“枯藤老树昏鸦,空调Wi-Fi西瓜,周末在家趴一趴,瞬间就能笑哈哈”。互联网诞生至今,早已成为如今社会上不可或缺的“重要成员”之一,而无线网络wifi这一技术,大家有可能只闻其名,却不知其发展历程有多曲折和精彩。
今天,就让我们吹着空调,打开Wi-Fi,一起进入Wi-Fi的奇幻诞生之旅吧~
Wi-Fi的起源
起点:好莱坞女星的“无线跳频”灵感
时间拉回到1940年,被人称为Wi-Fi之母的好莱坞女星“海蒂·拉玛(Hedy Lamarr)”从音乐家乔治·安太尔的钢琴演奏中获得灵感,发明了“无线跳频”技术,这项本是在军事领域帮助盟军鱼雷躲避干扰的技术,却为后来WiFi的革命性发展奠定了基础,成为未来无限通信领域发展的重要里程碑。
Wi-Fi的早期轮廓
Wi-Fi 其实是一种无线局域网协议。而对于网络协议中的多址接入协议的历史可以追溯到 1971 年的 ALOHAnet,ALOHAnet 是一个在夏威夷大学开发的一个无线网络。
当时夏威夷群岛依靠的是有线连接的方式接通网络,时任夏威夷大学教师的诺曼·艾布拉姆森(Norman Abramson),在与其他高校分享学习成果时觉得十分不方便。为了解决这一问题,他带领着一个团队开始投入到无线电网络ALOHAnet技术里面去,这种技术的特点就是允许多台设备同时发送数据而相互不受干扰,而且发送端还会自动检测网络是否占用,避免了数据冲突。
他们通过一种相对成本比较低廉的无线设备构造了一个以 Oahu岛为中心和其他夏威夷岛屿通信的无线链路,这勾勒出了早期Wi-Fi的轮廓。
“Wi-Fi教父”的推动
1896年,在马可尼取得了世界第一个无线电报系统专利后,广播和电台数量不断增加,被干扰和频段无线资源挤占越发严重。
20世纪80年代,随着无线技术的不断进步提升,新的无线设备层出不穷,但设备新技术的研发却因频谱授权制度的管理而受到限制。这时,美国FCC(美国联邦通信委员会,负责对频谱进行管理授权)的一位普通工程师迈克尔·马库斯(Michael Marcus)提出了一个建议:他希望可以将一些未授权频谱开放出来使用,并且将这些频谱的发射功率提高到可以覆盖几十到几百米的范围。
在他的推动下,FCC从仅有的空余频段中放出三个不受欢迎的“垃圾频段”,并主要开放给工业(Industrial)、科学(Scicentific)、医学(Medical)三个领域使用,还规定了这些频段设备发射功率可达1w。正是这一规定,成就了今后例如Wi-Fi、蓝牙、AirDrop(隔空投送)等各种短距离通信技术,马库斯也因此被称为“Wi-Fi教父”。
澳洲科学家的“无线以太网”
20世纪90年代初,由澳洲政府的研究机构CSIRO(联邦科学与工业研究组织)中的悉尼大学约翰·奥沙利文教授(Dr John O'Sullivan)和其领导的研究小组发明的发明了一种无线网技术,并在1996年获得美国无线网技术专利,这项技术后来被命名为“Wi-Fi”,即“无线以太网”。由此,Wi-Fi技术正式诞生,开启了无线通信的新纪元。1999年,IEEE(国际电工电子工程学会)制定的802.11系列标准被选为核心技术。
从混乱到统一,Wi-Fi“成长的烦恼”
IEEE 802.11:无线局域网的“宪法”
1997年,WiFi首个标准IEEE 802.11正式发布,这个标准就像无线局域网的“宪法”,定义了物理层和媒体访问控制层的基本规范。虽然当时的数据传输速率只有2Mbps,主要工作频段在2.4GHz,看起来非常原始,但它为Wi-Fi的发展指明了方向,也标志着无线网络进入普通人的世界。
Wi-Fi联盟的崛起
1999年,Wi-Fi 联盟正式成立。这是因为1997年IEEE推出的协议偏重于理论设计,然而在真实生产环境下,需要解决不同厂家的互兼容性、产品测试之类的问题。于是,Intel、3Com、诺基亚、Aironet、Symbol和朗讯这6家公司纷纷加入“群聊”,联合组成了无线以太网络相容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,简称WECA)。2002年10月,WECA正式改名为Wi-Fi联盟。
在Wi-Fi联盟成立后,苹果在同年推出了全球首款WiFi笔记本iBook,乔布斯在发布会上通过一个呼啦圈穿越电脑,生动形象地展示了“无线”的魅力。这一幕不仅证明了电脑不一定需要连接网线才能上网,更让人们意识到无线技术的潜力和未来。
融合与创新的IEEE 802.11g(Wi-Fi 3)
