Wi-Fi，你看不到、摸不到，也聽不到，但它已經對現代世界產生了巨大的影響，並且這一影響力將不斷延續。從家用無線網絡，到辦公室和公共場所，無需依賴線纜而實現的高速連接無處不在，並且徹底改變了計算方式。
毫不誇張地說，由於Wi-Fi的隨時可訪問性，我們因此能夠過上更美好的生活——以一種更直接、更簡單且具有高度移動性的方式使用我們的筆記本電腦、平板電腦和可攜式電子設備，不必再擔心錯綜複雜的電線束縛住我們。
Wi-Fi的興起
儘管可能難以置信，但現在距離IEEE批准初始802.11標準已過去了20個年頭。這是《20年Wi-Fi發展史：通往無線自由之路》系列博客的第一部分，將回顧Wi-Fi的歷史，了解該技術如何克服眾多技術挑戰，如何發展成為我們如今所熟知的高度便利的超快無線標準。隨後，我們將討論Wi-Fi的未來發展方向。
始於未授權頻譜
雖然現在我們認為802.11無線技術是一種主要用於將個人計算設備和智慧型手機連接到網際網路的技術，但事實上，最初發明它是為了連接普通收銀機。在20世紀80年代末期，零售硬體和銷售點（PoS）計算機系統製造商NCR公司遇到了一個大問題。其客戶——百貨商店和超市不希望在每次改變商店布局時都要撬起地板。
FCC當時作出了一項裁決，開放某些頻段供免費使用，這激發了一個顛覆性想法的誕生。通過在未授權頻譜中使用無線連接（而不是傳統的有線連接），電子收銀機和PoS系統可以在商店內輕鬆移動，零售商無需進行大規模改造工作。
不久後，NCR將該項目分配給荷蘭辦事處的一個工程團隊。面臨創建無線通信協議的挑戰，這些工程師成功開發出了被認為是Wi-Fi 前身的「WaveLAN」。NCR並未將其保留為完全專有的協議，而是將其設立為一項標準，隨著該技術的浮現，公司有望成為無線連接市場的領導者。到1990年，基於未授權頻譜中的無線通信，IEEE 802.11工作組成立。
通過利用當時的創新擴頻技術減少嘈雜環境中的干擾並提高信號完整性，初始版Wi-Fi最終於1997年正式實現標準化。其運行時的吞吐量僅為2Mbit/s，但它為未來奠定了基礎。
無線乙太網
雖然802.11無線標準發布於1997年，但它並未立即進入快車道。在相當長的一段時間裡，緩慢的速度和昂貴的硬體阻礙了它對大眾市場的吸引力，但局面註定要改變。10 Mbit/s乙太網是當時的網絡標準。IEEE 802.11工作組知道，如果可以達到這一標準，他們將打造一個旗鼓相當的無線競爭對手。
1999年，他們成功了，802.11b應運而生。該技術使用與初始802.11無線標準相同的2.4GHz ISM頻段，但將支持的吞吐量大幅提高到了11Mbit/s。無線乙太網終於成為現實。
在802.11b建立後不久，IEEE工作組又發布了更快的802.11a標準。該標準在5GHz頻段上運行，提供高達54Mbit/s的速度，而不使用日益擁堵的2.4GHz頻段。
由於802.11a占用的是5GHz頻段，遠離熱門（因而擁堵）的2.4GHz頻段，因此在嘈雜環境中的性能更好；然而，較高的載波頻率也意味著，與2.4GHz無線連接相比，其範圍較小。由於設備較便宜、標稱範圍更好，802.11b被證明是當時最受歡迎的無線標準。但是，雖然比802.11a更具成本效益，但對普通消費者而言，802.11b的價格仍不夠低。路由器和網絡適配器仍需花費數百美元。
賈伯斯帶來轉機
