‧ 什麼是 Wi-Fi

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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標準的無線區域網路設備。基於兩套系統的密切相關，也常有人把Wi-Fi當做IEEE 802.11標準的同義術語。

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-Fi認證的產品並不一定意味著不相容Wi-Fi設備。

IEEE 802.11的設備已安裝在市面上的許多產品，如個人電腦，遊戲機，MP3播放器，智慧型手機，印表機以及其他週邊設備，和新筆記型電腦。

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這個術語是指無線保真（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「無線保真」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。

 啥米係 WiFi哩

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和實體層。實體層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線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的實體層，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的實體層。

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無線網路的組織，並非代表無線網路。

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，由無線網路晶片生產商Atheros所提倡的則為SuperG。

世代

Wi-Fi可分為五代。由於ISM頻段中的2.4GHz頻段被廣泛使用，例如微波爐、藍牙，它們會干擾WiFi，令速度減慢，5GHz干擾則較小。另外，電磁波頻率愈高波長越短其穿透力愈強，所以2.4GHz比5GHz的穿透力弱，範圍也較小。雙頻路由器可同時運行於2.4GHz和5GHz，裝置則只能使用某一個頻段。

• 第一代802.11，1997年制定，只運行於2.4GHz，最快2Mbit/s
• 第二代802.11b，只運行於2.4GHz，最快11Mbit/s，正逐漸淘汰
• 第三代802.11g/a，分別運行於2.4GHz和5GHz，最快54Mbit/s
• 第四代802.11n，可運行於2.4GHz或5GHz，20和40MHz頻寬下最快72和150Mbit/s
• 第五代802.11ac，只運行於5GHz

用途網路連結

• 具Wi-Fi功能的設備：如個人電腦，遊戲機，智慧型手機或數字音頻播放器可以從範圍內的無線網路連接到網路。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技術已被用於無線網狀網路，例如，在倫敦，英國。除私人家庭和辦公室使用外，Wi-Fi無線網路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，餐館等經常提供給來訪者免費的熱點，以吸引或協助客戶。商家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。目前在中國，許多大型的酒店和商場的內部，一般都會覆蓋有免費開鎖的Wi-Fi熱點供來訪者登入網際網路。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，通常設置在家庭房屋、酒店客房或其他場所，可以提供網際網路接入和網際網路絡的所有設備連接（無線或有線）。但因為家用無線路由器的功率較小，所以其訊號覆蓋範圍、訊號強度也很小。隨著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熱點透過電信網路連接到網路。現在，許多行動電話（智慧型手機）也可以充當一個小型的無線路由器，供周圍的裝置接入網際網路。

 

戶外的wi-fi熱點

• 你也可以使用ad - hoc模式為客戶端到客戶端連接Wi-Fi設備，無需路由器。Wi-Fi無線連接的地方，也含蓋了浴室，廚房和花園棚屋使網路無所不在。

城市Wi-Fi覆蓋

21世紀初期，世界各地的許多城市都宣布計劃構建全市Wi-Fi網路。但這比最初發起人設想的更為困難，結果這些項目大多被取消或無限期擱置。但是有幾個是成功的，例如在2005年，美國加州森尼維爾 (加利福尼亞州)，成為在美國的第一個提供全市免費Wi-Fi的城市。

2010年5月，倫敦市長鮑里斯·約翰遜承諾到2012年倫敦Wi-Fi普及，幾個自治市鎮包括威斯敏斯特和伊斯靈頓已經有了廣泛的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個無線存取點（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、上海等。

戶外的wi-fi熱點

校園的Wi-Fi覆蓋

卡內基美隆大學於1994年在其匹茲堡校區建立了世界上第一個無線網路，比起源於1999年的Wi-Fi品牌還要早。2000年，費城德雷克塞爾大學創造了歷史，成為美國第一個提供完全校園無線網路覆蓋的主要大學。現在大多數校園已具無線上網。

在臺灣的許多大學圖書館內，也專門設有免費Wi-Fi熱點，提供給學生使用。 在中國，各大高校校園內大多有電信營運商架設的校園熱點，但是此類熱點一般需要註冊相關帳號並付費方可使用。也有一大部分學生在宿舍自行安裝無線路由器以架設私人熱點。

電腦對電腦直接通訊

Wi-Fi無線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模式的Wi-Fi傳輸。這種無線ad - hoc網路模式已經得到多人的歡迎，掌上遊戲機，如任天堂的DS，數位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 Direct直接進行檔案傳輸和媒體共享。

優勢和挑戰 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，通常可降低網路部署和擴充的成本。許多空間不能架設電纜，如戶外區和歷史建築，可運用無線區網來改善。 現在大多數筆記本電腦製造商已經內建了無線網路的裝置。

Wi-Fi的價位已經持續下跌，使之成為在經濟網路選項甚至更多的設備中佔一席之地。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路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：不同於行動電話，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。

限制

全球運作的頻譜指配和操作限制並不一貫。美國所用的標準在2.4 GHz頻帶有11個通道，而在歐洲大部份地區有另外的2個通道，即13個通道（1-11 v.s 1-13）。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：一個Wi-Fi信號在2.4 GHz頻段實際上佔用五個通道，兩個通道編號之差大於5的通道，如2和7，不會發生通道重疊，因此在美國只有3個非重疊通道：1，6，11。在歐洲有三個或四個非重疊通道：1,6,13或1，5，9，13。等效全向輻射功率（EIRP）在歐盟被限制為20 dBm的（100mW）。

傳遞的距離

速度與行動性：Wi-Fi, HSPA、UMTS、GSM

Wi-Fi網路範圍有限。一個典型的無線路由器使用802.11b或802.11g與儲蓄天線在無任何障礙物下可覆蓋範圍可直達：室內-50平方米（538英尺）/室外-140平方米（1,500英尺）。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。 為達到無線區網的應用要求，比起其他一些標準Wi-Fi相當的耗電。其他技術如藍牙（可支援無線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，但資料速率卻低得多。

高耗電的Wi-Fi，使行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標準的高速區域網路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）。其它無線技術更適合作為圖形所示。市面上的無線路由器最低覆蓋率可達80平方米，蘋果公司的AirPort技術更可達100-140平方米。

技術簡述

一個Wi-Fi基地台網路成員和結構

• 站點（Station），網路最基本的組成部分。
• 基本服務單元（Basic Service Set，BSS）。網路最基本的服務單元。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，例如同一個無線頻段。
• 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。用於將無線區域網路和有線區域網路或其它網路聯繫起來。

這兒有3種媒介，站點使用的無線的媒介，分配系統使用的媒介，以及和無線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疊。IEEE 802.11只負責在站點使用的無線的媒介上的定址（Addressing）。分配系統和其它區域網路的定址不屬無線區域網路的範圍。

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）。整個無線區域網路定義了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）、隱私（Privacy）、MAC資料傳輸（MSDU delivery）。

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路效能的影響不大。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。但亦意味著，一個無線介面卡有可能在效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小範圍內試商用。

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。非營利性的Wi-Fi聯盟成立於1999年，以填補這一段空白——建立和執行標準，互操作性與相容性，並推動無線區域網路技術。

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無線標準的規定，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。