WiFi标准详解：从802.11a到WiFi 6
WiFi标准详解：从802.11a到WiFi 6
WiFi的原理很简单：把信号通过空气传送，而不是通过电线。这个演进过程和电话一样：最初的电话通话是通过电线传输，然后是空气。网络也是如此——最初用粗电缆，然后是较小且更快的电缆，现在一路传输到太空中的卫星。
简要介绍Wi-Fi标准
WiFi是品牌咨询公司Interbrand创造的一个营销术语，用于推广用于局域网和互联网接入的无线网络协议系列。它不像人们常说的那样意味"无线保真"。
有各种不同种类的WiFi网络的缩写，但它们基本上都意味着几点：
- 无线信号的覆盖范围有多远
- 信号可以传输的数据量有多少
- 是否与其他标准向后兼容
把它想象成汽车：
- 赛车油箱容量有限或装载量不大，但速度很快
- 18轮大卡车速度不快，但可以装载很多东西且行程很远
- 旅行车速度不快，装载量不如18轮大卡车，但也能跑得很远
当然，WiFi信号不是汽车，但这个类比相当贴切。只需考虑网络的覆盖范围有多远，数据传输速度有多快，标准就更加清晰了。
IEEE 802.11与标准机构
谁制定了WiFi标准呢？这是由IEEE（电机电子工程师学会）来决定的。这些人会协商决定像位元组有多少位元和加密标准这样的事情。如果公司不遵守，IEEE并不会跑到公司来抢午餐钱，但公司会参与并遵循IEEE所决定的标准，这样确保他们的设备能够很好地协同运作。
从这个团体我们得到各种版本的WiFi。它们都被称为IEEE 802.11标准，后面跟着字母。通常的规则是字母越靠后，网络速度越快。几乎所有的这些功能运作范围大约都是30公尺（150英尺）左右。
每个网络可以通过几个不同的设置来区分：
- 速度：网络能传输多少数据。这是以Mbps（每秒一百万位元）来计算的
- 频率：网络所承载的无线频率。这些频率要么是5Ghz，要么是2.4Ghz。
以下是每种根据其指定的802.11标准类型的WiFi标准图表：
名称 | 速度 | 频率 | 备注 |
|---|---|---|---|
802.11a | 6 到 54 Mbps | 5 GHz | 令人困惑的是，802.11a标准并没有在802.11b标准之前推出。它本来应该支持5GHz频段的无线通信。与b或g网络不兼容。这是最古老的标 准之一，但今天仍有许多设备在使用。 |
802.11b | 1 到 11 Mbps | 2.4 GHz | 于1999年采用，802.11b成为首个主流WiFi标准，提供了约6 Mbps的最大实际吞吐量。与g网络兼容。事实上，g是为了向后兼容b而制造的，以支持更多设备。 |
802.11d | N/A | N/A | 802.11d是WiFi标准的修订，用于在其他法规领域运行。D并非真正有其自身的网络类型。它包括了额外的信息，如接入点信息和不同国家法规规定的其他信息。通常情况下，它与 其他网络如802.11ad结合使用。 |
802.11g | 6 到 54 Mbps | 2.4 GHz | 802.11g标准提供了最大54 Mbps的吞吐量，并完全向后兼容802.11b。最受欢迎的网络类型。它的速度和向后兼容性的组合使其成为当今网络的好选择。 |
802.11n | 72 到 600 Mbps | 2.4 和 5 GHz | 被追认为WiFi 4，这是第一个可以在2.4 GHz或5 GHz频段使用的WiFi标准。100 Mbps是常见速度，但在理想条件下速度可达600 Mbps。它通过同时使用多个频段并将 其速度结合来达到此效果。 |
802.11ac | 433 到 6933 Mbps | 5 GHz | 此标准在5 GHz频段下提供至少1.1 Gbps的多站点吞吐量和至少0.5 Gbps的单链路吞吐量。 |
802.11ax | 600 到 9608 Mbps | 2.4, 5 和 6 GHz | 最新公开可用的WiFi标准比802.11ac高效300%。 |
802.11mc | N/A | N/A | 802.11mc是IEEE 802.11 WLAN标准的第三个维护/修订小组，并包括WiFi RTT等功能。 |
第二条规则是数字的组合意味着路由器支持不同的网络类型。所以当网络类型如802.11 ac、801.11 ad、802.11 abg被列出时，这意味着该路由器支持这些类型的网络。
最新的Wi-Fi标准
随着时间的推移，不同的WiFi网络分类有了不同的命名方式。不再是"802.11b"而是"WiFi 1"就像手机公司称3G和5G为不同的网速一样，即使这个术语几乎总是只是营销工具。这种分类应该能帮助消费者更容易理解—用户只需找"WiFi 1"或"WiFi 6"就可以了，而无需理解一大堆字母汤。
