年第２期　文章编号：ｌＯＯ９－２５５２（２０１２）０２－０１９６—０３　中图分类号：ＴｔＢ９９　文献标识码：Ａ　ＷｉＦｉ技术及其应用与发展　李晓阳　（黑龙江省信息中心，哈尔滨１５００３６）　摘要：随着网络和通信技术的发展，家庭用户对无线通信的需求与日俱增，ＷｉＦｉ凭借其独特的　优势得到了普遍认可，显示出极大的应用前景。简单地介绍了ＷｉＦｉ的含义和发展历程，详细说明　了ＷｉＦｉ的特点及技术优势，并将其与有线网络作了比较。最后对ＷｉＦｉ的应用和未来进行讨论。　关键词：ＷｉＦｉ；无线网络；优势；发展；协议　ＷＩＦＩ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ＬＩ　Ｘｉａｏ—ｙａｎｇ　（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｅｌｆｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００３６，Ｃｈｉｎａ）　．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ山ｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｈｏｍｅ　ｕｓｅｒｓ　ｇｒｏｗｓ　ｗｉｔｈ　ｅａｃｈ　ｐａｓｓｉｎｇ　ｄａｙ．ＷｉＦｉ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｉｓ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｒｅｃｏｇｎｉｉｔｏｎ　ａｎｄ　ｓｈｏｗｓ　ｉｔｓ　ｇｒｅａｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ＷｉＦｉ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｈｉｓｔｏｒｙ．ｉｔ　ＳＨＯＷＳ　ｔｈｅ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｏｆ　ＷｉＦｉ　ｆｒｏｍ　ｉｔｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ｃｏｍｐａｒｅｄ　ＷｉＦｉ　ｗｉｔｈ　ｃａｂｌｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｔ　ｌａｓｔ　ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　ＷｉＦｉ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＷｉＦｉ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ａｄｖａｎｔａｇｅ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｐｒｏｔｏｃｏｌ　０　引言　近些年，随着宽带和光线的普及，互联网与人们　的生活越来越紧密的联系在一起。出于各种目的人　率由目前８０２．１ｌａ及８０２．１ｌｇ提供的５４Ｍｂｐｓ，提高　到３００Ｍｂｐｓ甚至高达６００Ｍｂｐｓ，信号的覆盖范围也　扩大到好几平方公里。现在ＩＥＥＥ　８０２．１　１这个标准　已被统称作ｗｉ—Ｆｉ。从应用层面来说，ｗｉ—Ｆｉ能够　帮助用户访问电子邮箱、Ｗｅｂ和流媒体，与蓝牙技　术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无　们几乎每天都要上网冲浪。