這一切在史蒂夫·賈伯斯的一通電話後發生了改變。那時，蘋果將要推出新的計算機系列，希望將無線網絡功能集成到該系列計算機中。但設定的條款非常苛刻——蘋果希望以99美元的價格購買網卡，當然，涉及的數量可能非常龐大。朗訊科技（在此階段已收購NCR）同意了。
雖然最初面臨許多困難，但蘋果的這筆交易最終將Wi-Fi交付到了消費者手中，並將其推向主流。PC製造商看到蘋果計算機先發制人，於是也想集成無線網絡功能。很快，戴爾、東芝、惠普和IBM等主要PC硬體製造商全都提供Wi-Fi。
微軟也憑藉Windows XP趕上了Wi-Fi的潮流。微軟與朗訊的工程師合作，在作業系統中集成了Wi-Fi連接功能。用戶無需安裝第三方驅動程序或軟體即可進行無線連接。隨著Windows XP的發布，Wi-Fi現已在全球數百萬台計算機上獲得原生支持——這項技術正式進入「大時代」。
Wi-Fi提速之旅
這是《20年Wi-Fi發展史：通往無線自由之路》系列博客中的第二部分。本部分將回顧Wi-Fi的提速之旅，介紹該技術如何發展成為我們如今所熟知的高速連接。
世紀之初的無線革命
在新世紀之初，由於無線連接的好處變得明朗，Wi-Fi迅速受到歡迎。隨著企業和消費者開始意識到Wi-Fi的潛力，咖啡店、機場和酒店開始出現熱點，這便是我們如今所熟知的移動計算的雛形。許多家庭用戶開始使用寬頻網際網路，能夠在家中輕鬆共享連接。
感謝IEEE 802.11工作組的努力，最初只為連接收銀機（參見上一篇博客）而設計的專有無線協議已成為無線網絡標準的基礎，從而改變了整個社會結構。
應對挑戰，提高速度
1999年，802.11b的出現為Wi-Fi的大規模採用創造了條件。其價格更加便宜，使消費者更容易獲得，而且11Mbit/s的速度足夠快，可替換企業用戶的有線乙太網連接。21世紀之初，受寬頻網際網路激增的推動，802.11b大獲成功。消費者和企業都發現，通過無線方案，可以輕鬆共享DSL、有線和其他寬頻技術所提供的新型高速連接。
隨著寬頻速度成為常態，消費者的計算機使用習慣也發生了相應改變。音樂/電影分享和流式音頻等較高帶寬應用開始在消費者市場日漸流行。
同時，在企業市場中，由於無線是與基於乙太網的快速本地網絡競爭，因而需要應對更大的速度需求。如果要採用無線，企業用例（如VoIP、文件共享和印表機共享，以及桌面虛擬化）需要無縫工作。
即使在21世紀之初，802.11b可支持的速度距離領先水平亦相去甚遠。在有線方面，10/100M乙太網已經是廣泛應用的標準。憑藉100Mbit/s的速度，它比802.11b標稱的11Mbit/s速度快了近10倍。802.11b的協議開銷意味著，最大理論速度實際上只有5.9 Mbit/s。但在實踐中，由於802.11b使用日益普及的2.4GHz頻帶，因此實證速度比這還要低。來自微波爐、無繩電話和其他消費性電子產品的干擾意味著，真實速度通常無法達到5.9Mbit/s（有時甚至相差很遠）。
▲Wi-Fi發展概覽，按發布日期、頻率和最大數據速率劃分
802.11g：更便宜且向後兼容
為了解決速度問題，2003年，IEEE 802.11工作組推出了802.11g。雖然802.11g和802.11b一樣使用2.4GHz頻帶，但它能夠實現高達54 Mbit/s的速度。即使在扣除協議開銷後速度下降，其最大理論速度31.4Mbit/s也足以適應不斷加快的家庭寬頻速度。
