關(guān)于WiFi,你一定不知道的那些事兒
小編挺啰嗦的,先帶你穿越到100多年前,從Jack和Rose的那一場(chǎng)感人的愛(ài)情故事說(shuō)起。

1912年4月14日。
22時(shí)55分:位于泰坦尼克號(hào)附近的加州人號(hào)發(fā)現(xiàn)前方有冰山,并向附近的所有航行船只發(fā)出警告,當(dāng)無(wú)線電訊號(hào)抵達(dá)泰坦尼克號(hào)時(shí),冰山警告卻被中斷并被粗魯?shù)幕貞?yīng):“勿搔擾!住口吧!你已經(jīng)干擾我的訊號(hào)了!我正向瑞斯角發(fā)電報(bào)!”
因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候,泰坦尼克號(hào)的電報(bào)員正忙著幫助乘客發(fā)送電報(bào)到瑞斯角。
23時(shí)30分:加州人號(hào)電報(bào)員關(guān)掉電報(bào)機(jī)下班,休息。
11時(shí)40分:泰坦尼克號(hào)撞上冰山。
…

1887年海因里希?赫茲發(fā)明了無(wú)線電波后,無(wú)線電最早用于航海。海上無(wú)線電報(bào),被譽(yù)為無(wú)線技術(shù)的第一個(gè)殺手锏應(yīng)用,這一次卻搞砸了。
當(dāng)時(shí)的無(wú)線電報(bào)采用火花隙式發(fā)射機(jī)(spark-gap transmitter),主要用來(lái)傳送摩爾斯電碼。嚴(yán)格的講,它是一種超寬帶UWB無(wú)線技術(shù)。它占用整個(gè)頻段,將所有發(fā)射和接收裝置放在一個(gè)共享信道里,電報(bào)員只有先聽,然后才能發(fā)送信號(hào)(這大概就是最早的listen before talk機(jī)制)。
客觀的講,在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是非常先進(jìn)的技術(shù)了,但是,缺點(diǎn)也很突出。比如,遇上那個(gè)很忙很粗魯?shù)奶┨鼓峥颂?hào)電報(bào)員,麻煩就大了。

后來(lái),人們發(fā)明了諧振電路,它可以選擇接收特定頻段的信號(hào),無(wú)線電接收器可以區(qū)分不同頻率下的信號(hào)了。
同時(shí),隨著AM(調(diào)幅)技術(shù)的出現(xiàn),人們可以通過(guò)AM廣播收聽音樂(lè)和聲音了。1920年代,AM廣播電臺(tái)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。
問(wèn)題又來(lái)了。
廣播電臺(tái)越多,無(wú)線干擾越來(lái)越嚴(yán)重,一些城市的無(wú)線廣播幾乎癱瘓,根本無(wú)法收聽。
政府開始對(duì)無(wú)線廣播進(jìn)行管制,頒發(fā)授權(quán)頻段。
這就是頻譜授權(quán)制度的由來(lái)。
后來(lái),F(xiàn)M和電視信號(hào)也被納入了頻譜授權(quán)制度。1970年代,隨著雙向無(wú)線傳輸技術(shù)興起(無(wú)線廣播和電視廣播都屬于單向無(wú)線傳輸),頻譜授權(quán)范圍擴(kuò)大到蜂窩移動(dòng)通信領(lǐng)域。
然而,起初的頻譜授權(quán)制度是非常粗暴的。
在美國(guó),政府頒布法令要求所有的無(wú)線設(shè)備都需獲得頻譜授權(quán),并且限制無(wú)線信號(hào)傳播范圍。還鬧出了笑話:由于AM信號(hào)在夜晚傳播距離更遠(yuǎn),為了控制越區(qū)覆蓋,很多電臺(tái)在夜幕降臨時(shí)不得不關(guān)閉信號(hào)發(fā)射。
這些廣播電臺(tái)有多大的心理陰影面積啊!
后來(lái),F(xiàn)CC(美國(guó)通信委員會(huì))終于松了金口,這一法令僅適用于那些發(fā)射功率較大、會(huì)對(duì)其它無(wú)線信號(hào)產(chǎn)生干擾的無(wú)線裝置。這一決定也得到了世界上其它國(guó)家的認(rèn)同:低發(fā)射功率的設(shè)備可以工作于未授權(quán)頻譜。
世界上終于有了非授權(quán)頻譜了!
盡管FCC對(duì)未授權(quán)頻譜開了一扇窗,但是,1980年代以前,未授權(quán)頻譜設(shè)備發(fā)展緩慢,用于通信設(shè)備相當(dāng)少,也就是一些自動(dòng)車庫(kù)門、模擬無(wú)繩電話等應(yīng)用。其主要原因是,為了充分保護(hù)授權(quán)頻譜不受干擾,F(xiàn)CC對(duì)這些非授權(quán)頻譜設(shè)備的發(fā)射功率限制非常保守。
1980年開始,無(wú)線通信的世界開始有了改變。
這個(gè)時(shí)候,隨著微電路和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,大大減小了的無(wú)線設(shè)備的成本。
這個(gè)時(shí)候,一位被稱為“WiFi教父”的人物出現(xiàn)了。

