WiFi是當下人們最常用的無線局域網連接技術，沒有之一，多見于家居生活和公共場所中的手機、平板、筆記本設備的連接。本月4日， WiFi聯盟公布了最新的網絡協議新標準WiFi 6，它的標準代碼為802.11ax，這是迄今為止最新的WiFi標準，距離第一代WiFi標準的出現已有20余年時間。在這20年的時間里，WiFi標準經歷六代變遷，這些標準有何不同？讓我們來看一下。

　　WiFi ≠802.11

　　既然是講Wi-Fi協議，那么首先就要糾正一個常識性誤區，即將WiFi等同于802.11協議。簡單來說，802.11是由電氣和電子工程師協會IEEE內的工作組制定的一系列標準，而WiFi是無線局域網聯盟WLANA的一個商標，該商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作，與標準本身實際上沒有關系。但是因為WiFi主要采用802.11系列的無線通信協議標準，因此人們逐漸習慣用WiFi來稱呼802.11協議。

　　WiFi無線協議的演變

　　第一代WiFi標準：802.11

　　20世紀90年代初，IEEE成立了專門的802.11工作組，專門研究和定制WLAN標準協議，并在1997年6月推出了第一代WLAN協議--IEEE 802.11-1997。此處的802.11指的是IEEE制訂的第一代協議，并非是整個系列協議，在802.11之后的協議(802.11a/b/g/n/ac/ax) 都是由802.11發展而來的，且加入了字母后綴來進行區分，不同的后綴代表著不同的物理層標準工作頻段和不同的傳輸速率。

　　作為IEEE最初制定的一個無線局域網標準，802.11協議定義了物理層工作在ISM的2.4G頻段，數據傳輸速率設計為2Mbps。很遺憾的是，由于它在傳輸速度和傳輸距離上的表現都不盡如人意，因此并未被大規模使用。

　　第二代WiFi標準：802.11b

　　1999年，IEEE吸取了上一次的教訓，在制定802.11a標準的時候，直接將頻段定在了5GHz，物理層的最高速率也隨之水漲船高到了54Mbps。但是，802.11a協議也并沒有被市場認可，相對來說表現的更出色的反而是幾乎和它同時制訂的802.11b協議。

　　盡管2003世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易，不同的國家還是有不同的規定支持。美國和日本甚至都已經出現了相關規定對802.11a進行了認可，但是在其他地區，如歐盟卻因為標準的問題被禁止使用。再加上802.11a產品中5GHz的組件研制成功太慢，等其開始大規模推廣的時候，市場早已被大批的802.11b產品占領，802.11a沒有被廣泛的采用。再加上802.11a的一些弱點，和一些地方的規定限制，使得它的使用范圍更窄了。

　　802.11b協議可以說是802.11a是同胞兄弟了。但它本身卻是基于2.4GHz頻率，同時最大的傳輸速度相比802.11a來說也只有11Mbps。11Mbps的傳輸速率在現在看來肯定算不了什么，但在2000年的時候，雖然不是翹楚，但也已經能夠滿足大部分人的需求了。更何況基于2.4GHz的802.11b在傳輸距離和穿墻能力上本來就比基于5GHz的802.11a協議要有優勢，加上當時802.11a的核心芯片研發進度緩慢，802.11b就此抓住了機會，占領了市場，為日后稱霸天下打下了堅實的基礎。

　　第三代WiFi標準：802.11g

　　2003年7月，IEEE制訂了第三代Wi-Fi標準：802.11g。（為什么不是c呢？因為802.11協議還應用在其他的很多領域，有些字母被用了，就只能排到g了）。

　　802.11g繼承了802.11b的2.4GHz頻段和802.11a的最高54Mbps傳輸速率。同時，它還使用了CCK技術后向兼容802.11b產品。此時開始，IEEE在制訂每一代新協議的時候都會將后向兼容考慮進去，畢竟換了新路由器舊手機就因為不支持新協議而連不上Wi-Fi這種情況誰都受不了。

　　說到這里，就還要再提一下在802.11a和802.11g上都有使用到的一種技術：OFDM。OFDM即正交頻分復用技術，是由MCM發展而來的一種實現復雜度低、應用最廣的一種多載波傳輸方案，可以消除碼間串擾，同時使得信道均衡變得相對容易。OFDM技術也因此被應用在之后的每一代Wi-Fi協議中。

　　第四代WiFi標準：802.11n

　　如果說802.11b是奠定了整個帝國的基礎的一代，那么802.11n一定是給帝國開疆擴土的一代。時間繼續推進，這時的互聯網已經開始出現了在線圖片、視頻、流媒體等服務，而隨著YouTube、無線家庭媒體網關、企業VoIP Over WLAN等應用對WLAN技術提出了越來越高的帶寬要求，傳統技術802.11a/g已經無法支撐。用戶需求呼喚著全新一代WLAN接入技術。