實際上，802.11g並不是第一個實現54Mbit/s的802.11無線標準。這一殊榮應歸於早在1999年便已實現的802.11a。不過，802.11a使用單獨的5.8GHz頻率來實現高速度。雖然5.8GHz受到的來自消費性電子產品的無線電干擾較少，但這也意味著它與802.11b不兼容。鑒於這一事實，再加上設備更昂貴，802.11a僅在企業細分市場受到歡迎，從未滲透到體量更大的家庭/消費者領域。
通過使用2.4GHz達到54Mbit/s，802.11g能夠實現高速度，同時保留與802.11b的完全向後兼容性。這一特性非常重要，因為802.11b此時已成為消費類設備的主要無線標準。其向後兼容性與更便宜的硬體（802.11a相比）是主要賣點，802.11g很快便成為消費者、甚至企業相關應用的全新快速無線標準。
802.11n：進一步提高速度
802.11n於2009年推出，在802.11g和802.11a的基礎上進一步提高了速度。802.11n在2.4GHz或5.8GHz頻段運行（但不同時在這兩個頻段運行），通過幀聚合提高了傳輸效率，並引入了可選的MIMO和40Hz通道——通道寬度是802.11g的兩倍。
802.11n提供的網絡速度明顯加快。在低端，如果使用與802.11g網絡相同類型的單天線、20Hz通道寬度配置運行，802.11n網絡可達到72Mbit/s。此外，如果使用雙倍寬度的40Hz通道與多天線，則數據速率可以更快——達600 Mbit/s（對於四天線配置）。
Wi-Fi未來之路
1997年，Wi-Fi實現標準化，改變了我們的計算方式。如今，無論是在家裡用平板電腦看節目，還是從相機機傳輸照片，幾乎每個人每天都要使用Wi-Fi連接。支持Wi-Fi的產品每周出貨量都達數百萬台，並且，這項技術似乎還在持續不斷地應用於新的設備類型。
Wi-Fi儘管起步階段不太起眼，後續發展卻十分迅猛。雖然初始標準只能達到2Mbit/s的數據速率，但如今的Wi-Fi配置能夠支持數千兆的速度。介紹Wi-Fi歷史的系列博客包括3個部分，這是最後一部分，我們將展望一下無線標準的未來。
千兆無線時代
大規模採用的最新802.11無線技術是802.11ac。該技術是802.11n的擴展版，專門針對5GHz頻段作出了改進，在2.4GHz頻段中則保持802.11n技術確保向後兼容性。
在5GHz頻段上，802.11ac可以支持最高160Hz的帶寬，這在擁堵的2.4GHz頻段中是不可能實現的。此外，波束合成以及對高達8個MIMO流的支持提高了可支持的速率。根據不同的配置，數據速率的範圍從最低433Mbps到6933Mbps（如果路由器和終端用戶設備均使用多天線）。
如果這還不夠快，更前沿的802.11ad標準（現已開始出現在市場上）使用60GHz「毫米波」頻段，即使沒有MIMO傳播，也可實現高達4.6Gbps的數據速率。當然，在60GHz頻率下，無線傳輸範圍和滲透率則大幅減少。
Wi-Fi 6：開啟全新連接未來
Wi-Fi CERTIFIED 6在運行IEEE 802.11ax技術的所有設備之間確保互操作性並改善用戶體驗。Wi-Fi 6結合了多用戶MIMO、OFDMA、1024-QAM、BSS著色和目標等待時間等主要基本增強技術，對5GHz和2.4GHz頻段均有益處。
▲Wi-Fi 6中的主要技術（資料來源：Wi-Fi聯盟）
藉助低延遲、高網絡利用率和節能技術，Wi-Fi 6提供更快的速度，從高密度企業到實現電池供電的低功耗物聯網設備，這些技術可帶來實質性的好處。
Wi-Fi聯盟預測，到2020年，全球支持Wi-Fi 6的設備出貨量將超過16億台。WIFI將開啟全新連接時代。
轉自 NXP客棧，如侵刪。