Wi-Fi

Wi-Fi是Wi-Fi聯盟製造商的商標可做為產品的品牌認證，是一個建立於IEEE 802.11標準的無綫區域網絡（WLAN）設備。基於兩套系統的密切相關，也常有人把Wi-Fi當做IEEE 802.11標準的同意詞術語。
並不是每樣符合IEEE 802.11的產品都申請Wi-Fi聯盟的認證，相對的缺少Wi-Ff認證的產品並不一定意味着不相容Wi-Fi設備。
IEEE 802.11的設備已安裝在許市面上的許多產品，如個人電腦，遊戲機，MP3播放器，智慧電話，打印機以及其他外圍設備，和新筆記本電腦。
Wi-Fi聯盟成立於1999年，當時的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)。在2002年10月，正式改名為Wi-Fi Alliance。
由來 Wi - Fi這個術語是指無綫保真(Wireless Fidelity)，類似歷史悠久的音頻設備分類：長期高保真（1930年開始採用）或Hi - Fi的（1950年開始採用）。即使Wi - Fi聯盟本身也經常在新聞稿和檔案中使用」無綫保真」這個詞，Wi-Fi還是出現在ITAA的一個論文中。然而，根據菲爾貝朗格的語句，Wi - Fi術語應該是沒有任何意義的。 IEEE 802.11第一個版本發表於1997年，其中定義了介質存取接入控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無綫調頻方式和一種紅外傳輸的方式，總資料傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個裝置之間的通訊可以自由直接（ad hoc）的方式進行，也可以在基站（Base Station，BS）或者存取點（Access Point，AP）的協調下進行。
1999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在5GHz ISM頻段上的資料傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但資料傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。
2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應用。蘋果公司把自己開發的802.11標準起名叫AirPort。1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟，致力解決符合802.11標準的產品的生產和裝置相容性問題。Wi-Fi為制定802.11無綫網絡的組織，並非代表無綫網絡。

[編輯] 802.11標準和補充

• 802.11 ，1997年，原始標準（2Mbit/s，2.4GHz頻道）。
• 802.11a，1999年，物理層補充（54Mbit/s，5GHz頻道）。
• 802.11b，1999年，物理層補充（11Mbit/s，2.4GHz頻道）。
• 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層（MAC）橋接（MAC Layer Bridging）。
• 802.11d，根據各國無綫電規定做的調整。
• 802.11e ，對服務等級（Quality of Service, QoS）的支援。
• 802.11f，基站的互連性（Interoperability）。
• 802.11g，物理層補充（54Mbit/s，2.4GHz頻道）。
• 802.11h，無綫覆蓋半徑的調整，室內（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz頻段）。
• 802.11i，安全和鑒權（Authentification）方面的補充。
• 802.11n，導入多重輸入輸出（MIMO）和40Mbit信道寬度（HT40）技術，基本上是802.11a/g的延伸版。

除了上面的IEEE標準，另外有一個被稱為IEEE 802.11b+的技術，透過PBCC技術（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE802.11b（2.4GHz頻段）基礎上提供22Mbit/s的資料傳輸速率。但這事實上並不是一個IEEE的公開標準，而是一項產權私有的技術（產權屬於美國德州儀器，Texas Instruments）。也有一些被稱為802.11g+的技術，在IEEE 802.11g的基礎上提供108Mbit/s的傳輸速率，跟802.11b+一樣，同樣是非標準技術，由無綫網絡晶片生產商Atheros所提倡的則為SuperG。

