WIFI - 无线保真

Wifi 也称为无线保真 (Wireless Fidelity)。

我们都熟悉 Wi-Fi，它可以在我们的手机、笔记本电脑或任何支持 Wi-Fi 的地方使用。Wi-Fi 是一种无线网络技术，允许无线连接到网络或连接到其他计算机或移动设备。Wi-Fi 使用圆形射频范围来传输数据。

无线保真 (Wi-Fi) 是指**通信标准中的无线网络**的通用术语。Wifi 在不使用电线或电缆的情况下，像本地区域网络一样运行。

WLAN 是无线局域网 (Wireless Local Area Network) 的缩写。IEEE 802.11 是通信规则。WiFi 使用物理数据链路层 (PDLL) 来运行。

现代计算设备，如笔记本电脑和手机，以及数码相机和智能电视，都具备 Wi-Fi 功能。访问点或基站到客户端的连接，或任何客户端到客户端的连接，都在一定的范围内。

范围取决于提供 Wi-Fi 射频的路由器。

目前，这些频率工作在2.4 GHz 和 5 GHz 频段。

由于设备中的 Wi-Fi 适配器负责接收 Wi-Fi 信号，因此所有现代笔记本电脑和移动设备都能够使用这两个频段。所有设备都有默认的 2.4 GHz 频段。

2.4 GHz 频段能够覆盖大面积区域，但频率较低，所以网速较低；5 GHz 频段可以覆盖较小区域，但频率较高，所以网速较高。因此，Wifi 是一个基于 IEEE 802.11 标准的无线网络协议族。此外，它允许附近的数字设备通过无线电波交换数据。

在全球范围内，它们是最常用的计算机网络之一。它们在家用网络中用于将台式机或笔记本电脑、平板电脑、智能电视和打印机连接到无线路由器，也用于咖啡馆、酒店、图书馆和机场的公共接入点。为了获得“Wi-Fi Certified”认证，产品必须通过互操作性认证评估。Wi-Fi 是 Wi-Fi 联盟（一个非营利组织）的商标。截至 2017 年，Wi-Fi 联盟代表了 800 多家公司。

根据 2019 年的报告，每年全球出货的配备 Wi-Fi 的设备超过 30.5 亿台。以太网（有线版本）和 Wi-Fi 被设计为无缝协同工作。

Wi-Fi 设备可以通过无线接入点和有线设备以及互联网连接。

几个 IEEE 802.11 协议标准规定了不同的 Wi-Fi 版本。协议标准还规定了使用各种无线电技术可以实现的带宽和速度。

Wi-Fi 利用2.4 千兆赫兹 (120 毫米) UHF 和 5 千兆赫兹 (60 毫米) SHF 无线电频段，这些频段被划分为不同的通道。

在共享的通道上，一次只有一个发射器可以本地通信。由于其相对较高的吸收率，最好在视线直接可见的情况下使用 Wi-Fi。

作为经验法则，接入点（或热点）在室内环境中的范围约为 20 米（66 英尺），而一些现代接入点声称在室外环境中的范围可达 150 米。

热点覆盖范围可以小到房间大小，墙壁会阻挡无线电波，也可以大到一个包含数平方公里（英里）的区域，使用多个互联的接入点并允许漫游。

近年来，Wi-Fi 的速度和频谱效率都有所提高。

截至 2019 年，在适当的硬件上运行的 Wi-Fi 版本现在可以在近距离达到超过 1 Gbit/s（千兆比特每秒）的速度。(千兆比特每秒)。

Wifi 历史

• Wi-Fi 是一个古老的概念，但其实际应用是较新的概念。ALOHA 系统是一种无线网络机制，于1971 年用于连接夏威夷群岛。
• 为此使用了ALOHA 协议，并在网络上使用了分组传输来实现此任务。之后添加了IEEE 802.11 协议。
• 1985 年，联邦通信委员会 (FCC) 发布了一个新的网络供广泛使用，该网络工作在900 兆赫兹到 5.8 千兆赫兹之间。被称为 ISM 频段。它可以以 4 Mb/s 的速度传输数据。IBM 还提出了用于连接多台计算机的令牌环 LAN 网络。
• 当 waveLAN，一个无线收银系统，于 1988 年发明时，它在令牌环局域网上以 1 到 2 兆比特每秒的速度运行。IEEE 802.11LAN/MAN 标准在...
• 之后，Vic Hayes（被称为“Wi-Fi 之父”）于 1990 年建立了IEEE 802.11 无线局域网工作组。
• 1994 年，Alex Hills启动了一个无线网络研究项目，该项目无线覆盖了七栋建筑。
• 这个无线网络后来在1996 年被联邦科学与工业研究组织 (CSIRO) 重命名为 IEEE 802.11a。
• 在此之后，于 1997 年发布了第一个版本的Wi-Fi，即 802.11，它支持最高 2 Mb/s 的链路速度。
• 当链路速度在 1999 年提高到 11 Mb/s 时，它被称为11b。

