• 學習於百問科技

自從只需少量的話費就可以將筆記本、平板電腦連線到網際網路，WiFi已成為我們熟知的網路，並無處不在。Wi-Fi對於一些物聯網應用十分有用，比如樓宇自動化、內部能源管理。WiFi的重要性對於我們的日常生活和某些物聯網應用不言而喻。

WiFi 的發源地是夏威夷

至少我們可以說，對於WiFi概念最早的嘗試是在夏威夷發生的。ALOHANET是一個在夏威夷大學開發的計算機網路系統，也是有史以來首次公開演示的提供無線分組資料網的計算機網路系統。

最初在1971年提出了 WiFi的概念。20年後 NCR和AT＆T公司聯合發明了WaveLAN，這被認為是Wi-Fi真正的先驅。接著在1997年，無線協議的第一個版本IEEE 802.11釋出。

什麼是IEEE 802.11無線協議？

WiFi = IEEE 802.11

當兩臺機器相互連通時，它們需要一定的標準和協議規定，以使他們能順利溝通。IEEE 802.11是指一組為無線區域網通訊所定義的標準（符合IEEE，電氣和電子工程師協會）。

所以在1999年，一個名為Interbrand的品牌諮詢公司開始把這項技術推廣到市場和消費者，後來，他們將一個無聊的“IEEE 802.11”協議名，改名為“Wi-Fi”。

Interbrand同時也創造了Wi-Fi logo，這代表著Wi-Fi產品可互操作的“陰”和“陽”兩面。

那麼，WiFi到底是什麼意思呢？

WiFi並不代表“無線”或“精準無線”

與大家普遍認為的不同，Wi-Fi並不是無線保真（Wireless Fidelity）的意思。這種誤解來自於早期使用的廣告語——“無線保真的標準”。

WiFi實際上並不代表什麼，也不是任何事物的縮寫。

另外，根據Wi-Fi聯盟（成立於1999年，作為一個擁有WiFi商標的行業協會），確定其正式的名稱為“Wi-Fi”。Wi-Fi聯盟不承認“WiFi”，“Wifi”，或“wifi”等字眼。

但我更喜歡叫WiFi，因此我會在整篇文章中使用它。

綜上所述，我們瞭解了 WiFi的背景，現在我們瞭解一下 WiFi到底是如何運作的？

WiFi使用無線電波

如果你還沒有忘記所學的知識，那麼你應該記得無線電波是電磁輻射的一種，而電磁輻射包括從伽瑪射線到可見光到無線電波的種種。

筆記本、平板電腦使用無線介面卡將資料轉換成無線電波並使用天線傳送該訊號。這些無線電波從天線向外發出，並通過無線路由器被接收。然後，無線路由器把無線電波轉換回資料形式，使用一個路由器的硬體裝置連線資料到網際網路並且傳送。倘若想要從網際網路獲取資料傳輸到膝上型電腦、平板電腦等裝置，只需逆轉以上的過程即可。

從更巨集觀的層面上來看，這是所有無線通訊的工作方式。但是，WiFi與其它無線技術有著幾個顯著的差異。

• 1.WiFi在2.4GHz或者5GHz的頻率下傳遞資訊

這兩個頻率比用來蜂窩傳輸的頻率高得多。較高頻率意味著訊號可以攜帶更多的資料。

然而，所有形式的無線通訊必然要在功耗，範圍和頻寬之間權衡。因此，高資料速率的代價意味著WiFi將消耗大量的電力，並且它的範圍也較小。

• 2.WiFi的最遠能傳輸資訊到260英里之外！

這是真的，瑞典航天局曾使用WiFi來轉移資料至260英里外的平流層上的氣球。但是，他們使用了非常規標準的WiFi裝置和6瓦特放大器。當然，在傳輸路徑上根本沒有物理屏障來阻攔、截斷訊號。