[編輯] 用途

[編輯] 網絡連結

• 具Wi-Fi功能的設備：如個人電腦，遊戲機，智能手機或數字音頻播放器可以從範圍內的無綫網絡連接到網絡。其覆蓋範圍的一個或多個（互聯）接入點 – 稱之為熱點 - 可以組成一個面積小到幾間房間，或大如許多平方英里。覆蓋的面積較大，可能取決於接入點的一組重疊的覆蓋範圍。 Wi-Fi技術已被用於無綫網狀網絡，例如，在倫敦，英國。除私人家庭和辦公室使用外，Wi-Fi無綫網絡還可以提供公眾訪問的熱點免費使用或各種商業服務。
• 組織和企業：比如機場，酒店，餐館 - 經常提供免費使用熱點，以吸引或協助客戶。當局會依愛好者或希望提供服務，甚至以促進企業在某些領域有時會提供免費的Wi-Fi接入。Wi-Fi的（Muni - Fi）的項目已經開始截止至2008年已超過 300個城市參與。 2010年捷克共和國已有1150家 Wi-Fi網服務供應商。
• 路由器，結合了數字用戶線調製解調器或電纜調製解調器和Wi-Fi接入點，通常設置在家裡或其他場所，可以提供互聯網接入和互聯網絡的所有設備連接（無綫或有線）。隨着MiFi和WiBro（便攜式 Wi-Fi路由器）的出現可以很容易地創建他們自己的Wi-Fi熱點透過電信網絡連接到網絡。現在，許多移動電話也可以建立局部性無綫連接，iPhone，Android的，Symbian和WinMo。
• 你也可以使用ad - hoc範式為客戶端到客戶端連接 Wi-Fi設備，無需路由器。 Wi-Fi無綫連接的地方，也含蓋了浴室，廚房和花園棚屋使網絡無所不在。

城市的Wi-Fi覆蓋

主條目：市辦無線

戶外的wi-fi熱點

戶外的wi-fi熱點

在21世紀初期，世界各地許多城市宣布，計劃全市範圍的Wi-Fi網絡。這被證明是比最初發起人設想的更為困難，結果，大多數的這些項目取消或無限期擱置。但是有幾個是成功的，例如在2005年，美國加州Sunnyvale，成為第一個在美國的城市，提供全市免費無綫網絡連接。2010年5月，倫敦，英國倫敦市市長鮑里斯約翰遜承諾Wi – Fi的普及，到2012年。無論是倫敦金融城，或伊斯靈頓已經有廣泛的室外Wi-Fi覆蓋 全球已建和建造中的Wi-Fi城市已經超過500個，其中覆蓋率最高者為台北市，其已達到全市已有4000個無綫存取點（AP, Access Point），未來將至10000個，覆蓋率達到90%，全球主要的城市多已有Wi-Fi技術，如倫敦、紐約、台北、香港、新加坡、漢堡、巴黎、華盛頓等。

[編輯] 校園的Wi-Fi覆蓋

卡耐基梅隆大學建立了世界上第一個無綫互聯網網絡在匹茲堡校園於 1994年，比Wi-Fi的品牌起源於 1999年還要早。現在大多數校園已具無綫上網。 在費城德雷克塞爾大學創造了歷史，成為美國國家的第一個主要大學提供完全的無綫網絡覆蓋整個校園於 2000年。

[編輯] 電腦對電腦直接通訊

Wi-Fi無綫通訊也可以直接不需通過接入點傳出從一台電腦到另一台。這就是所謂的Ad - hoc範式的Wi-Fi傳輸。這種無綫 ad - hoc網絡範式已經證明多人的歡迎，掌上遊戲機，如任天堂的DS，數碼相機和其它消費電子設備。 同樣，Wi-Fi聯盟推動一個新的發現和安全的方法規範稱為 Wi-Fi直接進行檔案傳輸和媒體共享

[編輯] 優勢和挑戰

[編輯] 業務優勢

一個偵測Wi-Fi的鑰匙圈

Wi - Fi部署區網（LAN）可讓客戶端設備無需使用電線，通常可降網絡部署和擴充的成本。許多空間不能架設電纜，如戶外區和歷史建築，可運用無綫區網來改善。 現在大多數筆記本電腦製造商已經內建了無綫網絡的裝置。Wi - Fi的價位已經持續下跌，使之成為在經濟網絡選項甚至更多的設備中站一席之地。Wi - Fi已經成為企業普遍的基礎設施。 不同競爭品牌的接入點和客戶端的網絡使用介面具互操作性的一個基本服務水準。產品指定由Wi - Fi聯盟為「Wi - Fi認證」是向後相容的。 「Wi - Fi」指定一套全球統一標準：不同於流動電話，任何Wi – Fi標準設備將在世界上任何地方可無差異的工作。 Wi – Fi已使用在22萬個以上的公共熱點和幾千萬戶的家庭中，公司及世界各地的大學校園。當前Wi - Fi保護訪問加密（WPA2）2010年被認為是安全，提供用戶使用強大的密碼。新協議的質量服務（WMM）產生Wi - Fi更適合於延遲敏感型應用（如語音和視頻）;和省電機制（WMM的省電）提高電池操作。