• 一个月后，IEEE 802.11a才被正式批准，它在 5 GHz 频段上提供了高达 54 Mb/s 的链路速度，但范围比 2.4 GHz 小。
• 2003 年，发布了更快版本的11g。在 2.4 GHz 上，速度范围为 54 到 108 Mb/s。
• 在接下来的几年里，添加了11i 和 802.11e。
• 在11i中增强了安全性，而 802.11e 则增加了无线局域网语音和多媒体流。
• 随后在 2009 年开发了 802.11n 标准，该标准支持两个射频频段（2.4 和 5GHz）。
• 双频路由器同时使用这两种频段，速度可达600 Mbps。截至 2014 年，在 5GHz 频段上推出了一个新版本，速度可达1733 Mb/s，这个版本被称为 802.11ac。这是迄今为止最新的 Wi-Fi 版本。
• CISRO 无线局域网 (Local Area Network) 在 2016 年被选为澳大利亚国家博物馆“世界 100 件物品史”展览的澳大利亚贡献。

Wifi 的用途和应用

Wi-Fi 有许多应用，包括计算机或数字媒体使用的所有领域。Wi-Fi 也可用于娱乐。

例如，以下应用得到了描述

• 我们每天都使用 Wi-Fi。使用 Wi-Fi，我们可以从任何支持 Wi-Fi 的设备连接到互联网。Wi-Fi 使我们能够进行无线通信，包括将音频或视频流式传输或投射到任何设备。
• 使用 Wi-Fi 在两台或多台计算机或手机之间共享文件、数据等时，数据传输速率也非常快。
• 另一个重要特性是能够使用 Wi-Fi 打印机打印任何文档。
• Wi-Fi 也可以用作 HOTSPOT，为特定区域提供无线互联网访问。当主网络连接激活时，Wi-Fi 设备的用户可以通过 Hotspot 访问主网络连接，从而获得临时的互联网连接。要创建热点，Wi-Fi 适配器会利用所有者的网络连接来传播无线电信号。
  
• 您还可以使用 Wi-Fi 或 WLAN 技术创建点对点网络。对于难以通过电缆连接的两个站点，例如两个公司办公楼，可以使用此方法进行连接。
• VoWi-Fi 也称为 Wi-Fi 语音通话 (Voice over Wi-Fi)，这是另一个有用的工具。几年前，电信公司推出了VoLTE (Voice over LTE) (Voice over Long-Term Evolution )。近年来，VoWi-Fi 越来越受欢迎，它允许我们拨打电话，以及任何人使用我们的家庭 Wi-Fi 网络。唯一的要求是我们的手机必须连接到 Wi-Fi。与使用手机 SIM 网络相比，语音通过 Wi-Fi 传输，从而获得非常高的语音质量。VoWi-Fi 已经得到了大量手机的支持。
• 办公室的 Wi-Fi 上网：在办公室，所有计算机系统都通过 Wi-Fi 连接到 Internet。对于 Wi-Fi，不需要复杂的布线。此外，网络的 speeds 也很出色。可以同时向所有参与者展示整个 Wi-Fi 项目，例如电子表格或 ppt。
• Wi-Fi 中电缆断开不会导致网络连接丢失，就像电缆一样。
• 通过在特定位置部署路由器，城市还可以提供 W-Fi 网络连接。由于其灵活性，学校、学院和大学已经实施了 Wi-Fi 网络。
• 作为定位系统，Wi-Fi 可以通过检测 Wi-Fi 热点的位置来识别设备的区域。

