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WiFi标准全解析:从802.11a到WiFi 6E

创作时间:
作者:
@小白创作中心

WiFi标准全解析:从802.11a到WiFi 6E

引用
1
来源
1.
https://www.netspotapp.com/tw/blog/wifi-standards/

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着“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。这是最古老的标準之一,但今天仍有許多设备在使用。
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,它与其它网络如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。最受歡迎的网络类型。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,这意味著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的最大连接速率在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,拥有一個WiFi 6E兼容的路由器並不足以使用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。

接下来是什麼?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分析工具可以通过扫描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,从而帮助您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問。而NetSpot还能帮助找到可能干扰新路由器的其他网络。

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