　　2009年，IEEE宣布了新的802.11n標準。雖然802.11n協議還是基于2.4GHz頻段，但傳輸速率最高可達600Mbps。這是因為采用了MIMO、波束成形和40Mhz綁定技術。802.11n通過MIMO和40Mhz綁定技術使得傳輸速率大大提升，而波束成形則增大了傳輸距離。

　　第五代WiFi標準：802.11ac

　　隨著時代的繼續發展，人們身邊擁有著越來越多的無線設備，而2.4GHz這個頻段，因為本身的優越性，被各種協議使用（常見的藍牙4.0系列協議、無線鍵鼠等），已經變得擁擠不堪，IEEE此時就將新的第五代Wi-Fi協議制訂在了5GHz的頻段上?，F在說的很多雙頻Wi-Fi，其實就是2.4GHz和5GHz的混合雙頻Wi-Fi。

　　802.11ac在提供良好的后向兼容性的同時，把每個通道的工作頻寬將由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大約10%的實際頻率調制效率提升，最終理論傳輸速度將由802.11n最高的600Mbps躍升至1Gbps。當然，實際傳輸率可能在300Mbps～400Mbps之間，接近目前802.11n實際傳輸率的3倍（目前802.11n無線路由器的實際傳輸率為75Mbps～150Mbps之間），完全足以在一條信道上同時傳輸多路壓縮視頻流。

　　實際上，802.11ac協議還分為wave1和wave2兩個階段，兩者的主要區別就在于后者提升多用戶數據并發處理能力和網絡效率。而這背后的功臣，就非MU-MIMO莫屬了。MU-MIMO技術可以理解為MIMO的升級版或者是多用戶版本，MU-MIMO技術賦予了路由器并行處理的能力，讓路由器同時和多個設備進行溝通，這極大的改善了網絡資源利用率。

　　第六代WiFi標準：802.11ax

　　802.11ax早在2015年就制定標準規范了，不過2017年開始才真正有路由器支持802.11ax標準。

　　802.11ax協議基于2.4GHz和5GHz兩個頻段，并非是ac雙頻路由器那樣不同的頻段對應不同的協議，ax協議本身就支持兩個頻段。這顯然迎合了當下物聯網、智能家居等發展潮流。

　　802.11ax又被稱為“高效率無線標準”（High-Efficiency Wireless，HEW），將大幅度提升用戶密集環境中的每位用戶的平均傳輸率，即在高密環境下為更多用戶提供一致且穩定的數據流（平均傳輸率），將有效減少網絡擁塞、大幅提升無線速度與覆蓋范圍。其實，設計802.11ax的首要目的是解決網絡容量問題，因為隨著公共Wi-Fi的普及，網絡容量問題已成為機場、體育賽事和校園等密集環境中的一個大問題。

　　802.11ax采用了兩個關鍵新技術，即上行MU-MIMO和OFDMA。

　　MU-MIMO技術在前面已經提到過，802.11ac協議中的MU-MIMO技術只是單純的下行MU-MIMO，只有在路由器給設備傳輸數據的時候才可以用，而如今隨著智能設備的發展，人們對于上行速率的要求也在提高，傳個超清視頻圖片什么的已經是家常便飯了。上行MU-MIMO技術就是為此而生，改善了設備在向路由器傳輸數據時的擁堵情況，提高了網絡資源利用率。

　　OFDMA的采用是802.11ax與以前的無線局域網系統相比最大的變化。在OFDM系統中，用戶占用了整個信道。隨著用戶數量的增多，用戶之間的數據請求會發生沖突，從而造成瓶頸，導致當這些用戶在請求數據（特別是在流式視頻等高帶寬應用中）時，服務質量較差。而在OFDMA中，用戶僅在規定時間內占用子載波的一個子集。OFDMA要求所有用戶同時傳輸，因此每個用戶都需要將其數據包緩沖為相同的規定比特數，這樣無論數據量有多少所有用戶都能在時間上保持一致。此外，OFDMA AP可根據用戶對帶寬的需求來動態地改變用戶所占用頻譜的數量。

　　Wi-Fi各協議參數

　　從IEEE通過802.11標準起，到現在已經有二十年，期間更是克服了眾多的技術挑戰，WiFi逐漸演變成我們今天所熟知的超快速、高便利的無線標準。未來隨著無線技術的不斷發展，WiFi還將迎來更多新的里程碑。