作為消費者(zhe)連接的冠軍，Wi-Fi的最(zui)新版本進一步提高(gao)了用戶的可(ke)訪(fang)問性(xing)和吞(tun)吐量，而(er)這(zhe)些變化也與無(wu)線傳感器網絡有(you)關。
Wi-Fi有(you)(you)著復雜的歷(li)史。這也(ye)許并不奇(qi)怪，因為無線(xian)電(dian)技術(shu)代(dai)表了(le)(le)許多創(chuang)新的融合(he)，其中(zhong)有(you)(you)四(si)(si)項最(zui)為突出。第一次(ci)是20世紀70年代(dai)在夏威夷(yi)發展(zhan)的一個(ge)開(kai)創(chuang)性的分組(zu)無線(xian)電(dian)網絡(luo)，連(lian)接了(le)(le)群(qun)島上四(si)(si)個(ge)島嶼上的7個(ge)校園，確(que)保它們都能通過瓦(wa)胡島的中(zhong)央計算機(ji)相互通信。
其次，在1985年，美國聯邦通信委員(yuan)會正式將2.4ghz頻譜以及其他分配用于未經許可(ke)的(de)工業(ye)、科(ke)學和(he)醫療(liao)使用。此(ci)舉(ju)鼓勵商業(ye)組織考慮如(ru)何利用這一(yi)新的(de)無線電資源。
然后，在(zai)20世紀(ji)90年代，澳大利亞聯邦(bang)科(ke)學和工業研究組織(zhi)的(de)(de)射電天文學科(ke)學家(jia)們，想出了(le)一種方法來克(ke)服影響室內高通量無線(xian)電通信(xin)的(de)(de)多(duo)徑問題。這項發明奠定(ding)了(le)無線(xian)局域網(wang)的(de)(de)基礎，并為(wei)廣泛的(de)(de)Wi-Fi部署鋪平了(le)道(dao)路(lu)。
最后，電(dian)氣和電(dian)子工程師協(xie)會成立了(le)標(biao)準(zhun)委員會，負責為(wei)無(wu)線局域(yu)網協(xie)議IEEE802.11定義物理層和媒體(ti)訪問控制規范。目標(biao)應用是無(wu)線以(yi)太(tai)網，使用射頻技術以(yi)有線網絡開創的方式將計算機連接在一起。
委員會的(de)(de)(de)工作促成(cheng)了(le)(le)Wi-Fi規范的(de)(de)(de)第(di)一個版(ban)本，IEEE802.11-1997，于1997年(nian)6月發布(bu)。隨后，1999年(nian)對該標準的(de)(de)(de)修(xiu)訂引入了(le)(le)當今版(ban)本Wi-Fi主要基于的(de)(de)(de)技術。Wi-Fi聯(lian)盟(meng)的(de)(de)(de)成(cheng)立是為了(le)(le)將這項技術商業化(hua)。
電源和部署挑戰
如今，影響Wi-Fi演進的第五個關鍵事件是物聯網。1999年，當(dang)第一(yi)個版本(ben)的(de)(de)Wi-Fi正式被采(cai)用(yong)時(shi)，這(zhe)(zhe)個詞是由致力于推廣rfid的(de)(de)高管凱文·阿什頓(dun)(KevinAshton)想出的(de)(de)，當(dang)時(shi)距離這(zhe)(zhe)個詞的(de)(de)誕生(sheng)還有兩年的(de)(de)時(shi)間。如今，將數十億臺(tai)設(she)備或物品連接到已建立的(de)(de)互聯網，很大程(cheng)度上是通過無線技術(shu)實現的(de)(de)。
對于短程物(wu)(wu)聯網(wang)網(wang)絡(luo)，藍(lan)牙(ya)低能耗、Thread、Zigbee等協議承擔了這一負(fu)載。而物(wu)(wu)聯網(wang)的(de)(de)廣域網(wang)、蜂窩物(wu)(wu)聯網(wang)和LoRaWAN被證(zheng)明是很(hen)好的(de)(de)選擇(ze)。
