1896年,意大利人伽利爾摩·馬可尼實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次無線電通信。從此,人類打開了無線電世界的大門。
伽利爾摩·馬可尼(1874-1937)
當(dāng)時(shí)的無線電報(bào)機(jī),采用的是火花隙式發(fā)射機(jī)(spark-gap transmitter),傳輸?shù)男盘?hào)內(nèi)容,是摩爾斯電碼。
這種無線電報(bào)機(jī)不能同時(shí)接收和發(fā)送。所以,收發(fā)電報(bào)速度慢,效率低下。
正在“聽”電報(bào)的電報(bào)員
與無線電報(bào)業(yè)務(wù)同步發(fā)展的,還有無線電廣播業(yè)務(wù)。這是無線技術(shù)的又一個(gè)重要應(yīng)用。
世界上第一個(gè)廣播電臺(tái)
隨著地球上的廣播和電臺(tái)數(shù)量不斷增加,無線干擾變得越來越嚴(yán)重。
在這種情況下,政府開始介入,對(duì)無線廣播進(jìn)行管制,對(duì)無線電頻率使用進(jìn)行統(tǒng)一管理。
這就是頻譜授權(quán)制度的由來。
20世紀(jì)70年代,蜂窩移動(dòng)通信開始興起,同樣沒有逃過頻譜授權(quán)制度。
當(dāng)時(shí),在美國(guó),負(fù)責(zé)對(duì)頻譜進(jìn)行管理授權(quán)的,是FCC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))。
FCC的標(biāo)志
進(jìn)入80年代后,隨著微電路和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)的迅速發(fā)展,無線技術(shù)突飛猛進(jìn),新的無線設(shè)備不斷被發(fā)明出來,新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)也不斷出現(xiàn)。但是,受限于頻譜授權(quán)制度,這些新設(shè)備新技術(shù)的研發(fā)受到嚴(yán)重制約。
這個(gè)時(shí)候,一位關(guān)鍵人物出現(xiàn)了——他就是邁克爾·馬庫斯(Michael Marcus,后來被稱為“WiFi教父”)。
馬庫斯當(dāng)時(shí)只是FCC的一名普通工程師。
有一天,他向他的領(lǐng)導(dǎo)提了一個(gè)建議:希望可以規(guī)定一些未授權(quán)頻譜,開放給行業(yè)使用,并適當(dāng)增加這些未授權(quán)頻譜設(shè)備的發(fā)射功率,使之可以覆蓋幾十到幾百米的范圍。如果這樣做,將有利于激勵(lì)科技企業(yè)做出更多的創(chuàng)新,帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
FCC采納了他的建議,并向社會(huì)各界征求意見。不過,得到的是完全不負(fù)責(zé)任的反饋:
只要不占用我的頻段,隨便你們?cè)趺赐妫?/p>
是的,當(dāng)時(shí)頻段資源已經(jīng)被擠占得很嚴(yán)重了,誰也不想把自己手上的頻段放出來。
最后,F(xiàn)CC只能從僅有的空余頻段中釋放出三個(gè)不受歡迎的“垃圾頻段”。這些頻段,就是我們現(xiàn)在經(jīng)常提到的ISM頻段。
這些頻段主要是開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個(gè)領(lǐng)域使用,屬于Free License(免費(fèi)授權(quán)),所以也稱為“非授權(quán)頻譜”。
在設(shè)備發(fā)射功率方面,F(xiàn)CC規(guī)定這些新免授權(quán)頻段的設(shè)備發(fā)射功率可達(dá)到1W。
誰也沒有想到,就是這1W,成就了今天的WiFi,藍(lán)牙,ZigBee等各種短距離通信技術(shù)。
當(dāng)時(shí),為了避免設(shè)備間干擾,F(xiàn)CC要求這些新免授權(quán)頻段的產(chǎn)品使用擴(kuò)頻技術(shù)。
所謂擴(kuò)頻技術(shù),就是傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬,在發(fā)射端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制,在收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信息。擴(kuò)頻技術(shù)最早應(yīng)用軍事領(lǐng)域,具備高可靠性,高保密性而且不易受到干擾的特性。
FCC新規(guī)推出之后,獲得了行業(yè)的廣泛歡迎。但是,就在大家埋頭發(fā)展的時(shí)候,新的問題出現(xiàn)了——
整個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi),沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)時(shí)很多無線產(chǎn)品設(shè)備商們,都是各自開發(fā)自己的專用設(shè)備,誰也不鳥誰,不同廠家之間的設(shè)備根本無法兼容。
1988年,美國(guó)NCR公司想利用未授權(quán)頻段來做無線收款機(jī)(NCR是世界上最早做機(jī)械式和電動(dòng)收款機(jī)的一家公司,后來被AT&T收購)。于是,就找來了他們研發(fā)部門的工程師Victor Hayes,問他這事該怎么辦?
