Wi-Fi在中文里又稱作“行動熱點”,是Wi-Fi聯盟制造商的商標做為產品的品牌認證,是一個創建于IEEE 802.11標準的無線局域網技術。基于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。“Wi-Fi”常被寫成“WiFi”或“Wifi”,但是它們并沒有被Wi-Fi聯盟認可。
并不是每樣匹配IEEE 802.11的產品都申請Wi-Fi聯盟的認證,相對地缺少Wi-Fi認證的產品并不一定意味著不兼容Wi-Fi設備。
IEEE 802.11的設備已安裝在市面上的許多產品,如:個人計算機、游戲機、MP3播放器、智能手機、平板電腦、打印機、筆記本電腦以及其他可以無線上網的周邊設備。
無線網絡在無線局域網的范疇是指“無線相容性認證”,實質上是一種商業認證,同時也是一種無線聯網技術,以前通過網線連接電腦,而Wi-Fi則是通過無線電波來連網;常見的就是一個無線路由器,那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用Wi-Fi連接方式進行聯網,如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路,則又被稱為熱點。
無線網絡是IEEE定義的無線網技術,在1999年IEEE官方定義802.11標準的時候,IEEE選擇并認定了CSIRO發明的無線網技術是世界上最好的無線網技術,因此CSIRO的無線網技術標準,就成為了2010年Wi-Fi的核心技術標準。無線網絡技術由澳洲政府的研究機構CSIRO在90年代發明并于1996年在美國成功申請了無線網技術專利。(US Patent Number 5,487,069)
發明人是悉尼大學工程系畢業生Dr John O'Sullivan領導的一群由悉尼大學工程系畢業生組成的研究小組 。
IEEE曾請求澳洲政府放棄其無線網絡專利,讓世界免費使用Wi-Fi技術,但遭到拒絕。澳洲政府隨后在美國通過官司勝訴或庭外和解,收取了世界上幾乎所有電器電信公司(包括蘋果、英特爾、聯想、戴爾、AT&T、索尼、東芝、微軟、宏碁、華碩,等等)的專利使用費。2010年我們每購買一臺含有Wi-Fi技術的電子設備的時候,我們所付的價錢就包含了交給澳洲政府的Wi-Fi專利使用費。
組成結構
一般架設無線網絡的基本配備就是無線網卡及一臺AP,如此便能以無線的模式,配合既有的有線架構來分享網絡資源,架設費用和復雜程度遠遠低于傳統的有線網絡。如果只是幾臺電腦的對等網,也可不要AP,只需要每臺電腦配備無線網卡。AP為Access Point簡稱,一般翻譯為“無線訪問接入點”,或“橋接器”。
它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網絡的橋梁。有了AP,就像一般有線網絡的Hub一般,無線工作站可以快速且輕易地與網絡相連。特別是對于寬帶的使用,Wi-Fi更顯優勢,有線寬帶網絡(ADSL、小區LAN等)到戶后,連接到一個AP,然后在電腦中安裝一塊無線網卡即可。普通的家庭有一個AP已經足夠,甚至用戶的鄰里得到授權后,則無需增加端口,也能以共享的方式上網。
硬件設備
隨著無線網絡的不斷興起和發展,2010年無線網絡模塊的應用領域相當廣泛!
但是Wi-Fi模塊畢竟是高頻性質的產品,它不像普通的消費類電子產品,生產設計的時候會有一些莫名其妙的現象和問題,讓一些沒有高頻設計經驗的工程師費盡心思,有相關經驗的從業人員,往往也是需要借助昂貴的設備來協助分析。
對于無線網絡部分的處理,有直接把Wi-Fi部分Layout到PCB主板上去的設計,這種設計,需要勇氣和技術,因為本身模塊的價格不高,主板對應的產品價格不菲,當有Wi-Fi部分產生的問題,調試更換比較麻煩,直接報廢可惜;所以很多設計都愿意采用模塊化的Wi-Fi部分,這樣可以直接讓Wi-Fi部分模塊化,處理起來方便,而且模塊可以直接拆卸,對于產品的設計風險和具體的耗損也有很大幫助。
具體的硬件設計應該和相關Wi-Fi模塊咨詢時,要考慮清楚以下方面:
通信接口方面:2010年基本是采用USB接口形式,PCIE和SDIO的也有少部分,PCIE的市場份額應該不大,多合一的價格昂貴,而且實用性不強,集成的很多功能都不會使用,其實也是一種浪費。
供電方面:多數是用5V直接供電,有的也會利用主板設計中的電源共享,直接采用3.3V供電。
天線的處理形式:可以有內置的PCB板載天線或者陶瓷天線;也可以通過I-PEX接頭,連接天線延長線,然后讓天線外置。
規格尺寸方面:這個可以根據具體的設計要求,最小的有nano型號(可以直接做nano無線網卡);有可以做到迷你型的12*12左右(通常是外置天線方式采用);通常是25*12左右的設計多點(基本是板載天線和陶瓷天線多,也有外置天線接頭)。
跟主板連接的形式:可以直接SMT,也可以通過2.54的排針來做插件連接(這種組裝/維修方便)。
軟件的調試要結合具體的方案主控,畢竟Wi-Fi部分僅僅是一個無線的收發而已。很多用戶在咨詢的時候,很容易混淆!可以說,2013年Wi-Fi模塊應用最火爆的領域就是MID市場,同時傳統的一些網絡領域應用市場也有滲透,比如一些工業控制領域/網絡播放領域/甚至一些遙控領域也有在考慮的,基本上是能用到網絡的部分都希望嘗試無線化!
網絡協議
一個Wi-Fi聯接點網絡成員和結構站點(Station),網絡最基本的組成部分。
基本服務單元(Basic Service Set,BSS)是網絡最基本的服務單元。最簡單的服務單元可以只由兩個站點組成。站點可以動態地聯結(Associate)到基本服務單元中。
分配系統(Distribution System,DS)。分配系統用于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,盡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)。接入點既有普通站點的身份,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,并非物理上的--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。用于將無線局域網和有線局域網或其它網絡聯系起來。
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,以及和無線局域網集成一起的其它局域網使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。
IEEE802.11只負責在站點使用的無線的媒介上的尋址(Addressing)。分配系統和其它局域網的尋址不屬無線局域網的范圍。
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)。整個無線局域網定義了9種服務,
5種服務屬于分配系統的任務,分別為,聯接(Association),結束聯接(Diassociation),分配(Distribution),集成(Integration),再聯接(Reassociation)。
4種服務屬于站點的任務,分別為,鑒權(Authentication),結束鑒權(Deauthentication),隱私(Privacy), MAC數據傳輸(MSDU delivery)。
認證種類
前Wi-Fi聯盟所公布的認證種類有:
1、WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE802.11a、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、無線網絡安全性機制的驗證,以及網絡傳輸表現與相容性測試。
2、WMM(Wi-Fi MultiMedia):當影音多媒體透過無線網絡的傳遞時,要如何驗證其帶寬保證的機制是否正常運作在不同的無線網絡裝置及不同的安全性設定上是WMM測試的目的。
3、WMM Power Save:在影音多媒體透過無線網絡的傳遞時,如何透過管理無線網絡裝置的待命時間來延長電池壽命,并且不影響其功能性,可以透過WMM Power Save的測試來驗證。
4、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絡裝置,并且保證有一定的安全性。當前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)的方式來設定無線網絡裝置。
5、ASD(Application Specific Device):這是針對除了無線網絡存取點(Access Point)及站臺(Station)之外其他有特殊應用的無線網絡裝置,例如DVD播放器、投影機、打印機等等。
6、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。
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