19世纪末,人类发明了无线电报,从此,开启了对无线电世界的探索。
当时的无线电报机,采用的是火花隙式发射机(spark-gap transmitter),主要用来传送摩尔斯电码。
早期的无线电报机,左下角是摩尔斯电码的设计
这种电报机不能同时接收和发送。所以,电报员只有先听,然后才能发送信号。
正在“听”电报的电报员
后来,无线电广播开始兴起。这是无线技术的又一个重要应用。
世界上第一个广播电台
可是,随着广播和电台的不断增加,无线干扰越来越严重。
在这种情况下,政府开始介入,对无线广播进行管制,对无线电频率使用进行统一管理。
这就是频谱授权制度的由来。
1970年代通信,频谱授权范围扩大到蜂窝移动通信领域,无线电频谱也开始被严格管制。
当时,在美国,负责对频谱进行管理授权的,是FCC(美国联邦通信委员会)。
FCC的标志
进入80年代后,随着微电路和数字信号处理等技术的迅速发展,无线技术突飞猛进,新的无线设备不断被发明出来。但是,受限于频谱限制,这些设备无法在行业中灵活使用。
这个时候,关键人物出现了——他就是迈克尔·马库斯(Michael Marcus,后来被称为“WiFi教父”)。
马库斯当时只是FCC的一名普通工程师。
有一天,他向他的领导提了一个建议:希望可以规定一些未授权频谱,用于行业中使用,并适当增加这些未授权频谱设备的发射功率,使之可以覆盖几十到几百米的范围。如果这样做,有利于激励科技企业做出更多的创新,带来更多的经济效益。
FCC采纳了他的建议,并向社会各界征求意见。不过,得到的是完全不负责任的反馈:
只要不占用我的频段,随便你们怎么玩!
这事不好办,谁也不想把自己手上的频段放出来。
FCC只能“机智”的释放出三个根本不受欢迎的“垃圾频段”。这些频段,就是我们现在经常提到的ISM频段。
这些频段主要是开放给工业、科学、医学三个领域使用,属于Free License(免费授权),所以也称为“非授权频谱”。
其时,这些“ISM频段”当时均未用于通信,而是用于其它应用,比如微波烤箱。
在设备发射功率方面,FCC规定这些新免授权频段的设备发射功率可达到1W。
谁也没有想到,就是这1W,成就了今天的WiFi,蓝牙,ZigBee等各种短距离通信技术。
为了避免设备间干扰,FCC还要求这些新免授权频段的产品使用扩频技术。
所谓扩频技术,就是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽,在发射端以扩频编码进行扩频调制,在收端以相关解调技术收信息。扩频技术最早应用军事领域,具备高可靠性,高保密性而且不易受到干扰的特性。
FCC新规推出之后,获得了行业的广泛欢迎。但是,就在大家埋头发展的时候,新的问题出现了——
整个产业内,没有统一的标准。
当时,很多无线产品设备商们,都是各自开发自己的专用设备,谁也不鸟谁,不同厂家之间的设备根本无法兼容。
1988年,美国NCR公司想利用未授权频段来做无线收款机(NCR是世界上最早做机械式和电动收款机的一家公司)。于是,就找来了他们研发部门的工程师Victor Hayes,问他这事该怎么办?