WiFi标准 | 网络 |
|---|---|
WiFi 1 | 802.11b |
WiFi 2 | 802.11a |
WiFi 3 | 802.11g |
WiFi 4 | 802.11n |
WiFi 5 | 802.11ac |
WiFi 6 | 802.11ax |
什么是Wi-Fi 6？
如您所见，最新的WiFi标准是WiFi 6（或802.11 ax）这个标准支持已经非常普及的2.4和5 GHz频段，同时也使用6 GHz频段来提高高密度场景下的每单位面积吞吐量。
通过正交频分多址（OFDMA）高阶调变和多用户多输入多输出（MU-MIMO）等特性，获得了额外的性能增益，每个特性都值得深入探讨一篇文章。
WiFi 6的最大链接速率在600 Mbps到9608 Mbps之间，这取决于使用了多少个频道。考虑到美国的平均网速仅约为42 Mbps，可以说WiFi 6对大多数人来说已经足够快了。
作为最新的WiFi标准，WiFi 6也支持WPA3安全协议。此协议用同时认证等（SAE）交换取代了预共享金钥（PSK）交换，以解决弱密码带来的安全问题。
这意味着在设备加入公共WiFi网络时将更加容易，同时仍能保持私人信息的隐私。随着越来越多的人在咖啡店、图书馆、教堂和学校连接，防止银行连接和其他安全通信受到窥探将至关重要。
网上有更多信息泄露及数据售卖的情况，这些增强的加密技术将使在公共WiFi系统上更安全。
WiFi 6在2019年被采用，市场上已经有很多路由器支持这一标准。最重要的是，这些路由器与其他现有的WiFi标准兼容，因此即使是未利用WiFi 6技术的设备也能正常运行。
Wi-Fi 6与Wi-Fi 6E
许多新发布的路由器被宣传为WiFi 6E兼容，那么这意味着什么呢？好吧，WiFi 6E是一个对WiFi 6标准的扩展，增加了对6 GHz频段的支持。
6 GHz频段实际上是从5.925 GHz延伸到7.125 GHz，因此它有一个非常宽的频率范围1,200 MHz，远超过2.4和5 GHz频段。
由于6 GHz频段如此宽广，它可以提供大量的带宽以支持我们当前和未来的连接需求。其宽度和新穎性使6 GHz频段在很大程度上能抵抗由其他WiFi设备引起的信号干扰，因此非常适合在密集的城市环境中使用。
请记住，拥有一WiFi 6E兼容的路由器并不足以使用6 GHz频段—您的设备（智能手机、笔记本电脑等）也需要是6E兼容的。
不兼容6E的设备在使用WiFi 6E路由器时不会有任何问题，但它們无法充分利用所有由其支持的功能和频段。
接下来是什么？WiFi 7！
就算WiFi 6和WiFi 6E的支持在新推出的设备中还是相当有限，IEEE已经在着手开发下一代的WiFi标准，不出所料地，称为WiFi-7（或802.11be）
虽然还没有宣布WiFi 7的发布日期，但预计标准的最终版本将在2024年初推出。一旦最终版本可用，它将通过提供相当于Thunderbolt 3（高达40 Gbps）的速度彻底改变我们对无线性能的预期。
与WiFi 6和WiFi 6E相比，性能的巨大提升归功于新的WiFi技术，如320 MHz频宽、更有效利用非连续频谱、多接入点（AP）协调、增强的链路适应和重传协议、时间敏感型网络（TSN）等。
与之前的所有WiFi标准一样，WiFi 7将保持与旧标准的兼容性，因此WiFi 7路由器将可以与仅支持WiFi 6及更旧标准的设备正常工作。
全新WiFi标准：为未来的WiFi做好准备
随着新标准的到来，最好的准备方式是什么？事物不会原地等待。已经有一些较旧的设备发现很难连接到现代WiFi世界，比如较旧的平板电脑和便携式游戏系统。
为了保持兼容性，请确保购买的路由器能够支持旧设备并在未来可以升级。如果已有网络存在，了解网络如何运作也是一个不错的主意。
像NetSpot这样的WiFi分析工具可以扫描WiFi网络来收集有关信号强度、频道使用情况和网络安全性的数据，从而帮助可视化路由器的工作方式。这些工具提供网络覆盖区域的详细地图，展示路由器信号如何通过一个空间传播，以及它们如何与其他附近路由器的信号重叠或干扰。
通过分析WiFi频道的频谱，NetSpot能够识别多个网络流量拥挤的频道，建议使用较少拥挤的替代频道来改善网络性能。此外，它还会评估网络的安全设置，突出潜在的漏洞。
结论
通过这份综合分析，您可以根据经验数据而非反复试验来设置最佳路由器位置（和网状网络中的中继器）、频道设置以及安全配置，以达到最大效果。这样当新的801.11ax路由器到位时，您不会再对它们取代旧路由器的位置是否最佳产生疑问。而NetSpot还能帮助找到可能干扰新路由器的其他网络。