Victor Hayes
Victor Hayes非常有前瞻性,他認(rèn)為,必須先有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。然后,Victor Hayes就聯(lián)合貝爾實(shí)驗(yàn)室的另一位工程師Bruce Tuch找到IEEE,希望建立一套通用的未授權(quán)頻譜標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE,電氣和電子工程師協(xié)會(huì)
于是,90年代初,IEEE成立了著名的802.11工作組,由Victor Hayes擔(dān)任主席。
與此同時(shí),1991年,NCR的工程團(tuán)隊(duì)和其合資伙伴AT&T在荷蘭Neuwegein開發(fā)出了WaveLAN技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是Wi-Fi的雛形。
那么,是不是NCR就是Wi-Fi的發(fā)明人呢?并不是。
就在NCR在搗鼓WaveLAN的時(shí)候,澳洲政府的研究機(jī)構(gòu)CSIRO也發(fā)明了一種無線網(wǎng)技術(shù)。具體的發(fā)明人,是悉尼大學(xué)的John O'Sullivan和他的小組。
Dr John O'Sullivan
1996年,他們成功在美國(guó)申請(qǐng)了技術(shù)專利,專利號(hào)是US Patent Number 5,487,069。(后來為了這個(gè)專利,還打了一場(chǎng)官司。)
1999年,IEEE官方定義802.11標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,選擇并認(rèn)定了CSIRO發(fā)明的無線網(wǎng)技術(shù)是世界上最好的無線網(wǎng)技術(shù),因此吸納為Wi-Fi的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
終于,IEEE802.11的標(biāo)準(zhǔn)版本:802.11b(工作于2.4GHz頻段)和802.11a(工作于5.8GHz頻段),分別于1999年12月和2000年1月獲得批準(zhǔn)。
就在工作組忙于確定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),Intersil、3Com、諾基亞、Aironet、Symbol和朗訊這6家公司,共同組成了無線以太網(wǎng)路相容性聯(lián)盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,縮寫為WECA)。
WECA成立的目的主要是對(duì)不同廠家的產(chǎn)品進(jìn)行兼容性認(rèn)證,實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備間的互操作性。
聯(lián)盟成立之后,為了便于市場(chǎng)推廣,大家商量打算換一個(gè)響亮的名字,例如“WECA可兼容”、“IEEE802.11b兼容”等。但是,這種滯澀的術(shù)語很難讓人們脫口而出。為了這事,WECA還專門咨詢了品牌專家,品牌專家給了他們很多建議,比如叫“FlankSpeed”,“DragonFly”等等。
最后,“Wi-Fi”這個(gè)名字勝出。
之所以叫“Wi-Fi”,是因?yàn)樗犉饋碛悬c(diǎn)像“HiFi”,這容易讓人聯(lián)想到不同廠家的CD播放器可以和任意功放設(shè)備相兼容。后來有人說“Wi-Fi”是“wireless fidelity(無線保真)”的簡(jiǎn)稱,這其實(shí)只是后來人們?cè)O(shè)想的而已。
2002年10月,WECA正式改名為Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)。
技術(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了,藝名也有了,現(xiàn)在該干啥?
抱大腿啊。
你的技術(shù)再好,也要有人愿意用啊,要有設(shè)備商能夠支持啊。
于是,Wi-Fi聯(lián)盟里的朗訊公司找到了蘋果公司,希望他們的產(chǎn)品能引入Wi-Fi。
蘋果很高傲,他們告訴朗訊:如果你們的無線適配器價(jià)格能夠降到100美元以下,我們就在筆記本里設(shè)計(jì)一個(gè)Wi-Fi插槽。
朗訊同意了。
1999年7月,蘋果在其推出的新一代iBook筆記本電腦中首次引入Wi-Fi,不過并非標(biāo)配,只是一個(gè)可選項(xiàng)。
喬布斯演示iBook G3的“無線”魔法,他將其命名為“AirPort”
但是,就是這個(gè)”可選項(xiàng)“,迅速引來了其它電腦廠家的跟風(fēng)。
不僅硬件廠商跟進(jìn)了Wi-Fi,微軟的Windows XP操作系統(tǒng)也增加了對(duì)Wi-Fi的支持(用戶無需安裝第三方驅(qū)動(dòng)或軟件,即可以實(shí)現(xiàn)無線連接)。
自此,Wi-Fi的使用范圍不斷擴(kuò)大,從個(gè)人到家庭,從家庭到公共場(chǎng)所,走進(jìn)了我們每一個(gè)人的生活。
這個(gè)時(shí)候,IEEE802.11工作組重新調(diào)整IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),推出了新的物理層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11g。它使用更先進(jìn)的擴(kuò)頻技術(shù),稱為正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù),其速率可在2.4GHz頻段上達(dá)到54Mbps。
后來,又有了802.11n、802.11ac、802.11ad等。
802.11的發(fā)展軌跡
正因?yàn)?02.11a/b/n/g/ac/ax之類的命名方式實(shí)在容易讓人混亂,無法輕松看出先后順序,所以IEEE決定,從802.11ax開始,以數(shù)字的方式進(jìn)行命名。
而802.11ax,就是我們現(xiàn)在火得不能再火的Wi-Fi 6。
經(jīng)過20多年的發(fā)展,Wi-Fi 6的傳輸速度已經(jīng)是第一代Wi-Fi的873倍。
不得不說,Wi-Fi是一項(xiàng)非常成功的無線通信技術(shù),它在很大程度上改變了我們的生活。
如今,Wi-Fi又來到了歷史的十字路口。面對(duì)5G的挑戰(zhàn),它究竟會(huì)走向何方呢?讓時(shí)間來告訴我們答案吧。