Wi-Fi究竟是怎麼來的?

Wi-Fi究竟是怎麼來的?

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19世紀末,人類發明了無線電報,從此,開啟了對無線電世界的探索。

當時的無線電報機,採用的是火花隙式發射機(spark-gap transmitter),主要用來傳送摩爾斯電碼。

早期的無線電報機,左下角是摩爾斯電碼的設計

這種電報機不能同時接收和發送。所以,電報員只有先聽,然後才能發送信號。

正在「聽」電報的電報員

後來,無線電廣播開始興起。這是無線技術的又一個重要應用。

世界上第一個廣播電台

可是,隨著廣播和電台的不斷增加,無線干擾越來越嚴重。

在這種情況下,政府開始介入,對無線廣播進行管制,對無線電頻率使用進行統一管理。

這就是頻譜授權制度的由來。

1970年代通信,頻譜授權範圍擴大到蜂窩移動通信領域,無線電頻譜也開始被嚴格管制。

當時,在美國,負責對頻譜進行管理授權的,是FCC(美國聯邦通信委員會)。

FCC的標誌

進入80年代後,隨著微電路和數字信號處理等技術的迅速發展,無線技術突飛猛進,新的無線設備不斷被發明出來。但是,受限於頻譜限制,這些設備無法在行業中靈活使用。

這個時候,關鍵人物出現了——他就是邁克爾·馬庫斯(Michael Marcus,後來被稱為「WiFi教父」)。

馬庫斯當時只是FCC的一名普通工程師。

有一天,他向他的領導提了一個建議:希望可以規定一些未授權頻譜,用於行業中使用,並適當增加這些未授權頻譜設備的發射功率,使之可以覆蓋幾十到幾百米的範圍。如果這樣做,有利於激勵科技企業做出更多的創新,帶來更多的經濟效益。

FCC採納了他的建議,並向社會各界徵求意見。不過,得到的是完全不負責任的反饋:

只要不佔用我的頻段,隨便你們怎麼玩!

這事不好辦,誰也不想把自己手上的頻段放出來。

FCC只能「機智」的釋放出三個根本不受歡迎的「垃圾頻段」。這些頻段,就是我們現在經常提到的ISM頻段

這些頻段主要是開放給工業、科學、醫學三個領域使用,屬於Free License(免費授權),所以也稱為「非授權頻譜」。

其時,這些「ISM頻段」當時均未用於通信,而是用於其它應用,比如微波烤箱。

在設備發射功率方面,FCC規定這些新免授權頻段的設備發射功率可達到1W。

誰也沒有想到,就是這1W,成就了今天的WiFi,藍牙,ZigBee等各種短距離通信技術。

為了避免設備間干擾,FCC還要求這些新免授權頻段的產品使用擴頻技術

所謂擴頻技術,就是傳輸信息所用的帶寬遠大於信息本身帶寬,在發射端以擴頻編碼進行擴頻調製,在收端以相關解調技術收信息。擴頻技術最早應用軍事領域,具備高可靠性,高保密性而且不易受到干擾的特性。

FCC新規推出之後,獲得了行業的廣泛歡迎。但是,就在大家埋頭髮展的時候,新的問題出現了——

整個產業內,沒有統一的標準。

當時,很多無線產品設備商們,都是各自開發自己的專用設備,誰也不鳥誰,不同廠家之間的設備根本無法兼容。

1988年,美國NCR公司想利用未授權頻段來做無線收款機(NCR是世界上最早做機械式和電動收款機的一家公司)。於是,就找來了他們研發部門的工程師Victor Hayes,問他這事該怎麼辦?