但是Wi-Fi呢?乍一看，它似乎是無線網絡的完美選擇，需要比短程、低功耗協議提供的范圍更大的范圍，但不是廣域網技術的公里數范圍。然而，Wi-Fi在物聯網應用中存在一些相(xiang)當大的缺陷。
第一個問題是功耗。Wi-Fi主要是為高吞吐量(liang)而(er)設計的(de)，這(zhe)需要消耗電池電量(liang)。相比之下，物(wu)聯網無線技術通(tong)常試圖限制通(tong)話(hua)時間以延長電池壽命(ming)，從而(er)最小化維護。這(zhe)樣做的(de)代(dai)價是降低吞吐量(liang)，但這(zhe)對(dui)于(yu)很(hen)少發(fa)送少量(liang)數據的(de)傳感器(qi)和致動器(qi)來說幾(ji)乎不是問題。
第(di)二，Wi-Fi在(zai)密集(ji)部署場(chang)景中(zhong)(zhong)會遇到困難。當(dang)我(wo)們進入繁(fan)忙的商(shang)場(chang)和圖書館的公(gong)共熱點(dian)時(shi)，我(wo)們中(zhong)(zhong)的許多人都熟悉補丁式服務，消費者通常也可以容忍，但(dan)由數百個傳(chuan)感器(qi)組成的工業網絡則是(shi)另一回事。
為物聯網而建
如今，一種技術名(ming)稱(cheng)為IEEE802.11ax的(de)(de)(de)Wi-Fi版本被稱(cheng)為Wi-Fi6，有望解決(jue)阻礙該技術在物聯(lian)網(wang)中(zhong)廣泛采用的(de)(de)(de)缺陷(xian)。Wi-Fi聯(lian)盟(meng)今年早些時(shi)候批準(zhun)了Wi-Fi-6，它是專(zhuan)門為滿足密集部署(shu)(shu)的(de)(de)(de)要(yao)求而設計的(de)(de)(de)，包括公(gong)共(gong)和工業部署(shu)(shu)。新(xin)版本提(ti)供了幾(ji)個增強功能(neng)(neng)，但主要(yao)功能(neng)(neng)是吞(tun)吐量和頻譜(pu)效率的(de)(de)(de)改進，這允許更多的(de)(de)(de)網(wang)絡連接，同時(shi)仍然保持良好的(de)(de)(de)服務。
例如，通(tong)過新的正交頻分多(duo)址(OFDMA)特性(xing)，設(she)備可以(yi)使用少于一個(ge)信道帶寬，與(yu)網絡上的其他設(she)備共享帶寬以(yi)增加(jia)容量(liang)。此外，這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)進步還(huan)能夠更快地(di)響應(ying)連接的單元(yuan)。之前版本的Wi-Fi難以(yi)處理多(duo)個(ge)傳感器，而Wi-Fi6可以(yi)輕松管(guan)理由數百個(ge)設(she)備組成的大型傳感器網絡。
Wi-Fi6還為智能家居和工業應(ying)用帶來了關(guan)鍵的技術(shu)提升。這一進步被稱為“目標喚(huan)醒(xing)時(shi)間”(TWT)，與前幾代Wi-Fi的節能努力相比，是(shi)一次(ci)重大的進步。
當使用(yong)TWT技術時，客(ke)(ke)戶端(duan)(duan)設(she)備(bei)與接入點(ap)協(xie)商喚醒時間。因此，客(ke)(ke)戶端(duan)(duan)無需保(bao)持清(qing)醒來(lai)保(bao)持無線連接。因此，AP可以(yi)將大量客(ke)(ke)戶端(duan)(duan)請求聚合為更(geng)少(shao)的(de)觸發傳輸機會。這樣(yang)做(zuo)的(de)好(hao)處是更(geng)高(gao)效、無爭用(yong)的(de)通道訪問(wen)和(he)顯著的(de)客(ke)(ke)戶端(duan)(duan)設(she)備(bei)能(neng)耗節省，在(zai)同類應(ying)用(yong)中(zhong)可節省高(gao)達80%。這使得電池(chi)壽命長的(de)物聯網設(she)備(bei)更(geng)加(jia)實用(yong)。