對於一般的WiFi路由器，訊號範圍非常非常小，並且取決於許多因素——天線，反射和折射，以及無線電功率輸出。

不說260英里，我們談談100英尺（約30米）吧。

為什麼當你站在隔壁房間的時候，你接收不到訊號呢？

這可能是由於物理屏障導致的。無線電波穿過大多數種類的材料，但會被可導電的材料所阻擋或吸收。水可導電，這意味著我們的身體實際上可以對WiFi造成干擾。但別慌張！ WiFi可不會引起細胞損傷。

這也可能是電波干擾所導致的。由於WiFi使用無線電波（同時無線電波有很多很多的源頭，包括空間中也會發射無線電波），這些電波會相互碰撞和干擾訊號。事實上，你的微波爐以2.4 GHz的頻率執行，這意味著它可以與WiFi干擾，這取決於你是用 2.4或5GHz哪種型別的WiFi。

• 3.WiFi有許多不同的種類
  在上文我們瞭解了802.11的意思，但是自1997年以來WiFi有了許多不同新的版本：

• 802.11a

• 802.11b
• 802.11g
• 802.11n

• 802.11ac
  每一個協議標準都有好處和壞處：有些資料傳速快，有些速度慢；有些對訊號干擾的免疫強，有些抗干擾能力弱；有的成本較低，有些則較為昂貴。成本是個因素，因為雖然在協議上，新標準可以相容舊標準，但是不同的標準總是需要不同的硬體來協同運作。

• 4.對於大多數物聯網應用和裝置來說，WiFi其實並不是個很好的選擇
  現在市面上已經有數不盡的物聯網應用和裝置，而其中許多是需要電池供電數月甚至數年的小型感測器或裝置。這些感測器和裝置並不需要傳送大量的資料，也許只是偶爾的這或那冒出來的幾個位元組。並且，他們可能還需要把資料傳輸到數英里之外，而不僅僅是短短几英尺之內。

像之前提到的，WiFi可以在高能耗和短距離的前提下傳速大量的資料。當你同時使用成千上萬個感測器的時候，WiFi可不是一個很好的選擇。

WiFi可以很好地應用在不必擔心功耗（比如插入插座的裝置），需要傳送大量的資料（如視訊），而且並不需要太大傳輸範圍的物聯網應用中。家庭安全系統便是一個很好的例子。

然而，對於大多數其它的物聯網應用，還有更好的連線選項，比如藍芽（Bluetooth），低功耗廣域網（Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs），或移動物聯網（Cellular IoT）。

話雖這麼說，現在已經有兩種已經開發完成或正在開發專門針對物聯網的——WiFi HaLow（802.11ah）和HEW（802.11ax）。

WiFi HaLow在2016年被批准，旨在解決對於物聯網的應用所需的資料傳輸範圍和電力能量問題。HEW（高效無線）是即將釋出的標準，在HaLow的基礎上新增增加的對物聯網便利的特徵。

什麼是無線AP？

無線AP，即Access Point，也就是無線接入點。簡單來說就是無線網路中的無線交換機，它是移動終端使用者進入有線網路的接入點，主要用於家庭寬頻、企業內部網路部署等，無線覆蓋距離為幾十米至上百米，目前主要技術為802.11X系列。一般的無線AP還帶有接入點客戶端模式，也就是說AP之間可以進行無線連結，從而可以擴大無線網路的覆蓋範圍

無線AP擁有的功能是什麼？

（1）.AP的一個重要的功能就是中繼，所謂中繼就是在兩個無線點間把無線訊號放大一次，使得遠端的客戶端可以接受到更強的無線訊號。例如我在a點放置一個AP，而在c點有一個客戶端，之間有120米的距離，從a點到c點訊號已經削弱很多，於是我在中途60米處的b點放一個AP做為中繼，這樣c點的客戶端的訊號就可以有效的增強，保證了傳輸速度和穩定性。

