導(dǎo)讀：科普：Wi-Fi簡(jiǎn)史 WiFi的前生今世

現(xiàn)在無(wú)論是手機(jī)還是筆記本、智能電視、智能音箱，還有很多智能設(shè)配都離不開(kāi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)即Wi-Fi，一般我們現(xiàn)在用的是Wi-Fi5（802.11ac），Wi-Fi6（802.11ax）也正在快速的普及中，很多小伙伴都已經(jīng)用上WiFi6了，那么你知道他的前生今世么？

1896年，意大利人伽利爾摩·馬可尼實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史上首次無(wú)線電通信。從此，人類(lèi)打開(kāi)了無(wú)線電世界的大門(mén)。

伽利爾摩·馬可尼（1874-1937）

當(dāng)時(shí)的無(wú)線電報(bào)機(jī)，采用的是火花隙式發(fā)射機(jī)（spark-gap transmitter），傳輸?shù)男盘?hào)內(nèi)容，是摩爾斯電碼。

這種無(wú)線電報(bào)機(jī)不能同時(shí)接收和發(fā)送。所以，收發(fā)電報(bào)速度慢，效率低下。

正在“聽(tīng)”電報(bào)的電報(bào)員

與無(wú)線電報(bào)業(yè)務(wù)同步發(fā)展的，還有無(wú)線電廣播業(yè)務(wù)。這是無(wú)線技術(shù)的又一個(gè)重要應(yīng)用。

世界上第一個(gè)廣播電臺(tái)

隨著地球上的廣播和電臺(tái)數(shù)量不斷增加，無(wú)線干擾變得越來(lái)越嚴(yán)重。

在這種情況下，政府開(kāi)始介入，對(duì)無(wú)線廣播進(jìn)行管制，對(duì)無(wú)線電頻率使用進(jìn)行統(tǒng)一管理。

這就是頻譜授權(quán)制度的由來(lái)。

20世紀(jì)70年代，蜂窩移動(dòng)通信開(kāi)始興起，同樣沒(méi)有逃過(guò)頻譜授權(quán)制度。

當(dāng)時(shí)，在美國(guó)，負(fù)責(zé)對(duì)頻譜進(jìn)行管理授權(quán)的，是FCC（美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）。

FCC的標(biāo)志

進(jìn)入80年代后，隨著微電路和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)線技術(shù)突飛猛進(jìn)，新的無(wú)線設(shè)備不斷被發(fā)明出來(lái)，新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)也不斷出現(xiàn)。但是，受限于頻譜授權(quán)制度，這些新設(shè)備新技術(shù)的研發(fā)受到嚴(yán)重制約。

這個(gè)時(shí)候，一位關(guān)鍵人物出現(xiàn)了——他就是邁克爾·馬庫(kù)斯（Michael Marcus，后來(lái)被稱(chēng)為“WiFi教父”）。

馬庫(kù)斯當(dāng)時(shí)只是FCC的一名普通工程師。

有一天，他向他的領(lǐng)導(dǎo)提了一個(gè)建議：希望可以規(guī)定一些未授權(quán)頻譜，開(kāi)放給行業(yè)使用，并適當(dāng)增加這些未授權(quán)頻譜設(shè)備的發(fā)射功率，使之可以覆蓋幾十到幾百米的范圍。如果這樣做，將有利于激勵(lì)科技企業(yè)做出更多的創(chuàng)新，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

FCC采納了他的建議，并向社會(huì)各界征求意見(jiàn)。不過(guò)，得到的是完全不負(fù)責(zé)任的反饋：

只要不占用我的頻段，隨便你們?cè)趺赐妫?/p>

是的，當(dāng)時(shí)頻段資源已經(jīng)被擠占得很?chē)?yán)重了，誰(shuí)也不想把自己手上的頻段放出來(lái)。

最后，F(xiàn)CC只能從僅有的空余頻段中釋放出三個(gè)不受歡迎的“垃圾頻段”。這些頻段，就是我們現(xiàn)在經(jīng)常提到的ISM頻段。

這些頻段主要是開(kāi)放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個(gè)領(lǐng)域使用，屬于Free License（免費(fèi)授權(quán)），所以也稱(chēng)為“非授權(quán)頻譜”。