2003年,新的Wi-Fi标准IEEE 802.11g发布。这个标准融合了IEEE 802.11a和IEEE 802.11b的优点,并采用了与802.11a相同的扩频技术——OFDM(正交频分复用调制)技术,将频率定在了2.4GHz频段,理论最高速率达54Mbps,同时保持了与802.11b设备的向后兼容性。
IEEE 802.11g的出现不仅提高了数据传输速率(最高可达54Mbps),还降低了用户升级的花费,使得Wi-Fi技术更加普及。
从Wi-Fi 4开始:无线网络走进千家万户
进入2000年代,智能手机的普及彻底改变了人们的生活方式, 2009年, Wi-Fi 4(IEEE 802.11n)的推出让无线通信技术发展更进一步。该标准在2.4GHz和5GHz频段上均可工作,最高传输速率可达600Mbps或更高。它引入了多天线技术(MIMO),使得多设备可以同时连接,极大地提高了网络效率。
Wi-Fi 5/6让网速进入G时代
2010年后,高清视频逐渐兴起,802.11ac/ad应运而生。2013年,作为IEEE 802.11n的继任者,Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac)将网络速度提升至3.5Gbps,极大地满足了用户的需求。此外,Wi-Fi 5还支持高达数Gbps的传输速率,极大地提升了无线网络的性能和容量。
2018年,Wi-Fi联盟简化了Wi-Fi命名,将即将到来的第六代无线网络标准(IEEE 802.11ax)正式命名为Wi-Fi 6,同时802.11ac和802.11n也被赋予了新的名字,分别叫做Wi-Fi 5和Wi-Fi 4。
Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax)推出后,其以更高效的频段利用和9.6Gbps的速度惊讶了所有人。Wi-Fi 6不仅支持更多的设备同时连接,还提高了网络效率和容量,为现代生活提供了更加稳定、高速的无线互联网接入服务。
除了Wi-Fi 6以外,还有一个名为Wi-Fi 6E的扩展,它引入了6GHz频段的支持,使得Wi-Fi 6可以从原来使用的2.4GHz/5GHz频段扩展为2.4GHz/5GHz/6GHz频段。其中6GHz频段的信号干扰相对较少,这使得Wi-Fi 6E在高密度环境中(如大型办公室、体育场馆等)表现更为出色。不过目前,大部分国家及地区对6GHz的政策还处于调研或关注阶段,通信技术仍仅能依靠2.4GHz和5GHz频段进行部署。在我国,6GHz频段目前仅开放给电信频段,并没有开放给Wi-Fi使用。
Wi-Fi 7的飞跃和挑战
2024年,Wi-Fi 7正式发布,其理论速度可高达40Gbps以上,是Wi-Fi6的3倍以上。Wi-Fi 7对应的是IEEE 802.11be EHT(Extremely High Throughput)标准,其在Wi-Fi 6E的基础上引入了320MHz频宽、多AP协作等技术。这将使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6E可以提供更高的数据传输速率和更低的延时,满足高码率4K/8K视频、VR/AR应用、远程办公、视频会议以及云计算多种场景的使用。
此外,Wi-Fi 7通过将三个数据频段(2.4GHz、5GHz 和 6GHz)、超宽数据频道以及众多数据频道合并在一起以实现更高的效能。由于这种特点,这一最新的无线标准有可能开创新的连接性和可靠性的新时代,从而淘汰有线连接。但是由于目前支持Wi-Fi7的设备还比较少,价格也相对较高,所以Wi-Fi 7的全面普及还需要时间。
Wi-Fi的发展历程是一个不断演进和革新的过程。从最初的萌芽到今天的普及应用,Wi-Fi技术已经深刻地改变了我们的通信方式和生活方式。
相信未来,随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,Wi-Fi技术将在更多领域发挥重要作用,为我们的生活带来更多便利和惊喜。让我们共同期待Wi-Fi的美好未来!
参考资料:
1. 鲜枣课堂:《Wi-Fi简史》;
2. 中关村在线,《WiFi历史知多少 20年从M到G速度提千倍》,作者:巫山;
3. 华为ip知识百科:《什么是WiFi 6E?》。
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