纵论物联网（十二）：进击的WiFi

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导语



除了蓝牙，WiFi也是智能硬件、智能家居等物联网领域非常常用的一种短距离无线技术，也被称为无线局域网（WLAN）技术。相比蓝牙，WiFi的应用场景更普遍，组网能力和传输数据的能力更强。
WiFi的不足之处是耗电比蓝牙要高一些，所以更适合应用于对功耗要求不太高的设备上。当然WiFi也有一些低功耗的模组，工作电流可能在10mA左右。
有人说随着5G时代的到来，WiFi即将消失，但我觉得不会。WiFi技术将长期与移动通信系统共存，WiFi技术本身还在不断的发展中。本文就来回顾一下WiFi的发展历程，以及未来WiFi的发展方向。

WiFi现在已经被人们认为是水电煤气一样的生活必需品

WiFi联盟与IEEE802.11


WiFi是技术联盟Wi-Fi Alliance的一个商标，同时也是一个技术名词。这个联盟对WiFi的定义是：“所有基于IEEE802.11标准的无线局域网（WLAN）产品”。
WiFi的标准其实是由IEEE802.11工作组在负责制定，那么这个WiFi联盟的作用又是什么？

IEEE标准化组织只负责制定标准，但不负责对基于这个标准的产品的兼容性进行测试。为了防止各家厂商的WLAN产品互不兼容，在1999年成立了Wi-Fi Alliance这样一个产业联盟，专门负责解决WLAN产品的兼容性。

在WiFi联盟中的厂商，如果他们的WLAN产品通过了WiFi的测试，就可以在他们的产品上打上WiFi的标志。

像这种标准化组织和产业联盟的关系也比较常见，比如IEEE802.15.3与ZigBee Alliance也是类似的关系。802.11协议的演进


WiFi标准基于IEEE802.11协议，这可能是目前IEEE下面最活跃的标准工作组了。802.11系列协议是一个很大的家族，并且现在还不断有新成员加入。

802.11标准的演进过程

（1）原始802.11
最早的802.11协议是在1997年提出的，使用免授权的2.4GHz频段，采用FHSS调制和DSSS调制方式，传输速率只能分别达到1Mbps和2Mbps，并没有获得广泛使用。
（2）802.11a/b
802.11a和802.11b应该是最早开始普及的802.11协议版本，在1999年提出。
802.11b与最初的802.11协议一样，都使用2.4GHz，工作带宽20MHz，采用DSSS调制，传输速率得到了提高，有1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps几种不同的速率。
802.11a有很大不同，工作频段在5GHz，工作带宽为20MHz，采用OFDM调制，有8种不同的传输速率，包括：6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps以及54Mbps。
（3）802.11g
802.11g是在2003年提出的，与802.11b一样，都工作于2.4GHz。调制方式采用OFDM与DSSS，传输速率与802.11a一样，也支持802.11a的8种传输速率。
后来的无线路由器产品一般都是802.11a/b/g三种制式都支持，这样可以和使用不同802.11协议的网卡相连接。
（4）802.11n
虽然802.11a/g的速率可以达到54Mbps, 对于一般上网来说已经很快了。但是信号强度不是太好，如果房间比较多，离路由器远的地方传输速率就很低。
所以2009年提出的802.11n开始使用MIMO多天线技术，最多支持4天线MIMO。
802.11n工作于2.4Ghz和5GHz，工作带宽分别为20MHz和40Mhz。调制方式仍然使用OFDM，传输速率最高分别可以达到72.2MHz和150MHz。

802.11n开始支持多天线MIMO技术

（5）802.11ac
2012年提出的802.11ac标准在传输速率上又进一步地提高。2.4GHz这个频段已经没有太多潜力可挖，所以802.11ac只工作于5GHz。

802.11ac有四种不同的工作带宽，分别为20MHz、40MHz、80MHz和160MHz。传输速率分别最高可达87.6Mbps、200Mbps、433.3Mbps和866.7Mbps。
802.11ac与802.11n都采用OFDM+MIMO技术，不过最多可以支持8天线MIMO。目前主流的路由器配置都是支持802.11ac标准。

华硕802.11ac路由器

即将到来的802.11ad


随着5G的到来，移动通信系统所能提供的传输速率将会更高，可达1Gbps。WiFi自然要在传输速率上继续保持优势。新的802.11ad标准将会把传输速率提高到约7Gbps。

802.11ad抛弃了拥挤的2.4GHz和5GHz频段，而是使用高频载波的60GHz频谱。802.11ad将主要用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。
WiFi的主要竞争对手其实并不是蓝牙和Zigbee，因为WiFi的主要应用场景还是无线上网，其主要竞争对手是移动蜂窝通信系统。所以WiFi标准化进程一直都在不断地提高带宽和传输速率，相信未来WiFi会以新的方式与其他无线通信技术长期共存。
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