【无线网络技术】WiFi演变史（附思维导图）

1971年6月，ALOHAnet 用UHF无线分组网络（Wireless packet network）连接了夏威夷的各个岛屿。而后，ALOHA协议成为了IEEE 802.11协议的先驱，也是很多无线通信的理论基础。

1985年，FCC（美国联邦通信委员会）公布无需授权使用的ISM频段，其中包括了2.4 GHz频段。这是Wi-Fi通信的频段基础。

1991年，NCR和AT&T公司共同开发了WaveLAN网络用于收银系统。WaveLAN为802.11前身。任职NCR公司的Vic Hayes被称为Wi-Fi之父。

1992和1996年，由澳大利亚人奥沙利文带领的CSIRO团队获得了用于WiFi的关键专利，涉及三个关键技术: 1、多载波调制（Multicarrier Modulation） 2、前向纠错（Forword Error Correction） 3、交叉存取（Interleaving）

电气和电子工程师协会（IEEE，全称是Institute of Electrical and Electronics Engineers），在20世纪90年代初成立了专门的802.11工作组，专门研究和定制WLAN（无线局域网）的标准协议，并在1997年6月推出了第一代 WLAN协议——IEEE802.11-1997。

在1997年，IEEE首次制定和推出802.11协议。规定WLAN（无线局域网）运行在2.4GHz，最大速率为2 Mbps。

为了提高无线传输的速率，IEEE推出频率更高的5 GHz的802.11a，最高传输速率达到54 Mbps。

Wi-Fi联盟成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。品牌咨询公司Interbrand 创造并商业化使用了Wi-Fi这—词。Wi-Fi一词比802.11b的名称更具吸引力，Wi-Fi—词由此而来。

而几乎同一时间，IEEE推出2.4 GHz的802.11b，最高速率可达11 Mbps。虽然不及5 GHz的11a，但是11a在普及速度上远不及11b ,11b的速度也已经满足了当时的需求，故11b反而在市场上变得流行来。

11g应用了之前11a用到的OFDM技术，并且在之后的标准中获得广泛应用。 OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）即正交频分复用技术，是由MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展而来的一种实现复杂度低、应用最广的一种多载波传输方案。

2003年7月，IEEE制订了第三代Wi-Fi标准：802.11g。802.11g 继承了802.11b的 2.4GHz 频段和 802.11a 的最高54Mbps 传输速率。同时，它还使用了CCK技术后向兼容802.11b产品。此时开始，IEEE在制订每一代新协议的时候都会将后向兼容考虑进去。

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）的中文名称为多输入多输出技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

2009年，IEEE宣布了新的802.11n标准。802.11n增加了对于MIMO的标准，使用多个发射和接收天线来允许更高的数据传输率，并使用了Alamouti于1998年提出的空时分组码来增加传输范围。 802.11n支持在标准带宽（20MHz）上的速率包括有（单位Mbit/s）：7.2,14.4，21.7，28.9,43.3,57.8,65,72.2（短保护间隔，单数据流）。使用4x4 MIMO时速度最高为30OMbit/s。 802.11n也支持双倍带宽（40MHz），当使用40MHz带宽和4*4 MIMO时，速度最高可达60OMbit/s，目前业界主流为300Mbps。 总的来说，MIMO和40MHz带宽提高了传输速率，而波速成形（Beamforming）提高了传输距离。

802.11n引进了很多的新技术，导致它的速率也会因为配置方法不同而不同。对此，IEEE推出了MCS（Modulation Coding Scheme），MCS可以理解为将上述影响速率因素的完整组合，每种组合用整数来唯一标示。给每种情况标码，然后直接看对应的MCS 码就可以知道准确的速率。

波束成形就是将原本发散的波聚合，再往指定的方向发送，从而提高传输距离。

实际上，802.11ac协议还分为wave1和wave2两个阶段，两者的主要区别就在于后者提升多用户数据并发处理能力和网络效率。而这背后的功臣，就非MU-MIMO（Muti-User-MIMO）莫属了。MU-MIMO技术使得AP（路由器或者热点），可以同时和多个用户设备通讯，大大提高了网络带宽的利用率。而在11n中提到的MIMO属于SU-MIMo，SU代表single user（单用户）。

2013年，WiFi 5（802.11ac）发布，采用5 GHz频段，单天线最高速率达到866Mbps, 8*8 MIMO（8T8R）理论速率可达6.9 Gbps。802.11ac在提供良好的后向兼容性的同时，把每个通道的工作频宽将由802.11n的40MHz，提升到80MHz和160MHz，调制方式由64-QAM升级至256-QAM。

Wi-Fi 6发展了OFDMA技术，也就是正交频分多址接入（orthogonal frequency divisionmultiple access，OFDMA）。传统的OFDM技术在同一时间段内，只能有一个载波传输一个数据包，存在设备端等待排队，相互竞争的问题。而OFDMA则可以让多个设备并行传输，大大降低设备网络时延。

Wi-Fi 6（802.11ax） Wi-Fi 6采用2.4 GHz和5 GHz的频段，最大单流（1T1R）可达1200 Mbps，最高速率可达9.6Gbps（8T8R）。其特点为：1.低氐延时；2.低功耗（TWT技术，主要体现为优化了IOT设备的休眠唤醒管理）；3.高速度（MU-MIMO，编码方式由256-QAM升级到1024-QAM）。核心技术就是OFDMA和升级版的MU-MIMO。

Wi-Fi 5中使用到的是MU-MIMO下行，提高的是路由器传输数据给设备的能力。而Wi-Fi6进─步发展了MU-MIMO技术，包括了上行MU-MIMO，因此设备传输给路由器的速度大大提高了，使得人们在日常生活中可以轻松上传高清图片和视频。Wi-Fi 6支持8个设备同时上行/下行，是Wi-Fi 5的两倍。