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Wi-Fi：下一波創(chuàng )新浪潮

2009/12/10

　　前不久IEEE 802.11n無(wú)線(xiàn)標準的正式獲批并不是一個(gè)結束，而是Wi-Fi創(chuàng )新浪潮的一個(gè)新起點(diǎn)。在未來(lái)的3到5年內，Wi-Fi體驗將會(huì )與今天完全不同。

　　11n在性能上的巨大提升——300Mbps數據傳輸率，將使其奠定比以往范圍更廣的無(wú)線(xiàn)工作與生活基礎。你可以將其描繪成數量快速增加的、用AP進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接的列島版圖，它會(huì )日益擴張，用網(wǎng)狀網(wǎng)群集方式相連接，并通過(guò)更為智能的Wi-Fi客戶(hù)端開(kāi)展更緊密的互操作。這里，我們主要關(guān)注可能改變Wi-Fi未來(lái)的八大技術(shù)。其性能會(huì )變得更好信號質(zhì)量更高;連接更可靠;帶寬更優(yōu)化;電池壽命更長(cháng);網(wǎng)絡(luò )更安全。
　　
　　1. 帶寬更寬

　　雖然IEEE已為802.11標準實(shí)現千兆和多千兆位數據傳輸率推出了兩個(gè)項目，但是尚未擬出一個(gè)初稿。

　　不過(guò)11n標準已使高數據速率成為可能，并可適用于不同的功能和設備。今天，所有11n射頻都支持兩個(gè)空間數據流，可利用同樣的2根或3根天線(xiàn)的組合實(shí)現收發(fā)功能，這些射頻已出現在了移動(dòng)設備中。例如蘋(píng)果最新的Wi-Fi功能iPod Touch就用了一塊Broadcom射頻芯片，可支持11n。

　　很快，更多的Wi-Fi芯片都將支持3個(gè)，甚至4個(gè)數據流，分別有450Mbps和600Mbps兩種不同的數據速率。2009年初，Quantenna通信演示了它的4x4芯片組，可以在住宅內傳輸幾路高清電視信號。

　　“盡管還沒(méi)有多少客戶(hù)端設備能夠支持4個(gè)空間流，但是恰當設計的AP卻可以利用600Mbps物理層的數據速率使高速、無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)成為可能。”Wi-Fi設備廠(chǎng)商Ruckus的共同創(chuàng )始人兼CTO William Kish說(shuō)。

　　我們可以利用802.11s標準(預計2010年9月通過(guò))，以網(wǎng)狀網(wǎng)連接這些高端節點(diǎn)，創(chuàng )建一個(gè)類(lèi)似互聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )是冗余的，而且可以繞開(kāi)故障點(diǎn)去選擇路由。

　　2. 信號更強

　　今后的射頻芯片將會(huì )出現更多的11n可選性能，用于客戶(hù)機和AP，令射頻信號更具適應性、連續性和可靠性。換句話(huà)說(shuō)，就是會(huì )讓無(wú)線(xiàn)連接更像有線(xiàn)連接。

　　“新的11n物理層技術(shù)會(huì )讓W(xué)i-Fi更健壯，在給定范圍和更長(cháng)距離內具有更高的數據速率。”芯片廠(chǎng)商Atheros通信公司的CTO William McFarland說(shuō)。

　　這些性能包括：低密度奇偶校驗編碼，可提高糾錯能力;發(fā)射波束成形，可從Wi-Fi客戶(hù)機獲得反饋，從而讓一個(gè)AP更專(zhuān)注于為該客戶(hù)機發(fā)送射頻信號;空時(shí)分組碼(STBC)可利用多根天線(xiàn)更好地改善信號的可靠性，提高數據傳輸率。

　　“今天，當你帶著(zhù)筆記本電腦繞著(zhù)一座樓宇轉圈時(shí)會(huì )發(fā)現，數據傳輸率是忽高忽低的。”McFarland說(shuō)。“但是有了STBC，連接就會(huì )相當穩定。”

　　3. Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)

　　在功耗管理方面的一些創(chuàng )新，不僅使得Wi-Fi智能手機的電池續航能力延長(cháng)了，而且還能把Wi-Fi嵌入到各種新的設備，甚至是傳感器中：比如醫療監控設備、樓宇控制系統、實(shí)時(shí)定位標簽跟蹤和消費電子等。這使得人們擁有了可以連續不斷地監控和收集數據的能力。利用這一能力，便可基于用戶(hù)的身份和位置對用戶(hù)提供個(gè)性化服務(wù)。

　　“現當代沒(méi)有哪種有限距離的射頻技術(shù)可以做到Wi-Fi所能做到的事情。”無(wú)線(xiàn)咨詢(xún)專(zhuān)家兼美國《Network World》博客作者Craig Mathias寫(xiě)道。