现在很多家庭都配有一　台以上的个人电脑，除了传统的台式机和笔记本电　脑之外，以“苹果”ｉＰａｄ为标志的平板电脑得到了大　众的认可，迅速地进入了寻常百姓家。如何使这些　不同的设备简单方便的接人互联网，ＷｉＦｉ技术凭借　线技术。它为用户提供了访问互联网的无线途径。　同时，它也是一种在家里、办公室或在旅途中上网的　快速、便捷途径。　自身特点脱颖而出，成为了大多数家庭多台设备接　人互联网的首选方法。　２　ＷｉＦｉ的技术优势　ＷｉＦｉ的技术优势主要体现在：　１　ＷｉＦｉ概念　ＷｉＦｉ全称ＷｉｒｅｌｅｓｓＦｉｄｅｌｉｔｙ，实质上是一种商业　认证，具有ｗｉ—Ｆｉ认证的产品符合ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ／　ｂ／ｇ／ｎ无线网络规范，它是当前应用最为广泛的　ＷＬＡＮ标准，一般工作在２．４Ｇｈｚ频段。ＩＥＥＥ　８０２．　１１第一个版本发表于１９９７年，１９９９年加上了两个　补充版本：Ｉｅｅｅ８０２．１ｌａ和Ｉｅｅｅ８０２．ｉｌｂ。目前最新　（１）建设便捷。因为ＷｉＦｉ是无线技术，所以组　建网络时免去了布线工作，只需一个或多个无线　ＡＰ，就可以满足一定范围的上网需求。节省了安装　成本，缩短了安装时间。ＡＤＳＬ、光纤等有线网络到　户后，只需连接到无线ＡＰ，再在电脑中安装一块无　收稿日期：２０１１一ｏ９—２Ｏ　的标准为２００９年得到ＩＥＥＥ批准的Ｉｅｅｅ８０２．１Ｉｎ。　在传输速率方面，８０２．１Ｉｎ可以将ＷＬＡＮ的传输速　．．．——作者简介：李晓阳（１９８６一），男，助理工程师，毕业于黑龙江大学　主要从事信息技术处理工作。　１９６．．．—　线网卡即可。一般家庭只需一个ＡＰ，如果用户的邻　居得到授权，也可以通过同一个无线ＡＰ上网。　（２）无线电波覆盖范围广。最新的ＷｉＦｉ半径　可达９００英尺左右，约合３００米，而蓝牙的电波半径　为每台电脑配备一个无线网卡。它的作用主要是在　媒体存取控制层中扮演无线工作站和有线局域网的　桥梁。无线ＡＰ就像有线网络的Ｈｕｂ，无线工作站　可以快速且容易地与网络相连：　只有５Ｏ英尺左右，约合１５米，差距非常大。　（３）投资经济。缺乏灵活性是有线网络的固有　缺点。在规划有线网络的时候，需要提前考虑到以　后的发展需求，这就会导致大量的超前投资，进而出　现线路利用率低的情况。而ＷｉＦｉ网络可以随着用　户数的增加而逐步扩展。一旦用户数量增加，只需　增加无线ＡＰ，不需要重新布线，与有线网络相比节　约了很多网络建设成本。　（４）传输速度快。可达到３７．５Ｍｂｉｔ／ｓ，能够满　足绝大多数个人和社会信息化的需求。　（５）业务可集成。ＷｉＦｉ技术在ＯＳＩ参考模型的　数据链路层上与以太网完全一致，所以可以利用已　有的有线接人资源，迅速部署无线网络，形成无缝　覆盖。　（６）较低的厂商进入门槛。在机场、长途客运　站、酒店、图书馆等人员较密集的地方设置无线网络　“热点”，并与高速互联网连接。只要用户的无线上　网设备处于“热点”所覆盖的区域内，即可高速接人　因特网。也就是说厂商因不用耗费资金来进行网络　布线而节省了大量的成本。　根据无线网卡使用的标准不同，网络接人速度　也有所不同。其中ＩＥＥＥ８０２．１ｌｂ最高为１Ｉ　Ｍｂｐｓ，　在设备配套的情况下可以达到２２Ｍｂｐｓ，ＩＥＥＥ８０２．　１１ａ／ｇ为５４Ｍｂｐｓ，最新的ＩＥＥＥ８０２．１Ｉｎ为３００Ｍｂｐｓ。　较有线网络相比的优势：　（１）无须布线。　作为无线网络ＷｉＦｉ最主要的优势就是无须布　线从而摆脱了布线的烦恼，因此非常适合移动办公　用户，市场前景非常广阔。目前ＷｉＦｉ已经从医疗保　健、管理等特殊行业拓展进了家庭、公共服务、办公　等领域。　