WiFi教父 —— Michael Marcus,時(shí)任FCC工程師,有一天,他向他的老板提了一個(gè)建議:希望可以將一些未授權(quán)頻譜用于通信,并適當(dāng)增加這些未授權(quán)頻譜設(shè)備的發(fā)射功率,使之可以覆蓋幾十到幾百米的范圍,這會(huì)激勵(lì)科技企業(yè)更多的創(chuàng)新,帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。
FCC采納了Michael Marcus的建議,并向社會(huì)各界征求意見(jiàn),得到的是完全不負(fù)責(zé)任的反饋:
只要不占用我的頻段,隨便你們?cè)趺赐?
這事不好辦,誰(shuí)也不想把自己手上的頻段放出來(lái)。
FCC只能“機(jī)智”的釋放出三個(gè)根本不受歡迎的“垃圾頻段”用于未授權(quán)頻譜通信,這三個(gè)頻段里就包括了今天WiFi的2.4GHz和5.8GHz頻段。其時(shí),這些“垃圾頻段”均未用于通信,而是用于其它應(yīng)用,比如,利用無(wú)線電波來(lái)加熱食物的微波烤箱。
在設(shè)備發(fā)射功率方面,F(xiàn)CC規(guī)定這些新免授權(quán)頻段的設(shè)備發(fā)射功率可達(dá)到1W。盡管只有1W,但這是人類通信史上邁出的史無(wú)前例的一大步。誰(shuí)也沒(méi)有想到,就是這1W,就是這些用于微波烤箱的頻段,成就了今天的WiFi,藍(lán)牙,ZigBee等各種短距離擴(kuò)頻通信技術(shù)。
為了避免設(shè)備間干擾,F(xiàn)CC還要求這些新免授權(quán)頻段的產(chǎn)品使用擴(kuò)頻技術(shù)。所謂擴(kuò)頻技術(shù),就是傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬,在發(fā)射端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制,在收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信息。擴(kuò)頻技術(shù)最早應(yīng)用軍事領(lǐng)域,具備高可靠性,高保密性而且不易受到干擾的特性。
盡管今天看來(lái)FCC這一新規(guī)遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí),但其實(shí)后來(lái)并沒(méi)有發(fā)生什么事。一紙空文并不能推動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。
是什么推動(dòng)了WiFi成為廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)呢?
起初,整個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),像Proxim、Symbol一類的LAN無(wú)線產(chǎn)品設(shè)備商們均各自為陣,專攻自己的專用設(shè)備,誰(shuí)也不鳥誰(shuí),不同廠家之間的設(shè)備根本無(wú)法兼容。