[編輯] 限制

全球運作的頻譜指配和操作限制並不一貫。美國用於 2.4 GHz頻帶大多數在歐洲允許一個額外的2個通道。 （1-13 v.s 1-11），日本還要追加一個（1-14）。2007年歐洲是在這方面基本上是均勻的。一個非常混亂事實；Wi - Fi信號實際上佔有五個通道在2.4 GHz頻段導致只有三個非重疊通道在美國：1，6，11和歐洲三個或四個：1，5，9，13。等效全向輻射功率（EIRP）在歐盟被限制為 20 dBm的（100mW）。

[編輯] 傳遞的距離

速度與移動性: Wi-Fi, HSPA, UMTS, GSM

Wi - Fi網絡範圍有限。一個典型的無綫路由器使用802.11b或802.11g與儲蓄天線可能有一個範圍 32米（120英尺）室內 95米（300英尺）室外。在802.11n可以超過這個範圍兩倍的距離。其範圍也隨頻率的波段調整。 Wi - Fi在2.4 GHz的頻率範圍塊稍微好比Wi - Fi在5 GHz的頻率塊好。 室外範圍 - 通過使用定向天線 - 可以提高與天線數公里或以上的範圍。在一般情況下一個 Wi - Fi設備的最高功率傳輸是受限於地方法規，如美國FCC第15條。 為達到無綫區網的應用要求，比起其他一些標準Wi-Fi相當的耗電。其他技術如藍牙（可支援無綫 PAN應用）提供了一個更短的傳播範圍(小於十米)，因此具有較低的耗電量。其他低耗電技術，如ZigBee的有相當長的範圍，但數據速率卻低得多。高耗電的Wi - Fi，使移動設備的電池壽命受關注。 研究人員已經開發出數「沒有新線」的技術，提供替代Wi - Fi的室內範圍不足，安裝新的電線（如cat - 5）不具成本效益。ITU - T G.hn標準的高速區域網絡使用現有的家庭線路（同軸電纜，電話線和電源線）。雖然 G.hn不具備一些Wi - Fi優勢（如流動性或室外使用），它的設計應用（如IPTV分發）在室內範圍是最重要的流動性。 典型Wi - Fi的頻率由於電波傳播的複雜性，特別是樹和建築物影響信號的反射，大約只能預測出Wi - Fi有關任何地區的發射器的信號強度。這不適用於遠距離的Wi - Fi，因為遠距離Wi-Fi是使用塔台或高建築頂上的天線所架設的。 Wi - Fi的應用基本上實用範圍非常有限所如；倉庫中或零售空間的盤點機，結帳條碼閱讀器，或收發台。手機的Wi - Fi在廣闊的範圍是有限的，例如，為了使用，如汽車移動到另一個從一個熱點（稱為Wardriving）。其它無綫技術更適合作為圖形所示

[編輯] 技術簡述

一個Wi-Fi基地台

[編輯] 網絡成員和結構

• 站點（Station），網絡最基本的組成部分。
• 基本服務單元（Basic Service Set，BSS）。網絡最基本的服務單元。最簡單的服務單元可以只由兩個站點組成。站點可以動態的聯結（associate）到基本服務單元中。
• 分配系統（Distribution System，DS）。分配系統用於連線不同的基本服務單元。分配系統使用的媒介（Medium）邏輯上和基本服務單元使用的媒介是截然分開的，儘管它們物理上可能會是同一個媒介，例如同一個無綫頻段。
• 接入點（Access Point，AP）。接入點即有普通站點的身份，又有接入到分配系統的功能。
• 擴充功能服務單元（Extended Service Set，ESS）。由分配系統和基本服務單元組合而成。這種組合是邏輯上，並非物理上的──不同的基本服務單元物有可能在地理位置相去甚遠。分配系統也可以使用各種各樣的技術。
• 關口（Portal），也是一個邏輯成分。用於將無綫區域網路和有線區域網路或其它網絡聯繫起來。