　　“企業(yè)WLAN這種基礎架構早已就位，”Atheros的McFarland說(shuō)，“現在需要做的只是再增加一些低功耗的傳感器而已。”

　　Wi-Fi嵌入廠(chǎng)商Summit Data通信最近宣稱(chēng)，有著(zhù)各種組合格式的802.11a射頻可允許設備使用不擁擠的5GHz頻段。新創(chuàng )企業(yè)Gainspan就提供一種有11b/g Wi-Fi射頻、帶IP軟件堆棧，用標準電池便可工作數年的低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器。而Redpine Signals公司還可提供單一數據流的嵌入式11n射頻。

　　4. 安全性更高

　　互聯(lián)網(wǎng)最有害的影響之一就是網(wǎng)民成了各種威脅的犧牲品，這些威脅包括身份竊賊、DoS攻擊、隱私曝光、間諜件和缺乏信任等。移動(dòng)性有可能會(huì )讓這種狀況變得更糟，因為Wi-Fi連接使用戶(hù)更加暴露在了無(wú)法承受的風(fēng)險威脅之下。

　　Trapeze網(wǎng)絡(luò )的首席戰略官Matthew Gast認為，IEEE最近已批準了802.11w標準，可以保護無(wú)線(xiàn)管理幀，便于更好地進(jìn)行射頻鏈接。如今，一臺Wi-Fi客戶(hù)機可以在攻擊者利用AP進(jìn)行MAC地址欺騙攻擊時(shí)，接收并服從由此而生成的一個(gè)“離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )”信息，這時(shí)11w標準便會(huì )完全斷掉網(wǎng)絡(luò )連接。

　　Aruba網(wǎng)絡(luò )負責戰略營(yíng)銷(xiāo)的Michael Tenefoss說(shuō)，一般說(shuō)來(lái)，Wi-Fi借助于基于身份的安全，將會(huì )為用戶(hù)提供越來(lái)越安全的無(wú)線(xiàn)自由。在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )中，安全策略和用戶(hù)有關(guān)，而與交換機端口無(wú)關(guān)。與此相關(guān)的好處是：用戶(hù)可以在家庭、工作場(chǎng)所、旅店、分支機構和公共熱點(diǎn)之間自由移動(dòng)，不會(huì )影響安全。

　　5. 跨網(wǎng)絡(luò )協(xié)同

　　如果你是T-Mobile Wi-Fi的用戶(hù)，但是卻處在另一家運營(yíng)商的一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)的覆蓋范圍之內，那你就不走運了。未來(lái)，你的Wi-Fi設備將能夠查詢(xún)“陌生的(即其他運營(yíng)商的)”服務(wù)，檢查你是否可以使用這些服務(wù)，如果可以，便可安全地連入其他運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )。你的身份也可隨你一起移動(dòng)，保證可以享受各種Wi-Fi服務(wù)。

　　這種可以把幾個(gè)網(wǎng)絡(luò )連綴在一起，增加無(wú)線(xiàn)用戶(hù)活動(dòng)范圍的能力是通過(guò)802.11u標準實(shí)現的，可以和外部網(wǎng)絡(luò )互通。未來(lái)，各家Wi-Fi運營(yíng)商將會(huì )做廣告宣傳他們的各種服務(wù)，以及你連接這些服務(wù)時(shí)需遵守的服務(wù)條款。根據你的某家網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商用戶(hù)的身份，你可以訪(fǎng)問(wèn)另一家運營(yíng)商的所有或部分服務(wù)。出現緊急情況時(shí)，你還可以使用一組范圍較窄的基礎連接和服務(wù)。11u標準估計將會(huì )在2010年最終獲得通過(guò)。

　　6. 客戶(hù)機更智能

　　Wi-Fi廠(chǎng)商已經(jīng)研發(fā)了很多專(zhuān)利產(chǎn)品，令用戶(hù)的設備變得更加智能，可以知道它們是與哪個(gè)AP連接的。如今，AP通常標志著(zhù)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )管理的局限性，因為客戶(hù)機的射頻是處在一個(gè)相對薄弱的管理真空中的。

　　如果借助新的標準Wi-Fi管理協(xié)議為客戶(hù)機和AP增加智能性功能，那么雙方之間就可以產(chǎn)生很多有趣的協(xié)作。

　　想象一下，你的筆記本電腦的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，或者你的Wi-Fi VoIP電話(huà)可以在不收發(fā)射頻信號時(shí)具有節電功能，或者在分享位置數據時(shí)，一個(gè)AP可以將一個(gè)Wi-Fi語(yǔ)音重定向給一個(gè)最優(yōu)的鄰居，或者當某個(gè)AP負載過(guò)重可能引發(fā)斷網(wǎng)故障時(shí)，可以轉移到鄰近的負載不大的AP上去。例如，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )基礎架構還可以定位客戶(hù)機在室外的位置，然后根據數據禁止，或者允許它連入網(wǎng)絡(luò )。