1980年,在3com公司的游說(shuō)之下,以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái),隨后如春潮之勢(shì)獲得成功。在有線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ---- 以太網(wǎng)的成功案例的鼓舞之下,幾家設(shè)備商開始意識(shí)到建立統(tǒng)一的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的必要性。
1988年,NCR公司想利用未授權(quán)頻段來(lái)做無(wú)線收款機(jī)(NCR是世界上最早做機(jī)械式和電動(dòng)收款機(jī)的一家公司),NCR就找到了他們的工程師Victor Hayes,問(wèn)他這事該怎么辦?
Victor Hayes認(rèn)為必須先有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。Victor Hayes就聯(lián)合貝爾實(shí)驗(yàn)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(quán)頻譜標(biāo)準(zhǔn)。于是,IEEE成立了 802.11工作組,由Victor Hayes任主席。
接下來(lái)的故事依然很曲折。
統(tǒng)一技術(shù)碎片化的市場(chǎng)是一個(gè)非常曲折和漫長(zhǎng)的過(guò)程,就像3GPP內(nèi)部一樣,爭(zhēng)論不休,撕逼慘烈。在當(dāng)時(shí),每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的定義需得到75%的會(huì)員同意才能通過(guò)。
終于,在1997年,IEEE 802.11工作組在基本標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)成共識(shí)。它定義了數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbps,采用兩種擴(kuò)頻技術(shù):跳頻和直接序列擴(kuò)頻。
標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后,工程師們開始在各種原型機(jī)上驗(yàn)證。在這個(gè)過(guò)程中,產(chǎn)生了兩個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)版本:802.11b(工作于2.4GHz頻段)和802.11a(工作于5.8GHz頻段),分別于1999年12月和2000年1月獲得批準(zhǔn)。
一些公司在測(cè)試802.11b兼容設(shè)備時(shí),發(fā)現(xiàn)這一標(biāo)準(zhǔn)太復(fù)雜,尼瑪標(biāo)準(zhǔn)有400多頁(yè),不同廠家間的設(shè)備兼容問(wèn)題遲遲難解決。1999年8月,為了推動(dòng) IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn),Intersil、3Com、諾基亞、Aironet 、Symbol和朗訊6家公司組成了無(wú)線以太網(wǎng)路相容性聯(lián)盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,縮寫為WECA)。
這就是WiFi聯(lián)盟的前身,2002年10月,改名為Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)。WECA成立的目的主要是對(duì)不同廠家的產(chǎn)品進(jìn)行兼容性認(rèn)證,實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備間的互操作性。

聯(lián)盟成立了,但要市場(chǎng)接受,首先需要一個(gè)響亮的名字。“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”這種滯澀的術(shù)語(yǔ)很難讓人們脫口而出。為了這事,他們還專門咨詢了品牌專家,品牌專家給了他們很多建議,比如叫“FlankSpeed”,“DragonFly”等等。
最后,“Wi-Fi”勝出。之所以叫“WiFi”,是因?yàn)樗犉饋?lái)有點(diǎn)像“HiFi”,這容易讓人聯(lián)想到不同廠家的CD播放器可以和任意功放設(shè)備相兼容。后來(lái)有人說(shuō)“WiFi”是“wireless fidelity(無(wú)線保真)”的簡(jiǎn)稱,這其實(shí)只是后來(lái)人們?cè)O(shè)想的而已。
技術(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了,還有了一個(gè)響亮的名字,現(xiàn)在,WiFi需要抱大腿。
Wi-Fi聯(lián)盟找到了蘋果公司,希望他們的產(chǎn)品能引入WiFi。蘋果很牛逼,10幾年也是如此,他們告訴朗訊:如果你們的無(wú)線適配器價(jià)格能夠降到100美元以下,我們可以考慮在我們的筆記本里設(shè)計(jì)一個(gè)WiFi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WiFi,不過(guò)并非標(biāo)配,只是一個(gè)可選項(xiàng)。
但是,就是這個(gè)”可選項(xiàng)“,迅速引來(lái)了其它電腦廠家的跟風(fēng),自此,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)版圖不斷擴(kuò)大,直至今日WiFi如日中天。