（２）健康安全。　ＩＥＥＥ８０２．１１规定的发射功率在１００毫瓦以内，　实际发射功率约６０—７０毫瓦。而蜂窝电话的发射　功率在２００毫瓦至１瓦之间，手持式对讲机的发射　功率高达５瓦，另外无线网络在使用时不会直接接　触人体，更加健康安全。　（３）简单的组建方法。　组建无线网络只需要无线网卡、无线ＡＰ和有　线架构，费用和复杂度远远低于有线网络。如果要　用几台电脑组建对等网，也可不要无线ＡＰ，只需要　（４）长距离工作。　在网络建设完备的情况下，最新的８０２．１１　ｎ标　准的真实工作距离可以达到３００米以上，得益于将　ＭＩＭＯ（多人多出）与ＯＦＤＭ（正交频分复用）技术相　结合而应用的ＭＩＭＯ　ＯＦＤＭ技术，提高了无线传输　质量，也使传输速率得到极大提升。　３　ＷｉＦｉ是高速优先技术的补充　目前，有线接人技术主要包括基于双绞线的　ＡＤＳＬ技术、基于ＨＦＣ网的Ｃａｂｌｅ　Ｍｏｄｅｍ技术、光纤　宽带有线接入技术等。ＷｉＦｉ作为高速有线接人技　术的补充，具有可移动性、价格低廉的优点，广泛应　用于需要无线延伸的领域，如飞机场、客运站等。在　最新的８０２．１１　ｎ标准中，应用了ＭＩＭＯ、ＯＦＤＭ等新　技术，提升了ＷｉＦｉ的性能，数据传输速率成倍提高、　传输距离和信号质量显著提高。这些新技术使　ＷｉＦｉ作为高速有线接入技术的补充的力度大大　增加。　．　（１）ＷｉＦｉ是蜂窝移动技术的补充。　作为蜂窝移动通信的补充是ＷｉＦｉ技术的另一　个定位。蜂窝移动通信的特点是覆盖范围广、移动　能力强并且具有中低等速率的数据传输能力，它可　以利用ＷｉＦｉ数据传输速率高的特点来弥补本身数　据传输速率低的不足。而ＷｉＦｉ不仅可以利用蜂窝　移动通信网络完善的鉴权与计费机制，还可以结合　蜂窝移动通信网络广泛的覆盖范围来实现多接人切　换功能。这样取长补短之后ＷｉＦｉ便成为蜂窝移动　通信的良好补充，使蜂窝移动通信锦上添花，进一步　扩大了其应用范围，为运营商提供更多种的数据服　务创造了条件，从而吸引更多的用户来定制服务。　（２）ＷｉＦｉ是现有通信系统的补充。　现有主要的无线接入技术包括ＩＥＥＥ的８０２．　１１、８０２．１５、８０２．１６和８０２．２０标准，分别对应了　ＷＬＡＮ、无线个域网ＷＰＡＮ：蓝牙与ＵＷＢ、无线城域　网ＷＭＡＮ：ＷＩＭＡＸ和宽带移动接入ＷＢＭＡ等。一　般来讲无线个域网提供超近距离的无线高速数据传　输连接；无线城域网提供覆盖城域的高速数据传输；　宽带移动接入则提供覆盖广泛、移动性高的高速数　据传输。作为现有主要通信系统的补充，ＷｉＦｉ可以　提供覆盖热点、移动性低的高速数据传输。　４　ＷｉＦｉ的应用和未来　ＷｉＦｉ技术已经问世１０余年了。起初，ＷｉＦｉ技　业。八家中国企业，包括华为、ＴＰＬｉｎｋ、Ｈ３Ｃ、中兴、　腾达科技、锐捷网络、深圳共进和伟易达。更多的产　品正在中国的两家授权ＷｉＦｉ测试实验室进行测试，　术作为无线连接计算机和互联网的途径被引入，现　在已经取得长足的进展。如今，可以看到各种各样　标有ＷｉＦｉ字样的设备，比如移动终端、电视机、摄像　机，甚至画框等，这些是十年前无法想象到的。早　期，ＷｉＦｉ只被应用于办公楼中；现在，ＷｉＦｉ网络覆盖　了世界上许多大型城市，甚至在一些国际班机上也　提供ＷｉＦｉ连接。　今天的ＷｉＦｉ在许多行业中都是一项非常重要　的通信工具。在医疗保健领域，ＷｉＦｉ用来连接个体　病患监测设备和中央分析计算系统，追踪患者生命　体征，并向医生实时通报患者的状态变化情况。　ＷｉＦｉ连接让医生能够快速访问诊断系统，查找病患　信息，比较以前的健康档案，指挥进行测试并查看测　试结果——须臾之间，满足所有需求。