（2）.AP另外一個重要的功能是橋接，橋接就是連結兩個端點，實現兩個無線AP間的資料傳輸，想要把兩個有線區域網連線起來，一般就選擇通過AP來橋接，例如我在a點有一個15臺電腦組成的有線區域網，b點有一個25臺電腦組成的有線區域網，但是ab兩點的距離很遠，超過了100米，通過有線連線已不可能，那麼怎麼把兩個區域網連線在一起呢？這就需要在a點和b點各設定一個AP，開啟AP橋接功能，這樣ab兩點的區域網就可以互相傳輸資料了。需要提醒的是，沒有WDS功能的AP，橋接後兩點是沒有無線訊號覆蓋的。

（3）.最後一個功能是“主從模式”，在這個模式下工作的AP會被主AP或者無線路由看做是一臺無線客戶端，比如無線網絡卡或者是無線模組。這樣可以方便網管統一管理子網路，實現一點對多點的連線，AP的客戶端是多點，無線路由或主AP是一點。這個功能常被應用在無線區域網和有線區域網的連線中，比如a點是一個20臺電腦組成的有線區域網，b點是一個15臺電腦組成的無線區域網，b點已經是有一臺無線路由了，如果a想接入b，在a點加一個AP，並開啟主從模式，並把AP接入a點的交換機，這樣所有a點的電腦就可以連線b點的了。

WDS的功能是?

WDS，即無線熱點分佈系統，它是無線AP和無線路由中一個特別的功能，簡單來說就是AP的中繼加橋接功能，它可以實現兩個無線裝置通訊，也可以起到放大訊號的作用，而產品的SSID也可以不同。這是一個非常實用的功能，比如有三戶鄰居，每戶都有一個支援WDS的無線路由或AP，這樣無線訊號就可以在這三戶同時覆蓋了，使得相互的通訊更加方便。但要注意的是，每個品牌的無線路由所支援的WDS裝置是有限制的（一般可以支援4-8個裝置），不同品牌的WDS功能不一定可以連結成功。

什麼是ADSL？

ADSL屬於DSL技術的一種，全稱Asymmetric Digital Subscriber Line（非對稱數字使用者線路），亦可稱作非對稱數字使用者環路。是一種新的資料傳輸方式。

ADSL技術提供的上行和下行頻寬不對稱，因此稱為非對稱數字使用者線路。

ADSL技術採用頻分複用技術把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨立的通道，從而避免了相互之間的干擾。使用者可以邊打電話邊上網，不用擔心上網速率和通話質量下降的情況。

理論上，ADSL 可在5 km 的範圍內，在一對銅纜雙絞線上提供最高1 Mbps的的上行速率和最高8Mbps的下行速率.

什麼是WiFi快連？實現的原理是？

如下圖中，手機(裝置B)已經接入了AP，而裝置A是一個資訊孤島。手機將AP的資訊直接傳送給裝置A，裝置A就可以接入AP了。

我們可以這樣認為，WiFi快連就是接入AP的手機快速配置裝置，使其接入AP的方式。

實現原理是這樣：手機通過UDP廣播，將AP的相關資訊組幀發出。而WiFi模組一直處於UDP監聽狀態。獲取到AP資訊之後，WiFi模組便可以接入AP了

什麼是WLAN?

WLAN無線上網，其全稱是：Wireless Local Area Networks，中文解釋為：無線區域網絡，是一種利用射頻(Radio Frequency RF)技術進行資料傳輸的系統，該技術的出現絕不是用來取代有線區域網絡，而是用來彌補有線區域網絡的不足，以達到網路延伸之目的，使得無線區域網絡能利用簡單的存取架構讓使用者透過它，實現無網線、無距離限制的通暢網路。

WLAN 使用 ISM (Industrial、Scientific、Medical) 無線電廣播頻段通訊。WLAN 的 802.11a 標準使用 5 GHz 頻段，支援的最大速度為 54 Mbps，而802.11b 和 802.11g 標準使用 2.4 GHz 頻段，分別支援最大11 Mbps 和 54 Mbps 的速度。目前WLAN所包含的協議標準有：IEEE802.11b協議、IEEE802.11a協議、IEEE802.11g協議、IEEE802.11E 協議、IEEE802.11i協議、無線應用協議(WAP)。