Wi-Fi(无线保真)是由接入点( Access Point,AP)和无线网卡组成的无线局域网络,目前,国内平均每天WFi联网请求用户数超过1亿,Wi-Fi已经成为人们生活必不可少的工具。 一、Wi-Fi技术定义。 Wi-Fi是以IEEE802.11标准为基础发展起来的短距离无线通信技术。随着技术的发展以及1EEE802.11a、IEEE802.11g、IEE802.11n等标准的出现,现在IEEE802.11这个标准已统称为Wi-Fi技术。 802.11有各种不同的版本,版本不同,所对应的Wi-Fi特性也有差别。例如802.11g工作在2.4GHz频段,所支持的最大传输速率为54Mbit/s;802.11n工作在2.4GHz或5.0GHz频段,最大传输速率为600Mbit/s。 二、WiFi分类。 WF没有统一的分类方法,根据不同的维度,可以按以下方法分类。 1.根据使用对象及使用环境划分。 (1)个人Wi-Fi：一般为单个用户提供WFi服务,通常以现有终端设备为载体,生成小范围的Wi-Fi热点,供用户自己使用,可以分为硬件Wi-Fi和软件Wi-Fi两大类。 (2)家庭Wi-Fi：一般指无线路由器,通过接入运营商网络,提供Wi-Fi信号给家庭成员范围内使用。 (3)企业Wi-Fi：面向企业客户铺设的Wi-Fi网络,供企业内部员工使用，保证企业正常运作。 (4)商业Wi-Fi：指面向企业客户,为客户提供硬件、软件、服务等内容的系统解决方案,免费提供给客户使用,是一种公众开放的Wi-Fi。 (5)运营商Wi-Fi：指由基础运营商提供的Wi-Fi。 (6)智慧城市Wi-Fi：指政府主导、相关企业参与的、面向公众的无线城市建设。 2.按使用范围划分。 (1)私人Wi-Fi：供个人或家庭使用的Wi-Fi,不对公众开放。 (2)公众Wi-Fi：供公众使用的Wi-Fi。 3.按Wi-F信号源划分。 (1)固定Wi-Fi：通过无线路由器,将有线网络转变为无线Wi-Fi,通常在固定场所铺设。 (2)移动Wi-Fi：将基础运营商提供的数据流量转换为无线WiFi,通常在移动环境下使用。 4.按WiFi收费标准划分。 (1)免费Wi-Fi：无偿提供给用户使用的Wi-Fi。 (2)付费Wi-Fi：有偿提供给用户使用的Wi-Fi。
三、Wi-Fi技术标准。
1997年,1EEE802.11标准问世,19年成立Wi-Fi联盟。之后为满足不断出现的实际需求,又相继推出了802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等多个标准,采用的技术和协议更加完善,数据传输速率、安全性、抗于扰性能也在逐步提高,802.11a、802.11b、802.11g、和802.11n标准对比见表3-1。
802.11ac是802.11n的继承者,它的频带是2.4GHx或5GH2,最大传输速率达到1000Mbit/s,以满足应用程序的网络流畅性要求,由于其优良的电源管理方式、低延迟,高传输速率等优势,随着技术的提升在未来会得到普遍的应用。
802.11gh是最新发布的标准,它的带宽是900MHx,覆盖范围可达1km,适合于低功耗,长距离的物联网。
四、Wi-Fi网络基本工作模式。
IEEE802.11体系由很多部分组成,这些组成部分通过相互作用来提供无线局域网服务,并向上层支持站点的移动性,这些基本的组成部分有站点、基本服务单元、分布式系统,接入点、扩展服务单元等。
站点(ST)是网络最基础的组成单位,可以是PC机或PDA等手持通信设备;基本服务单元(BSS)是802.11标准规定的无线局域网的最小组成单元;分布式系统(DS)用于连接不同的BSS;接入点(AP)是BSS里面的基站,其作用和网桥相似;扩展服务单元(ESs)由分布式系统和基本服务单元组合而成。
IEEE802.11标准定义的基本操作模式有 Infrastructure模式、无线网桥模式、无线中继模式和自组织网络模式等。
(1) Infrastructure模式： Infrastructure模式是基于分布式系统的一种无线操作模式,其中DS可以为有线局域网或者接入点之间无线通信。该模式由一个或多个AP以及与之通信的一系列ST组成。 infrastructure模式结构如图3-9所示。这种模式使无线网络可以接入到DS中,为ST提供访问文件服务器和互联网等的连接。每个AP节点和附属于它的ST节点共同组成一个BSS。在每个BSS范围内的所有通信都使用相同的无线频率。
(2)无线网桥模式：无线网桥模式用以实现不同WiFi网段之间的互相通信。
实现方式是将两个Wi-Fi网段中的AP节点连接。无线网桥模式结构如图3-10所示。
(3)无线中继模式：无线中继模式通过在两个WF网段之间加入一个无线中继器实现,这种模式可以延伸系统的覆盖范围。无线中继模式结构如图3-11所示。