在設(shè)備發(fā)射功率方面，F(xiàn)CC規(guī)定這些新免授權(quán)頻段的設(shè)備發(fā)射功率可達(dá)到1W。

誰(shuí)也沒(méi)有想到，就是這1W，成就了今天的WiFi，藍(lán)牙，ZigBee等各種短距離通信技術(shù)。

當(dāng)時(shí)，為了避免設(shè)備間干擾，F(xiàn)CC要求這些新免授權(quán)頻段的產(chǎn)品使用擴(kuò)頻技術(shù)。

所謂擴(kuò)頻技術(shù)，就是傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬，在發(fā)射端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信息。擴(kuò)頻技術(shù)最早應(yīng)用軍事領(lǐng)域，具備高可靠性，高保密性而且不易受到干擾的特性。

FCC新規(guī)推出之后，獲得了行業(yè)的廣泛歡迎。但是，就在大家埋頭發(fā)展的時(shí)候，新的問(wèn)題出現(xiàn)了。

整個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)時(shí)很多無(wú)線產(chǎn)品設(shè)備商們，都是各自開(kāi)發(fā)自己的專(zhuān)用設(shè)備，誰(shuí)也不鳥(niǎo)誰(shuí)，不同廠家之間的設(shè)備根本無(wú)法兼容。

1988年，美國(guó)NCR公司想利用未授權(quán)頻段來(lái)做無(wú)線收款機(jī)（NCR是世界上最早做機(jī)械式和電動(dòng)收款機(jī)的一家公司，后來(lái)被AT&T收購(gòu)）。于是，就找來(lái)了他們研發(fā)部門(mén)的工程師Victor Hayes，問(wèn)他這事該怎么辦？

Victor Hayes

Victor Hayes非常有前瞻性，他認(rèn)為，必須先有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。然后，Victor Hayes就聯(lián)合貝爾實(shí)驗(yàn)室的另一位工程師Bruce Tuch找到IEEE，希望建立一套通用的未授權(quán)頻譜標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)

于是，90年代初，IEEE成立了著名的802.11工作組，由Victor Hayes擔(dān)任主席。

與此同時(shí)，1991年，NCR的工程團(tuán)隊(duì)和其合資伙伴AT&T在荷蘭Neuwegein開(kāi)發(fā)出了WaveLAN技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是Wi-Fi的雛形。

那么，是不是NCR就是Wi-Fi的發(fā)明人呢？并不是。

就在NCR在搗鼓WaveLAN的時(shí)候，澳洲政府的研究機(jī)構(gòu)CSIRO也發(fā)明了一種無(wú)線網(wǎng)技術(shù)。具體的發(fā)明人，是悉尼大學(xué)的John O'Sullivan和他的小組。

Dr John O'Sullivan

1996年，他們成功在美國(guó)申請(qǐng)了技術(shù)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)是US Patent Number 5,487,069。（后來(lái)為了這個(gè)專(zhuān)利，還打了一場(chǎng)官司。）

1999年，IEEE官方定義802.11標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，選擇并認(rèn)定了CSIRO發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)是世界上最好的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)，因此吸納為Wi-Fi的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

終于，IEEE802.11的標(biāo)準(zhǔn)版本：802.11b（工作于2.4GHz頻段）和802.11a（工作于5.8GHz頻段），分別于1999年12月和2000年1月獲得批準(zhǔn)。

就在工作組忙于確定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，Intersil、3Com、諾基亞、Aironet、Symbol和朗訊這6家公司，共同組成了無(wú)線以太網(wǎng)路相容性聯(lián)盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，縮寫(xiě)為WECA)。