　　很可能在2010年7月通過(guò)的802.11v標準有很多內容可以極大地改善Wi-Fi的管理。它將增加用于收集統計數據的計數器陣列，增加電源管理，以延長(cháng)電池使用壽命，改善對定位數據的支持等。不過(guò)這一標準必須在客戶(hù)機和AP射頻兩方面同時(shí)實(shí)現。

　　Wi-Fi聯(lián)盟正在研發(fā)的Wi-Fi多媒體準入控制規范也將處理這種有關(guān)客戶(hù)機協(xié)作的概念。這一規范還將允許無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行協(xié)商，管理流媒體會(huì )話(huà)。即便在同一個(gè)AP上請求高清視頻服務(wù)時(shí)，也不會(huì )阻斷Wi-Fi語(yǔ)音用戶(hù)的連接。Wi-Fi聯(lián)盟正在評估一個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )管理規范，這是借用了幾個(gè)相關(guān)的IEEE標準和一些附加的管理功能后制定的。

　　7. 射頻管理改善移動(dòng)性

　　缺乏協(xié)作，可以說(shuō)是在折磨著(zhù)射頻管理。因為AP和客戶(hù)機一般來(lái)說(shuō)彼此很少能知道對方的情況，或者無(wú)線(xiàn)鄰居的情況，因而無(wú)法了解各自的射頻環(huán)境。這種單邊性使得優(yōu)化和管理射頻變得很困難。

　　例如，當一部Wi-Fi手機離開(kāi)某個(gè)AP時(shí)，它便會(huì )進(jìn)入一個(gè)無(wú)目的尋找另一個(gè)AP的進(jìn)程。但如果該客戶(hù)機可以詢(xún)問(wèn)自己的AP，“你的鄰居都有誰(shuí)?哪個(gè)AP是我下一步連接的最佳選擇?”那么客戶(hù)機和網(wǎng)絡(luò )便可以協(xié)作得更好。同時(shí)，Wi-Fi接入點(diǎn)也將能夠“看到”客戶(hù)機的射頻環(huán)境，確認較弱的信號或不良覆蓋，然后采取措施對連接實(shí)施優(yōu)化。

　　IEEE 802.11k射頻資源管理標準是去年發(fā)表的，就是為了解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)Wi-Fi廠(chǎng)商已經(jīng)實(shí)現了解決這一問(wèn)題的一系列專(zhuān)利產(chǎn)品。它們都在擴展自己對于Wi-Fi客戶(hù)機的控制并增加其智能性，從而協(xié)同與Wi-Fi接入點(diǎn)基礎架構的請求、行為和活動(dòng)。Aruba所發(fā)布的Adaptive Radio Management 2.0技術(shù)就是一個(gè)例子。

　　與此同時(shí)，Wi-Fi聯(lián)盟也正在利用11k的某些功能，草擬一個(gè)Voice Enterprise的認證規范。目的就是要優(yōu)化大范圍、企業(yè)級Wi-Fi語(yǔ)音環(huán)境中的通話(huà)質(zhì)量。

　　8. 個(gè)人區域Wi-Fi

　　今天，“你的”Wi-Fi就是跟一個(gè)AP之間的點(diǎn)對點(diǎn)連接，而在未來(lái)，Wi-Fi可以進(jìn)入任何個(gè)人設備，使其可直接與其他的客戶(hù)機連接。例如Ozmo Devices就生產(chǎn)一種低功耗芯片，可允許外部設備直接通過(guò)Wi-Fi與筆記本電腦連接。

　　前不久Wi-Fi聯(lián)盟剛發(fā)布的Wi-Fi Direct(WFD)項目將允許筆記本電腦的Wi-Fi網(wǎng)卡繞過(guò)AP，直接與無(wú)線(xiàn)打印機、相機、投影機、傳感器，或者等離子顯示屏相連接。作為一種行業(yè)規范，WFD將引入新的可由固件實(shí)現的協(xié)議，而無(wú)須對硬件做什么改動(dòng)。

　　與此同時(shí)，通過(guò)802.11z標準(預計將在2010年7月完成)，Wi-Fi AP還將使P2P連接成為可能。在這種配置中，客戶(hù)端設備可以從一個(gè)AP請求直連到另一個(gè)鄰近客戶(hù)端設備的“許可”，而不必非得經(jīng)過(guò)這個(gè)AP。

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