(4)自组织网络模式自组织网络模式由一组客户端节点组成独立的BSS，模式结构如图3-12所示。该模式不需要任何的原有基础设施的支持就可以实现BSS覆盖范围内的各个站点之间的通信。
五、WFi技术特点。
WiFi技术具有以下特点。
(1)覆盖范围大：覆盖半径可以达到数百米,而且解决了高速移动时数据的纠错问题和误码问题,Wi-Fi设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。
(2)传输速率快：不同版本传播速率不同,基于802.11n的传播速率可以达到600Mbit/s。
(3)健康安全：IEEE802.11规定的发射功率不可超过100MW,实际发射功率为60~70MW,辐射非常小。
(4)无需布线：可以不受布线条件的限制,不需要网络布线,适合移动设备。
(5)组建容易：只要在需要的地方设置接入点,并通过高速线路将互联网接入,用户只需将支持无线局域网的设备拿到该区域,即可进入互联网。
Wi-Fi信号会随着离接入点距离的增加而减弱,而且无线电信号遇到障碍物会发生不同程度的折射、反射、衍射,使信号传播受到干扰;无线电信号也容易受同频率电波的干扰和雷电天气的影响,这些都会造成网络信号的不稳定和速率下降。
Wi-Fi技术作为高速有线接入技术的补充,具有可移动性、价格低廉的优点，Wi-Fi技术广泛应用于有线接入需要无线延伸的领域。
Wi-Fi技术也是蜂窝移动通信的补充。蜂窝移动通信可以提供广覆盖、高移动性和中低等数据传输速率,它可以利用Wi-Fi高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足;Wi-Fi不仅可以利用蜂窝移动通信网络完善鉴权和计费机制,而且可结合蜂窝移动通信网络广覆盖的特点进行多接入切换功能,这样就可实现Wi-Fi与蜂窝移动通信的融合。
六、Wi-Fi技术应用。
由于Wi-Fi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的,因此,无线局域网提供了一个世界范围内可以使用的、费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页、随时随地接听拨打电话、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等。Wi-Fi在掌上设备上应用越来越广泛,如智能手机。Wi-Fi手机与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率。如今Wi-Fi的覆盖范围在国内越来越广泛,宾馆、商场、飞机场、车站以及咖啡厅等都有Wi-Fi接口。厂商在人员较密集的地方设置“热点”,并通过高速线路将因特网接入这些场所。由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至数百米的地方,用户只要将支持Wi-Fi的笔记本电脑、PDA、智能手机等拿到该区域内,即可高速接入因特网。
Wi-Fi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。Wi-Fi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、供水监控等。
采用Wi-Fi互联技术的车载影音系统,可以直接与手机相连,实现手机与车载影音系统的同步互联操作,除了具备传统的视频播放、车载导航功能之外,还可以实现同屏传送、收发邮件、网络登录、网络下载等移动互联功能。基于Wi-Fi互联技术的车载影音系统具有以下功能。
①Wi-Fi双屏互动功能,可将手机屏幕显示内容传送到车载影音屏幕上。
②支持导航功能。
③Wi-Fi上网、蓝牙通信。
④支持耳机模式和外部功放模式。
⑤支持标清视频播放。
汽车制造商可以把汽车变成带有Wi-Fi功能的系统,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Wi-Fi热点。在802.11ac标准的基础上集成5 G Wi-Fi技术,将能够让驾驶员与乘客通过畅通的5GHz信道把移动设备中的内容同步并传输到车辆的信息娱乐系统以及后座显示屏上。
对于智能网联汽车,驾驶员可以使用移动设备远程查看其车辆位置、轮胎气压、油量与里程等,同样也可以在同一移动设备上接收关于车辆性能与诊断的预警信息。此外,车载Wi-Fi技术还可以搭建移动热点,在不依赖蜂窝设备且移动的状态下实现与网络的连接。Wi-Fi同样有望在V2X通信和实现无人驾驶的过程中发挥关键作用。在支持千兆及以上速率的相关标准不断发展的情况下,Wi-Fi的优势更加明显。
