Wi-Fi


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Wi-Fi全名Wireless fidelity，是IEEE定義的一個無線網路通信的工業標準(IEEE 802.11)。

目錄

由來

Wi-Fi第一個版本發表于1997年，其中定義了介質訪問接入控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在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，總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以自由直接（ad hoc）的方式進行，也可以在基站（Base Station，BS）或者訪問點（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頻段上的數據傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數據傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。 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設備兼容性問題。 802.11標準和補充。

  • 802.11 ，1997年，原始標準(2Mbit/s 工作在2.4GHz)。
  • 802.11a，1999年，物理層補充(54Mbit/s工作在5GHz) 。
  • 802.11b，1999年，物理層補充(11Mbit/s工作在2.4GHz) 。
  • 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層(MAC) 橋接(MAC Layer Bridging) 。
  • 802.11d，根據各國無線電規定做的調整。
  • 802.11e ，對服務等級(Quality of Service, QoS) 的支持。
  • 802.11f，基站的互連性(Interoperability) 。
  • 802.11g，物理層補充(54Mbit/s工作在2.4GHz) 。
  • 802.11h，無線覆蓋半徑的調整，室內(indoor) 和室外(outdoor) 通道(5GHz頻段) 。
  • 802.11i，安全和鑒權(Authentification)方面的補充。
  • 802.11n，導入多重輸入輸出 (MIMO) 技術，基本上是802.11a的延伸版。

除了上面的IEEE標準，另外有一個被稱為IEEE802.11b+的技術，通過PBCC技術(Packet Binary Convolutional Code) 在IEEE802.11b(2.4GHz頻段) 基礎上提供22Mbit/s的數據傳輸速率。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IEEE802.11g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。

技術簡述

一個Wi-Fi基地台
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) 。分配系統用於連接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。
  • 擴展服務單元(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。用於將無線區域網和有線區域網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，以及和無線區域網集成一起的其它區域網使用的媒介。物理上它們可能互相重迭。IEEE802.11隻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的定址不屬無線區域網的範圍。


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), 集成(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 數據傳輸(MSDU delivery) 。

運作原理

Wi-Fi 的設置至少需要一個Access Points (APs)和一個或一個以上的clients. AP 每100ms將SSID (Service Set Identifier, "Network name") 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, 一個無線適配器有可能在性能上優於其他的適配器。由於Wi-Fi通過空氣傳送信號，所以和非交換乙太網有相同的特點。Even collisions can therefore appear like in non-switched ethernet LAN's.

Wi-Fi認證

目前 Wi-Fi聯盟所公佈的認證種類有:

  • WPA/WPA2: WPA/WPA2是基於 IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g 的單模、雙模或雙頻的產品所建立的測試程序。內容包含通訊協定的驗證、無線網路安全性機制的驗證，以及網路傳輸表現與相容性測試。
  • WMM (Wi-Fi MultiMedia) 當影音多媒體透過無線網路的傳遞時，要如何驗證其頻寬保證的機制是否正常運作在不同的無線網路裝置及不同的安全性設定上是WMM測試的目的。
  • WMM Power Save: 在影音多媒體透過無線網路的傳遞時，如何透過管理無線網路裝置的待命時間來延長電池壽命，並且不影響其功能性，可以透過WMM Power Save的測試來驗證。
  • WPS (Wi-Fi Protected Setup) 這是一個2007年年初才發布的認證，目的是讓消費者可以透過更簡單的方式來設定無線網路裝置，並且保證有一定的安全性。目前WPS允許透過Pin Input Config (PIN)、 Push Button Config (PBC)、USB Flash Drive Config (UFD) 以及Near Field Communication Contactless Token Config (NFC) 的方式來設定(Configure) 無線網路裝置。
  • ASD (Application Specific Device) 這是針對除了無線網路存取點(Access Point)及站台(Station) 之外其他有特殊應用的無線網路裝置，例如DVD 播放器、投影機、印表機…等等。
  • CWG (Converged Wireless Group) 主要是針對 Wi-Fi mobile converged devices 的 RF 部分測量的測試程序。

免費Wi-Fi熱點

Wi-Fi在世界各地被廣泛使用，在不少地方更能免費連線。

香港

香港有多個免費Wi-Fi熱點，截止2008年2月已有6489個[1]。120個公共屋邨已全面連線，公屋住戶可在早上6時到晚上11時，在屋邨內指定地方連上Wi-Fi[2]。政府也計劃於2009年年中前，在大約350個政府場地分批推出Wi-Fi上網設施[3]。此外，麥當勞也是香港一個常見的免費Wi-Fi熱點[4][5]。

參考文獻

  1. ^ 香港電訊管理局數據及統計資料
  2. ^ 香港房屋署公共屋邨居民可享免費Wi Fi服務
  3. ^ 香港政府一站通政府場地的 Wi-Fi 無線上網設施
  4. ^ 香港免費Wi-Fi熱點
  5. ^ 香港Y5Zone上網熱點

外部連結

性

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