在商用航空　领域，ＷｉＦｉ被作为一项机上乘客服务，即使在两万　英尺高空，人们也能时刻保持连接，并为广大航空公　司提供一种能够创造收入的增值服务。通过安全可　靠的ＷｉＦｉ网络，金融市场每秒钟都会完成数十万次　交易。现在，汽车制造商可以供应带有ＷｉＦｉ功能的　汽车系统，连接车载仪表设备与各种通信设备，让整　辆车就好比一个可以移动的ＷｉＦｉ热点。物联网作　为新兴产业正被国家大力发展，ＷｉＦｉ技术凭借其低　成本、低功耗、灵活、可靠等优势在物联网产业中发　挥着重要作用。ＷｉＦｉ技术在物联网中广泛应用于　电力监控、油田监测、环境监测、气象监测、水利监　测、热网监测、电表监测、机房监控、车辆诱导、供水　监控，带串口或４８５接口的ＰＬＣ，ＲＴＵ无线功能的　扩展。　如今，ＷｉＦｉ行业有了可以为人们提供无缝连接　的机会，并可以用更多方式连接更多场所的更多设　备，其优势超过了任何其他的替代型途径，这就是　ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ，速率比之前的版本快五倍，有效覆盖　范围则是之前版本的两倍。　数字家庭的许多设备都已连接到ＷｉＦｉ网络中，　从家用个人电脑、游戏机或蓝光ＤＶＤ播放器，到可　以存储上万首歌曲与大量图片的硬盘，再到数码相　机、打印机或高清电视，ＩＥＥＥ８０２．１Ｉｎ产品能够提供　足够的带宽，为这些需求或更多需求提供支持，可谓　是一条让每个人能够同时连接网络并仍可享受到数　字音乐、流式视频和在线游戏带来的愉悦。　目前，带有ＩＥＥＥ８０２．１Ｉｎ标准的产品的数量已　经超过１５００种，其中半数以上都来自亚太地区的企　准备推向市场。根据市场调查机构ＡＢＩＲｅｓｅａｒｃｈ的　统计数据，如今全球ＷｉＦｉ产品出货量中有半数以上　是符合ＩＥＥＥ８０２．Ｉｌｎ标准的产品，其中２０１０年的出　货量超过４．５亿套，２０１２年将增加到ｌ０亿套以上。　虽然ＩＥＥＥ８０２．１Ｉｎ标准是一个巨大的成功，但　是在其之后，定会出现一连串的新型ＷｉＦｉ创新成　果，在新的范畴内，用针对新市场的各种新应用和新　设备以及更高性能的技术彻底改革通信行业。　将来，ＷｉＦｉＤｉｒｅｃｔ将会被应用在产品上，让各种　设备得以随时随地直接互联——即使在没有ＷｉＦｉ　网络、热点或互联网连接的情况下也能实现。由此，　手机、相机、打印机、个人电脑、键盘和耳机将通过彼　此互联来传输内容，并快速简便地分享应用程序。　另外一项即将问世的ＷｉＦｉＡｌｌｉａｎｃｅ认证项目将　支持在６Ｏ千兆赫兹频带上的ＷｉＦｉ运营，以千兆比　特／秒的速度连接未来的消费电子设备，而非如今的　兆比特／秒。这意味着，可提供高清视频与音频、显　示器和无延迟游戏的消费电子设备的性能将会显著　提高。　通过智能电网应用程序，ＷｉＦｉ致力于为创造一　个更加环保的星球而提供各种解决方案。通过端到　端通信的方式，让广大消费者得以优化其家用电器、　安全系统和温度控制系统的运行效率，从而降低能　耗，并更好地管理自己的家庭经营费用。　其他正在开发中的可以改变行业面貌的产品与　服务还有很多，包括可在５千兆赫兹频带上运行的　超高吞吐量ＷｉＦｉ；一份支持无缝热点访问体验的协　议；以及在空白电视信号频段运行的ＷｉＦｉ功能，可　通过对传统电视频谱和增强型覆盖范围的公共使　用，拓展ＷｉＦｉ网络连接的足迹。　５　结束语　互联网改变了人们的生活，而ＷｉＦｉ改变了人们　访问互联网的方式，使人们摆脱了电线的束缚，能够　更加自由方便的访问互联网，使互联网更加深刻的　融入到我们的日常生活中。越来越多的机场、酒店、　餐馆等场所开始提供ＷｉＦｉ服务，三大运营商都在大　规模布局ＷｉＦｉ热点。ＷｉＦｉ凭借着自身特点，应用　范围已经扩展到了医疗、物联网等领域，人们的生活　将因ＷｊＦｉ而改变。　责任编辑：刘新影