Wifi 的类型或种类

如前所述，Wi-Fi 有多种类型或标准。在此，定义了标准的名称。

• Wi-Fi-1 (802.11b, 1999 年发布) - 此版本在 2.4 GHz 频段上的链路速度为 2Mb/s 至 11 Mb/s。
• Wi-Fi-2 (802.11a) 于 1999 年发布。在发布上一版本一个月后，发布了 802.11a，它在 5 GHz 频段上提供了高达 54 Mb/s 的链路速度。
• Wi-Fi-3 (802.11g) 于 2003 年发布。在此版本中，速度在 2.4 GHz 上提高到 54 到 108 Mb/s。
• 802.11i 于 2004 年发布。这相当于802.11g，但只有安全性在此版本中得到增强。
• 802.11e 于 2004 年发布。这与802.11g相同；仅包含无线局域网语音和多媒体流。
• Wi-Fi-4 (802.11n) 于 2009 年发布。此版本支持 2.4 GHz 和 5 GHz 射频，并提供高达 72 到 600 Mb/s 的速度。
• Wi-Fi-5 (802.11ac) 于 2014 年发布。它在 5 GHz 频段上支持 1733 Mb/s 的速度。

2020 年，华为发布了 802.11ax，这是最新版本，支持 3.5 Gb/s；称为 Wi-Fi 6。

Wifi 的工作原理

什么是 Wi-Fi 协议？

首先，Wi-Fi 是一种通过电磁波传输网络的无线通信系统。无线电频率用于 Wi-Fi，因为我们知道有多种类型的电磁波，其频率不同，包括 X 射线、伽马射线、无线电波、微波等。

• 基站网络或以太网 (802.3) 连接：这是路由器接收其网络连接的主机网络。
• 接入点或路由器 - 网络桥接器，也称为接入点或路由器，连接有线和无线网络。它接受有线以太网连接，并将有线连接转换为无线连接，然后通过无线电波传播。
• 接入设备 - 有多种方式可以获取信息。从我们的手机、电脑等，我们通过 Wi-Fi 访问 Wi-Fi 并浏览网页。

此外，路由器和我们的设备以二进制形式读取数据。在这种情况下，路由器向我们的设备发送无线电波，以二进制形式获取和读取这些波。我们都熟悉波的二进制表示，其中最高的峰值是 1，最低的峰值是 0。

WIFI 术语

Wi-Fi 的另一个术语是“无线局域网”。

• SSID (服务集标识符)-WiFi 网络通过其 32 个字符长的服务集标识符 (SSID) 号码进行识别和区分。所有设备都尝试连接到同一个 SSID（服务集标识符）。SSID 代表“服务集标识符”，是无线网络的名称。
• WPA-PSK (Wi-Fi Protected Access- Pre-Shared Key)：这是 Wi-Fi 联盟授权机构创建的一个程序，用于使用预共享密钥身份验证来保护无线网络。WPA 有三种类型：WPA、WPA2 和 WPA3。一种用于 Wi-Fi 信号的加密方法，以防止未经授权的用户。
• Ad hoc 网络由 Wi-Fi 用于传输数据。它是一个没有接口的点对点网络，一个无线网状网络。

WIFI 的优点

Wi-Fi 的优点包括

• 灵活的网络连接，并且安装时无需复杂的布线要求。
• Wi-Fi 范围内的任何地方都可以访问。
• 独立用户无需获得监管批准。
• 此外，Wi-Fi 扩展器使得扩展网络成为可能。
• 设置简单快捷。
• 只需配置 SSID 和密码即可。
• 作为其安全措施的一部分，Wi-Fi 网络使用 WPA 加密来加密无线电信号。
• 它也更经济实惠。
• 热点是它提供的另一项功能。
• 还支持漫游。

Wi-Fi 的缺点

• 使用 Wi-Fi 时，手机、笔记本电脑和其他带电池的设备会消耗大量电量。
• 即使有加密，也仍然可能出现安全问题。
• Wi-Fi 可能遭到攻击和访问，就像已知设备对路由器变得未知一样。
• 与直接电缆连接相比，速度较慢。
• 它会像手机一样发出辐射，可能对人体造成伤害。
• 例如，雷暴会干扰 Wi-Fi 信号。
• 由于它缺乏防火墙，因此可能发生未经授权的访问。
• 由于需要路由器才能通过 Wi-Fi 访问互联网，因此如果断电，我们就无法访问互联网。

Wifi 的替代方案

Wi-Fi 的替代方案包括其他几种无线技术

• 作为短距离网络，蓝牙是一个不错的选择。
• 移动网络，由手机使用，以及WiMax，用于为用户提供长距离无线互联网连接。
• 对于长距离无线低数据速率，有LoRa。
• 重复使用现有电缆是一种选择。
• 家庭线路，如电话线和电力线，由 G.hn 使用。
• 有几种有线计算机网络技术是 Wi-Fi 的可行替代方案，例如：
• IEEE 802.3ah 双绞线