恩智浦半導體(納斯達克代碼：NXPI)專為互聯(lián)汽車、網(wǎng)絡安全、便攜和可穿戴式應用以及物聯(lián)網(wǎng)打造強大解決方案，幫助人們實現(xiàn)“智慧生活，安全連結(jié)”。

Wi-Fi，你看不到、摸不到，也聽不到，但它已經(jīng)對現(xiàn)代世界產(chǎn)生了巨大的影響，并且這一影響力將不斷延續(xù)。從家用無線網(wǎng)絡，到辦公室和公共場所，無需依賴線纜而實現(xiàn)的高速連接無處不在，并且徹底改變了計算方式。

毫不夸張地說，由于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、平板電腦和便攜式電子設備，不必再擔心錯綜復雜的電線束縛住我們。

Wi-Fi的興起

盡管可能難以置信，但現(xiàn)在距離IEEE批準初始802.11標準已過去了20個年頭。這是《20年Wi-Fi發(fā)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(zhàn)，如何發(fā)展成為我們?nèi)缃袼熘母叨缺憷某鞜o線標準。隨后，我們將討論Wi-Fi的未來發(fā)展方向。

始于未授權頻譜

雖然現(xiàn)在我們認為802.11無線技術是一種主要用于將個人計算設備和智能手機連接到互聯(lián)網(wǎng)的技術，但事實上，最初發(fā)明它是為了連接普通收銀機。在20世紀80年代末期，零售硬件和銷售點(PoS)計算機系統(tǒng)制造商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(fā)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(tǒng)的有線連接)，電子收銀機和PoS系統(tǒng)可以在商店內(nèi)輕松移動，零售商無需進行大規(guī)模改造工作。

不久后，NCR將該項目分配給荷蘭辦事處的一個工程團隊。面臨創(chuàng)建無線通信協(xié)議的挑戰(zhàn)，這些工程師成功開發(fā)出了被認為是Wi-Fi 前身的“WaveLAN”。NCR并未將其保留為完全專有的協(xié)議，而是將其設立為一項標準，隨著該技術的浮現(xiàn)，公司有望成為無線連接市場的領導者。到1990年，基于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(chuàng)新擴頻技術減少嘈雜環(huán)境中的干擾并提高信號完整性，初始版Wi-Fi最終于1997年正式實現(xiàn)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。

無線以太網(wǎng)

雖然802.11無線標準發(fā)布于1997年，但它并未立即進入快車道。在相當長的一段時間里，緩慢的速度和昂貴的硬件阻礙了它對大眾市場的吸引力，但局面注定要改變。10 Mbit/s以太網(wǎng)是當時的網(wǎng)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?shù)臒o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。無線以太網(wǎng)終于成為現(xiàn)實。

在802.11b建立后不久，IEEE工作組又發(fā)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。

由于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(huán)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，其范圍較小。由于設備較便宜、標稱范圍更好，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(wǎng)絡適配器仍需花費數(shù)百美元。

喬布斯帶來轉(zhuǎn)機

這一切在史蒂夫·喬布斯的一通電話后發(fā)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(wǎng)絡功能集成到該系列計算機中。但設定的條款非?？量獭O果希望以99美元的價格購買網(wǎng)卡，當然，涉及的數(shù)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，并將其推向主流。PC制造商看到蘋果計算機先發(fā)制人，于是也想集成無線網(wǎng)絡功能。很快，戴爾、東芝、惠普和IBM等主要PC硬件制造商全都提供Wi-Fi。

微軟也憑借Windows XP趕上了Wi-Fi的潮流。微軟與朗訊的工程師合作，在操作系統(tǒng)中集成了Wi-Fi連接功能。用戶無需安裝第三方驅(qū)動程序或軟件即可進行無線連接。隨著Windows XP的發(fā)布，Wi-Fi現(xiàn)已在全球數(shù)百萬臺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(fā)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(fā)展成為我們?nèi)缃袼熘母咚龠B接。

世紀之初的無線革命

在新世紀之初，由于無線連接的好處變得明朗，Wi-Fi迅速受到歡迎。隨著企業(yè)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(xiàn)熱點，這便是我們?nèi)缃袼熘囊苿佑嬎愕碾r形。許多家庭用戶開始使用寬帶互聯(lián)網(wǎng)，能夠在家中輕松共享連接。