WiFi迅速占領(lǐng)了家庭寬帶市場(chǎng),并開始由家庭走向公共場(chǎng)所,一些咖啡廳、商店等開始有了無(wú)線熱點(diǎn)提供免費(fèi)WiFi接入。這個(gè)時(shí)候,EEE802.11工作組重新調(diào)整IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),推出了新的物理層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11g,它使用更先進(jìn)的擴(kuò)頻技術(shù),稱為正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù),其速率可在2.4GHz頻段上達(dá)到54Mbps。
WiFi的成功了,有人說(shuō)它是無(wú)線史上的一個(gè)奇跡。WiFi被很多人認(rèn)為是游戲規(guī)則的顛覆者,從誕生之日起,它就種下了顛覆者的基因。它顛覆了“粗暴”的頻譜授權(quán)制度,在技術(shù)與規(guī)則之間殺出一片廣闊天地。
這一成功給無(wú)數(shù)人留下了巨大的美好的想象空間,是的,看起來(lái)一切皆有可能。
規(guī)則制定者和技術(shù)專家們開始重新思考頻譜授權(quán)制度。
隨著傳統(tǒng)模擬電視轉(zhuǎn)向數(shù)字電視,原來(lái)分配給廣播電視使用的授權(quán)頻段中的一些頻率資源被釋放出來(lái),實(shí)際上并沒(méi)有被使用,這些頻段稱為White Space(TVWS,空白電視信號(hào)頻段)。 在WiFi成功案例的鼓舞之下,F(xiàn)CC考慮將White Space充分利用,對(duì)這些頻段免授權(quán),所有人都可以使用,希望引發(fā)新一輪的無(wú)線創(chuàng)新高潮。
為了避免White Space對(duì)在用的授權(quán)TV頻段的干擾,2000年左右,倡導(dǎo)者們?cè)O(shè)想了兩套方案:一是建立一個(gè)國(guó)家級(jí)的白頻譜數(shù)據(jù)庫(kù),TVWS終端通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確定采用那一塊頻段,數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)TVWS終端所在位置,告訴TVWS終端哪些頻段是空閑且可用的;另一個(gè)方案是,TVWS終端通過(guò)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)感知其在位置的頻譜狀況,并選擇可用信道。
據(jù)說(shuō),廣電也考慮過(guò)這種方案。(亂講的,別信!)
隨后,Google計(jì)劃將White Space打造超級(jí)WiFi(super wifi),并成立了“白色空間聯(lián)盟”,因?yàn)檫@一頻段覆蓋更廣,穿透力更強(qiáng)。
是的,WiFi的版圖不斷擴(kuò)大,它已從家庭走向商業(yè)場(chǎng)所,這讓W(xué)iFi的狂熱支持者們看到了無(wú)限希望,他們夢(mèng)想著WiFi從室內(nèi)走向室外,掃清其它一切無(wú)線通信技術(shù)。
他們要顛覆的對(duì)象,也包括了蜂窩移動(dòng)通信技術(shù),比如3G/4G技術(shù)。
2004年6月,IEEE正式審核通過(guò)802.16標(biāo)準(zhǔn),推廣這一標(biāo)準(zhǔn)的就是WiMAX論壇。WiMAX被稱為廣域覆蓋版的WiFi。在當(dāng)時(shí),WiMAX最大速率可達(dá)70Mbps,最大覆蓋范圍50公里,實(shí)現(xiàn)像3G技術(shù)一樣的地毯式覆蓋。
WIMAX得到了Intel、摩托、北電等巨頭的全力支持,并成功擠進(jìn)國(guó)際第四個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)。
后面的事是眾所周知的。
北電賣掉WCDMA,一心玩起了WiMAX。一不小心,倒閉了!
Intel宣布裁撤WiMAX部門。
隨后,日本迅速轉(zhuǎn)向TDD,韓國(guó)的速度也不慢。一心要堅(jiān)持到底的臺(tái)灣,后來(lái)終于還是撐不住了,扶著墻走向LTE。
回顧這段歷史,小編要再一次向那些偉大的無(wú)線先驅(qū)們致敬了。他們搞定很多事,也搞砸了很多事,但這又有什么關(guān)系,我們不以成敗論英雄。WiFi的背后,我看到了對(duì)技術(shù)的狂熱和創(chuàng)新,還有,對(duì)游戲規(guī)則的顛覆。
另外,我也看到了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的重要性,毫無(wú)夸張的說(shuō),技術(shù)無(wú)法左右市場(chǎng),沒(méi)有什么事是技術(shù)碎片化搞不砸的,只有標(biāo)準(zhǔn)與聯(lián)盟才能創(chuàng)造市場(chǎng)。
今天,5G要來(lái)了,盡管業(yè)內(nèi)都在呼吁包容與統(tǒng)一,可是,誰(shuí)知道還有多少故事會(huì)上演呢?