WECA成立的目的主要是對(duì)不同廠家的產(chǎn)品進(jìn)行兼容性認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備間的互操作性。

聯(lián)盟成立之后，為了便于市場(chǎng)推廣，大家商量打算換一個(gè)響亮的名字，例如“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”等。但是，這種滯澀的術(shù)語(yǔ)很難讓人們脫口而出。為了這事，WECA還專(zhuān)門(mén)咨詢(xún)了品牌專(zhuān)家，品牌專(zhuān)家給了他們很多建議，比如叫“FlankSpeed”，“DragonFly”等等。

最后，“Wi-Fi”這個(gè)名字勝出。

之所以叫“Wi-Fi”，是因?yàn)樗��?tīng)起來(lái)有點(diǎn)像“HiFi”，這容易讓人聯(lián)想到不同廠家的CD播放器可以和任意功放設(shè)備相兼容。后來(lái)有人說(shuō)“Wi-Fi”是“wireless fidelity（無(wú)線保真）”的簡(jiǎn)稱(chēng)，這其實(shí)只是后來(lái)人們?cè)O(shè)想的而已。

2002年10月，WECA正式改名為Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance)。

技術(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，藝名也有了，現(xiàn)在該干啥？

抱大腿啊。

你的技術(shù)再好，也要有人愿意用啊，要有設(shè)備商能夠支持啊。

于是，Wi-Fi聯(lián)盟里的朗訊公司找到了蘋(píng)果公司，希望他們的產(chǎn)品能引入Wi-Fi。

蘋(píng)果很高傲，他們告訴朗訊：如果你們的無(wú)線適配器價(jià)格能夠降到100美元以下，我們就在筆記本里設(shè)計(jì)一個(gè)Wi-Fi插槽。

朗訊同意了。

1999年7月，蘋(píng)果在其推出的新一代iBook筆記本電腦中首次引入Wi-Fi，不過(guò)并非標(biāo)配，只是一個(gè)可選項(xiàng)。

喬布斯演示iBook G3的“無(wú)線”魔法，他將其命名為“AirPort”

但是，就是這個(gè)”可選項(xiàng)“，迅速引來(lái)了其它電腦廠家的跟風(fēng)。

不僅硬件廠商跟進(jìn)了Wi-Fi，微軟的Windows XP操作系統(tǒng)也增加了對(duì)Wi-Fi的支持（用戶(hù)無(wú)需安裝第三方驅(qū)動(dòng)或軟件，即可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接）。

自此，Wi-Fi的使用范圍不斷擴(kuò)大，從個(gè)人到家庭，從家庭到公共場(chǎng)所，走進(jìn)了我們每一個(gè)人的生活。

這個(gè)時(shí)候，IEEE802.11工作組重新調(diào)整IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，推出了新的物理層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11g。它使用更先進(jìn)的擴(kuò)頻技術(shù)，稱(chēng)為正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)，其速率可在2.4GHz頻段上達(dá)到54Mbps。

后來(lái)，又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。

802.11的發(fā)展軌跡

正因?yàn)?02.11a/b/n/g/ac/ax之類(lèi)的命名方式實(shí)在容易讓人混亂，無(wú)法輕松看出先后順序，所以IEEE決定，從802.11ax開(kāi)始，以數(shù)字的方式進(jìn)行命名。

而802.11ax，就是我們現(xiàn)在火得不能再火的Wi-Fi 6。

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，Wi-Fi 6的傳輸速度已經(jīng)是第一代Wi-Fi的873倍。

不得不說(shuō)，Wi-Fi是一項(xiàng)非常成功的無(wú)線通信技術(shù)，它在很大程度上改變了我們的生活。

如今，Wi-Fi又來(lái)到了歷史的十字路口。面對(duì)5G的挑戰(zhàn)，它究竟會(huì)走向何方呢？讓時(shí)間來(lái)告訴我們答案吧。