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(xié)議已成為無線網(wǎng)絡標準的基礎，從而改變了整個社會結(jié)構(gòu)。

應對挑戰(zhàn)，提高速度

1999年，802.11b的出現(xiàn)為Wi-Fi的大規(guī)模采用創(chuàng)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(yè)用戶的有線以太網(wǎng)連接。21世紀之初，受寬帶互聯(lián)網(wǎng)激增的推動，802.11b大獲成功。消費者和企業(yè)都發(fā)現(xiàn)，通過無線方案，可以輕松共享DSL、有線和其他寬帶技術所提供的新型高速連接。

隨著寬帶速度成為常態(tài)，消費者的計算機使用習慣也發(fā)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(yè)市場中，由于無線是與基于以太網(wǎng)的快速本地網(wǎng)絡競爭，因而需要應對更大的速度需求。如果要采用無線，企業(yè)用例(如VoIP、文件共享和打印機共享，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以太網(wǎng)已經(jīng)是廣泛應用的標準。憑借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(xié)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，由于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(chǎn)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(fā)展概覽，按發(fā)布日期、頻率和最大數(shù)據(jù)速率劃分

802.11g：更便宜且向后兼容

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?qū)崿F(xiàn)高達54 Mbit/s的速度。即使在扣除協(xié)議開銷后速度下降，其最大理論速度31.4Mbit/s也足以適應不斷加快的家庭寬帶速度。

實際上，802.11g并不是第一個實現(xiàn)54Mbit/s的802.11無線標準。這一殊榮應歸于早在1999年便已實現(xiàn)的802.11a。不過，802.11a使用單獨的5.8GHz頻率來實現(xiàn)高速度。雖然5.8GHz受到的來自消費性電子產(chǎn)品的無線電干擾較少，但這也意味著它與802.11b不兼容。鑒于這一事實，再加上設備更昂貴，802.11a僅在企業(yè)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?qū)崿F(xiàn)高速度，同時保留與802.11b的完全向后兼容性。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。其向后兼容性與更便宜的硬件(802.11a相比)是主要賣點，802.11g很快便成為消費者、甚至企業(yè)相關應用的全新快速無線標準。

802.11n：進一步提高速度

802.11n于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，并引入了可選的MIMO和40Hz通道——通道寬度是802.11g的兩倍。

802.11n提供的網(wǎng)絡速度明顯加快。在低端，如果使用與802.11g網(wǎng)絡相同類型的單天線、20Hz通道寬度配置運行，802.11n網(wǎng)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(shù)據(jù)速率可以更快——達600 Mbit/s(對于四天線配置)。

Wi-Fi未來之路

1997年，Wi-Fi實現(xiàn)標準化，改變了我們的計算方式。如今，無論是在家里用平板電腦看節(jié)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(chǎn)品每周出貨量都達數(shù)百萬臺，并且，這項技術似乎還在持續(xù)不斷地應用于新的設備類型。

Wi-Fi盡管起步階段不太起眼，后續(xù)發(fā)展卻十分迅猛。雖然初始標準只能達到2Mbit/s的數(shù)據(jù)速率，但如今的Wi-Fi配置能夠支持數(shù)千兆的速度。介紹Wi-Fi歷史的系列博客包括3個部分，這是最后一部分，我們將展望一下無線標準的未來。

千兆無線時代

大規(guī)模采用的最新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技術確保向后兼容性。

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(xiàn)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(jù)不同的配置，數(shù)據(jù)速率的范圍從最低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(xiàn)已開始出現(xiàn)在市場上)使用60GHz“毫米波”頻段，即使沒有MIMO傳播，也可實現(xiàn)高達4.6Gbps的數(shù)據(jù)速率。當然，在60GHz頻率下，無線傳輸范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并改善用戶體驗。Wi-Fi 6結(jié)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(lián)盟)

借助低延遲、高網(wǎng)絡利用率和節(jié)能技術，Wi-Fi 6提供更快的速度，從高密度企業(yè)到實現(xiàn)電池供電的低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備，這些技術可帶來實質(zhì)性的好處。

Wi-Fi聯(lián)盟預測，到2020年，全球支持Wi-Fi 6的設備出貨量將超過16億臺。WIFI將開啟全新連接時代。