5．WiFi：結構復雜的無線網絡

在日常生活中，WiFi是我們最熟悉的東西，出門在外，上網設備不方便攜帶，連接WiFi就是實現免費上網的惟一方法。WiFi是美國電氣和電子工程師協會（IEEE）定義的一種無線網絡通信標準，又稱為802.11b，它使用直接序列擴頻調制技術，最高傳輸速度可達到54Mbps，也就是說，WiFi一秒鐘可以傳輸的數據量為：54Mbps/8=6.7MB/S。

WiFi由無線訪問節點（AP）和無線網卡組成，無限訪問節點是無限局域網和有線局域網之間的樞紐或橋梁，可以看作一個內置無限發射器的路由或集線器。而無線網卡則是負責接收無線訪問節點發射信號的客戶端設備，所以任何一臺裝有無線網卡的設備，如手機、PC或者聯網主機，都可以通過無線訪問節點獲取廣域網的各種資源。WiFi實現了設備與設備之間的無線互聯，是物聯網系統的核心技術之一。

WiFi相對于其他網絡技術有其突出的優勢：一是覆蓋范圍廣，WiFi可對周圍100迷左右的區域全方位覆蓋，而同樣可以全方位覆蓋的藍牙信號范圍卻不足10米；二是傳輸速度快，可以達到6.7MB/S，用WiFi傳輸一部1G容量的高清電影的速度理論上只需用2.5分鐘；三是無需布線，方便人們隨時隨地地辦公和娛樂，而且在餐廳、圖書館、地鐵站、公交車等人員密集的地點設置“熱點”，用戶只需把支持無線網絡的手機或筆記本電腦拿到該區域，就可以被告訴接入互聯網；四是對身體無害，眾所周知，具有太大發射功率的網絡設備會對人體產生一定的危害，如發射功率為5W的手持對講機或1W的手機，而WiFi的發射功率不會超過100mW。

WiFi的IEEE802.11標準定義了訪問控制層和物理層，物理層工作在2.5GHz的ISM頻段上，下表是802.11標準的各種分層：

在802.11的物理層，定義了在2.4~2.485GHz的無線電波，其中2.485GHz頻段采用了兩種擴頻技術：FHSS和DSSS。FHSS是工作在2.4GHz的跳頻模式，使用了70個工作節點，用頻移鍵控（利用載波的頻率變化來傳遞數字信息）調制，通信速率為4M/s。而基于IEEE802.11b標準的WiFi則采用了加強版的DSSS擴頻技術，可以根據外部環境的變化，在1Mbps、2Mbps、5Mbps和11Mbps之間自由切換。

由WiFi技術組建的無線局域網由五部分組成，分別為端站、接入控制器、接入點、網元管理單元以及AAA服務器。其中，AAA服務器是提供服務的實體硬件，該服務器支持RADIUS協議，而Portal服務器是門戶網站的推送硬件，輔助完成Web認證功能。其結構圖如下：

無線局域網的拓撲結構可以歸納為兩類，一種是有中心網絡，一種無中心網絡。無中心網絡的架構最為簡單，又稱為“無AP網絡”或“對等網絡”，它由一組配有無線網卡的計算機組成了一個獨立的工作集合，這些位于客戶端的計算機有相同的工作組名稱、密碼，網絡中的任意終端可以互相通信。

有中心網絡也叫結構化網絡，它由多個無限AP以及若干個無線客戶端組成。在該網絡中，一個無線AP加上與其相關聯的客戶端就成為一個基本服務集，多個基本服務集則可以構成一個擴展服務集。有中心網絡使用無限AP作為中心節點，所以，在網絡工作量增加時，網絡的延遲和吞吐性能不會受到明顯的影響，其網絡布局受環境的限制也不大。但該網絡結構的缺點也很明顯，就是抗毀性差，只要中心節點出現問題，整個網絡就會陷入癱瘓。

由于WiFi的頻段在全球內無需任何網絡運行商的免費頻段，為人們提供了一個費用低廉、數據傳輸快的無線接口，用戶可以在WiFi覆蓋范圍內進行快速網上沖浪，隨時隨地進行語音視頻聊天，而其他基于該技術的如游戲、流媒體等功能，更是值得期待。

隨著4G時代的來臨，越來越多的網絡運營商開始把目光投向WiFi技術，其帶寬高、覆蓋小的特點正好和4G覆蓋高、帶寬低的特點互補。