Victor Hayes
Victor Hayes非常有前瞻性,他认为,必须先有一个统一的标准。然后,Victor Hayes就联合贝尔实验室的另一位工程师Bruce Tuch找到IEEE,希望建立一套通用的未授权频谱标准。
IEEE,电气和电子工程师协会
于是,90年代初,IEEE成立了著名的802.11工作组,由Victor Hayes担任主席。
与此同时,1991年,NCR的工程团队和其合资伙伴AT&T在荷兰Neuwegein开发出了WaveLAN技术。这项技术被认为是Wi-Fi的雏形。
那么,是不是NCR就是Wi-Fi的发明人呢?并不是。
就在NCR在捣鼓WaveLAN的时候,澳洲政府的研究机构CSIRO也发明了一种无线网技术。具体的发明人,是悉尼大学的John O'Sullivan,和他领导的一个研究小组。
Dr John O'Sullivan
1996年,他们成功在美国申请了技术专利,专利号是US Patent Number 5,487,069。(后来为了这个专利,还打了一场官司。)
1999年,IEEE官方定义802.11标准的时候,选择并认定了CSIRO发明的无线网技术是世界上最好的无线网技术,因此吸纳为Wi-Fi的核心技术标准。
终于,IEEE802.11的标准版本:802.11b(工作于2.4GHz频段)和802.11a(工作于5.8GHz频段),分别于1999年12月和2000年1月获得批准。
就在工作组忙于确定标准的同时,Intersil、3Com、诺基亚、Aironet、Symbol和朗讯这6家公司,共同组成了无线以太网路相容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,缩写为WECA)。
WECA成立的目的主要是对不同厂家的产品进行兼容性认证,实现不同厂家设备间的互操作性。
联盟成立之后,为了便于市场推广,大家商量打算换一个响亮的名字,例如“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”等。但是,这种滞涩的术语很难让人们脱口而出。为了这事,WECA还专门咨询了品牌专家,品牌专家给了他们很多建议,比如叫“FlankSpeed”,“DragonFly”等等。
最后,“Wi-Fi”这个名字胜出。
之所以叫“Wi-Fi”,是因为它听起来有点像“HiFi”,这容易让人联想到不同厂家的CD播放器可以和任意功放设备相兼容。后来有人说“Wi-Fi”是“wireless fidelity(无线保真)”的简称,这其实只是后来人们设想的而已。
2002年10月,WECA正式改名为Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)。
技术已经标准化了,艺名也有了,现在该干啥?
抱大腿啊。
你的技术再好,也要有人愿意用啊,要有设备商能够支持啊。
于是,Wi-Fi联盟找到了苹果公司,希望他们的产品能引入Wi-Fi。苹果很牛逼,他们告诉朗讯:如果你们的无线适配器价格能够降到100美元以下,我们就在笔记本里设计一个Wi-Fi插槽。
朗讯同意了。
1999年7月,苹果在其推出的新一代iBook笔记本电脑中首次引入Wi-Fi,不过并非标配,只是一个可选项。
但是,就是这个”可选项“,迅速引来了其它电脑厂家的跟风。
不仅硬件厂商跟进了Wi-Fi,微软的windows XP操作系统也增加了对Wi-Fi的支持(用户无需安装第三方驱动或软件,即可以实现无线连接)。
自此,Wi-Fi的使用范围不断扩大,从个人到家庭,从家庭到公共场所,走进了我们每一个人的生活。
这个时候,IEEE802.11工作组重新调整IEEE802.11协议标准,推出了新的物理层标准IEEE802.11g。它使用更先进的扩频技术,称为正交频分复用(OFDM)调制技术,其速率可在2.4GHz频段上达到54Mbps。
后来,又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。
802.11的发展轨迹
时至今日,不得不说,Wi-Fi是一项非常成功的无线通信技术。
它在夹缝中获得了生存的机会,并最终成长为参天大树。
不过,如今这个强者,又迎来了新的强者。
以NB-IoT为代表的蜂窝物联网技术,向Wi-Fi发起了挑战。
更要命的是,5G也要来了。
虽然Wi-Fi联盟也推出了Wi-Fi Halow(802.11ah)进行抵抗,但是,在强大的对手面前,Wi-Fi的前途命运并不乐观。
命运多舛的Wi-Fi,究竟会走向何方,只能由时间告诉我们答案了。
(全文完)
本文部分引用和参考了网优雇佣军等媒体的文章。相关链接如下:
https://mp.weixin.qq.com/s/Mq5IkeE36qnjMMJmNUFOiw
http://biz.zol.com.cn/638/6382835.html
https://www.zhihu.com/question/23539623/answer/109747299
http://xinwen.eastday.com/a/180310182443182.html
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