Victor Hayes

Victor Hayes非常有前瞻性,他認為,必須先有一個統一的標準。然後,Victor Hayes就聯合貝爾實驗室的另一位工程師Bruce Tuch找到IEEE,希望建立一套通用的未授權頻譜標準。

IEEE,電氣和電子工程師協會

於是,90年代初,IEEE成立了著名的802.11工作組,由Victor Hayes擔任主席。

與此同時,1991年,NCR的工程團隊和其合資夥伴AT&T在荷蘭Neuwegein開發出了WaveLAN技術。這項技術被認為是Wi-Fi的雛形。

那麼,是不是NCR就是Wi-Fi的發明人呢?並不是。

就在NCR在搗鼓WaveLAN的時候,澳洲政府的研究機構CSIRO也發明了一種無線網技術。具體的發明人,是悉尼大學的John OSullivan,和他領導的一個研究小組。

Dr John O'Sullivan

1996年,他們成功在美國申請了技術專利,專利號是US Patent Number 5,487,069。(後來為了這個專利,還打了一場官司。)

1999年,IEEE官方定義802.11標準的時候,選擇並認定了CSIRO發明的無線網技術是世界上最好的無線網技術,因此吸納為Wi-Fi的核心技術標準。

終於,IEEE802.11的標準版本:802.11b(工作於2.4GHz頻段)和802.11a(工作於5.8GHz頻段),分別於1999年12月和2000年1月獲得批准。

就在工作組忙於確定標準的同時,Intersil、3Com、諾基亞、Aironet、Symbol和朗訊這6家公司,共同組成了無線乙太網路相容性聯盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,縮寫為WECA)。

WECA成立的目的主要是對不同廠家的產品進行兼容性認證,實現不同廠家設備間的互操作性。

聯盟成立之後,為了便於市場推廣,大家商量打算換一個響亮的名字,例如「WECA可兼容」、「IEEE802.11b兼容」等。但是,這種滯澀的術語很難讓人們脫口而出。為了這事,WECA還專門諮詢了品牌專家,品牌專家給了他們很多建議,比如叫「FlankSpeed」,「DragonFly」等等。

最後,「Wi-Fi」這個名字勝出。

之所以叫「Wi-Fi」,是因為它聽起來有點像「HiFi」,這容易讓人聯想到不同廠家的CD播放器可以和任意功放設備相兼容。後來有人說「Wi-Fi」是「wireless fidelity(無線保真)」的簡稱,這其實只是後來人們設想的而已。

2002年10月,WECA正式改名為Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)

技術已經標準化了,藝名也有了,現在該幹啥?

抱大腿啊。

你的技術再好,也要有人願意用啊,要有設備商能夠支持啊。

於是,Wi-Fi聯盟找到了蘋果公司,希望他們的產品能引入Wi-Fi。蘋果很牛逼,他們告訴朗訊:如果你們的無線適配器價格能夠降到100美元以下,我們就在筆記本里設計一個Wi-Fi插槽。

朗訊同意了。

1999年7月,蘋果在其推出的新一代iBook筆記本電腦中首次引入Wi-Fi,不過並非標配,只是一個可選項。

但是,就是這個」可選項「,迅速引來了其它電腦廠家的跟風。

不僅硬體廠商跟進了Wi-Fi,微軟的windows XP操作系統也增加了對Wi-Fi的支持(用戶無需安裝第三方驅動或軟體,即可以實現無線連接)。

自此,Wi-Fi的使用範圍不斷擴大,從個人到家庭,從家庭到公共場所,走進了我們每一個人的生活。

這個時候,IEEE802.11工作組重新調整IEEE802.11協議標準,推出了新的物理層標準IEEE802.11g。它使用更先進的擴頻技術,稱為正交頻分復用(OFDM)調製技術,其速率可在2.4GHz頻段上達到54Mbps。

後來,又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。

802.11的發展軌跡

時至今日,不得不說,Wi-Fi是一項非常成功的無線通信技術。

它在夾縫中獲得了生存的機會,並最終成長為參天大樹。

不過,如今這個強者,又迎來了新的強者。

NB-IoT為代表的蜂窩物聯網技術,向Wi-Fi發起了挑戰。

更要命的是,5G也要來了。

雖然Wi-Fi聯盟也推出了Wi-Fi Halow(802.11ah)進行抵抗,但是,在強大的對手面前,Wi-Fi的前途命運並不樂觀。

命運多舛的Wi-Fi,究竟會走向何方,只能由時間告訴我們答案了。

(全文完)

本文部分引用和參考了網優僱傭軍等媒體的文章。相關鏈接如下:

mp.weixin.qq.com/s/Mq5I

biz.zol.com.cn/638/6382

zhihu.com/question/2353

xinwen.eastday.com/a/18

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