這兒有3種媒介，站點使用的無綫的媒介，分配系統使用的媒介，以及和無綫區域網路整合一起的其它區域網路使用的媒介。物理上它們可能互相重迭。IEEE 802.11只負責在站點使用的無綫的媒介上的尋址（Addressing）。分配系統和其它區域網路的尋址不屬無綫區域網路的範圍。
IEEE802.11沒有具體定義分配系統，只是定義了分配系統應該提供的服務（Service）。整個無綫區域網路定義了9種服務：

• 5種服務屬於分配系統的任務，分別為，聯接（Association）、結束聯接（Diassociation）、分配（Distribution）、整合（Integration）、再聯接（Reassociation）。

• 4種服務屬於站點的任務，分別為，鑒權（Authentication）、結束鑒權（Deauthentication）、私隱（Privacy）、MAC 資料傳輸（MSDU delivery）。

[編輯] 運作原理

Wi-Fi 的設置至少需要一個Access Point（ap）和一個或一個以上的client（hi）。AP每100ms將SSID（Service Set Identifier）經由beacons（信號台）封包廣播一次，beacons封包的傳輸速率是1 Mbit/s，並且長度相當的短，所以這個廣播動作對網絡效能的影響不大。因為Wi-Fi規定的最低傳輸速率是1 Mbit/s ，所以確保所有的Wi-Fi client端都能收到這個SSID廣播封包，client 可以藉此決定是否要和這一個SSID的AP連線。使用者可以設定要連線到哪一個SSID。Wi-Fi系統總是對用戶端開放其連接標準，並支援漫遊，這就是Wi-Fi的好處。但亦意味着，一個無綫介面卡有可能在性能上優於其他的介面卡。由於Wi-Fi透過空氣傳送訊號，所以和非交換乙太網路有相同的特點。 近兩年，出現一種WIFI over cable的新方案。此方案屬於EOC（ethernet over cable）中的一種技術。透過將2.4G wifi射頻降頻後在cable中傳輸。此種方案已經在中國大陸小範圍內試商用。

[編輯] Wi-Fi認證

Wi - Fi技術建立在IEEE 802.11標準上。
但IEEE開發和出版這些標準，卻不測試符合他們的設備。非盈利性的Wi - Fi聯盟成立於 1999年，以填補這一段空白 - 建立和運行標準，互操作性與相容性，並推動無綫區域網路技術。
至2009年截止Wi - Fi聯盟超過300多家來自世界各地公司合廠家擁有會員，其產品通過認證過程中，有權標明這些產品Wi - Fi標誌。 認證過程具體來說是否符合IEEE 802.11無綫標準的規定，以及WPA和WPA2安全標準，以及EAP的認證標準。
認證時可以選擇包括測試IEEE 802.11的標準草案，與蜂窩電話技術互動設備的融合或有關安全和功能設置，多媒體，和省電。
目前 Wi-Fi聯盟所公佈的認證種類有：

• WPA/WPA2：WPA/WPA2是基於IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的單模、雙模或雙頻的產品所建立的測試程式。內容包含通訊協定的驗證、無綫網絡安全性機制的驗證，以及網絡傳輸表現與相容性測試。
• WMM（Wi-Fi MultiMedia）：當影音多媒體透過無綫網絡的傳遞時，要如何驗證其頻寬保證的機制是否正常運作在不同的無綫網絡裝置及不同的安全性設定上是WMM測試的目的。
• WMM Power Save：在影音多媒體透過無綫網絡的傳遞時，如何透過管理無綫網絡裝置的待命時間來延長電池壽命，並且不影響其功能性，可以透過WMM Power Save的測試來驗證。
• WPS（Wi-Fi Protected Setup）：這是一個2007年年初才發佈的認證，目的是讓消費者可以透過更簡單的方式來設定無綫網絡裝置，並且保證有一定的安全性。目前WPS允許透過Pin Input Config（PIN）、 Push Button Config（PBC）、USB Flash Drive Config（UFD）以及Near Field Communication Contactless Token Config（NFC）的方式來設定無綫網絡裝置。
• ASD（Application Specific Device）：這是針對除了無綫網絡存取點（Access Point）及站台（Station）之外其他有特殊應用的無綫網絡裝置，例如DVD播放器、投影機、打印機等等。
• CWG（Converged Wireless Group）：主要是針對 Wi-Fi mobile converged devices 的 RF 部分測量的測試程式。
• Wi-Fi Direct