Wi-Fi6還通(tong)過Wi-Fi受保護(hu)訪問(WPA)3，盡管這是單獨推出的(de)(de)(de)Wi-Fi6帶來了改進的(de)(de)(de)安全性。WPA3使(shi)用(yong)等(deng)式同步認證(SAE)協議(yi)，取代(dai)了舊的(de)(de)(de)WPA2保護(hu)常見的(de)(de)(de)預共享密(mi)鑰協議(yi)。SAE防止了一些可能針對使(shi)用(yong)PSK的(de)(de)(de)路由(you)器的(de)(de)(de)暴(bao)力攻擊。
Wi-Fi6的(de)(de)另一(yi)個關(guan)鍵優勢是，它(ta)提供物聯網傳(chuan)感器(qi)通過路由器(qi)直(zhi)接連接到云，而無(wu)需支(zhi)付(fu)額外(wai)的(de)(de)數據(ju)訂閱費(fei)用(yong)。此外(wai)，與其(qi)他(ta)短(duan)程無(wu)線(xian)解決(jue)方案相比，該技術的(de)(de)更高(gao)吞吐(tu)量使無(wu)線(xian)安(an)全攝像頭、高(gao)質量視(shi)頻門鈴(ling)等新的(de)(de)用(yong)例成為可能(neng)。在傳(chuan)輸大量數據(ju)時，額外(wai)的(de)(de)吞吐(tu)量也可以(yi)用(yong)來補(bu)充(chong)藍牙，比如可穿戴設備中的(de)(de)音樂流(liu)媒體(ti)。
智能家居的Wi-Fi
連(lian)(lian)接(jie)(jie)標準聯盟(meng)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)旨在緩解(jie)使用(yong)不(bu)同無線(xian)協議(yi)連(lian)(lian)接(jie)(jie)設備(bei)的(de)(de)挑戰的(de)(de)組織(zhi)，支持(chi)Wi-Fi6作為(wei)智能(neng)家居(ju)的(de)(de)基礎技(ji)術。Matter是(shi)聯盟(meng)統一(yi)(yi)的(de)(de)基于(yu)ip的(de)(de)連(lian)(lian)接(jie)(jie)協議(yi)，除了以(yi)太網(wang)和線(xian)程之外，還設計(ji)用(yong)于(yu)運(yun)行Wi-Fi6及(ji)更早版本上運(yun)行。
CSA計劃將廣泛引(yin)入“邊界(jie)路(lu)由器”。這類設備(bei)并不是(shi)一個新概念。然而，直到現在，供應商(shang)都被迫開發自己的(de)解決方案。該產品是(shi)一種特定類型(xing)的(de)路(lu)由器，它使用其他物理層，如(ru)Wi-Fi提供從IEEE802.15.4網絡到相鄰網絡的(de)連(lian)接(jie)。邊界(jie)路(lu)由器可以常規地嵌入智能音箱和照(zhao)明裝置(zhi)等(deng)物品中，使基于互聯網協議(yi)(IP)的(de)連(lian)接(jie)對供應商(shang)和消(xiao)費(fei)者都更方便。
工業Wi-Fi6產品(pin)才剛剛開始進入市場。然而，幾年后，我們將看到(dao)短程無(wu)線(xian)、Wi-Fi6和(he)蜂窩物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)相互(hu)補充，以構建物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)實(shi)現其承(cheng)諾(nuo)所需的大型(xing)、強大和(he)低(di)延遲網(wang)絡。
