802.11 与wifi

1.历史背景

自第二次世界大战，无线通讯因在军事上应用的成果而受到重视，无线通讯一直发展，但缺乏广泛的通讯标准。于是，IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。其中定义了媒体访问控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种扩频作调制方式和一种红外传输的方式^[1]，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备可以自行构建临时网络，也可以在基站（Base Station, BS）或者接入点（Access Point，AP）的协调下通信。为了在不同的通讯环境下获取良好的通讯质量，采用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）硬件沟通方式。

1999年加上了两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。

2.IEEE 802.11标准列表

• IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，播在2.4GHz）。
• IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，播在5GHz）。
• IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s，播在2.4GHz）。
• IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。
• IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
• IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。
• IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销。
• IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。
• IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。
• IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。
• IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。
• IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。
• IEEE 802.11l，预留及准备不使用。
• IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。
• IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz，此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
• IEEE 802.11o，针对VOWLAN（Voice over WLAN）而制订，更快速的无限跨区切换，以及读取语音（voice）比数据（Data）有更高的传输优先权。
• IEEE 802.11p，这个通信协议主要用在车用电子的无线通信上。它设置上是从IEEE 802.11来扩充延伸，来符合智能型运输系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相关应用。
• IEEE 802.11q
• IEEE 802.11r：快速BSS切换（FT）（2008）
• IEEE 802.11s：Mesh Networking, Extended Service Set（ESS）（July 2011）
• IEEE 802.11t：Wireless Performance Prediction (WPP)—test methods and metrics Recommendation _cancelled
• IEEE 802.11u：Improvements related to HotSpots and 3rd party authorization of clients, e.g. cellular network offload (February 2011)
• IEEE 802.11v：Wireless network management（February 2011）
• IEEE 802.11w：Protected Management Frames (September 2009)
• IEEE 802.11x
• IEEE 802.11y：3650–3700 MHz Operation in the U.S.（2008）
• IEEE 802.11z：Extensions to Direct Link Setup (DLS)（September 2010）
• IEEE 802.11-2012：A new release of the standard that includes amendments k, n, p, r, s, u, v, w, y and z (March 2012)
• IEEE 802.11aa：Robust streaming of Audio Video Transport Streams (June 2012)
• IEEE 802.11ab
• IEEE 802.11ac，802.11n的潜在继承者，更高传输速率的改善，当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps，将单信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的无线带宽（80MHz-160MHz，802.11n只有40MHz），更多的MIMO流（最多8条流），更好的调制方式（QAM256）。目前是草案标准（draft），预计正式标准于2012年晚些时间推出。Quantenna公司在2011年11月15日推出了世界上第一只采用802.11ac的无线路由器。Broadcom公司于2012年1月5日也发布了它的第一支支持802.11ac的芯片。
• IEEE 802.11ad：Very High Throughput 60 GHz (December 2012) - see WiGig
• IEEE 802.11ae：Prioritization of Management Frames（2012年3月）
• IEEE 802.11af：运用过往电视白区（TV White Space，TVWS）的频段所订立标准，由于使用白区频段（VHS的54MHz～216MHz及UHF的470MHz～698MHz），有时IEEE 802.11af也称为White-Fi（取Wi-Fi一词的派生变化）。
• IEEE 802.11ah：用来支持无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN），以及支持物联网（Internet of Thing，IoT）、智能型电网（Smart Grid）的智慧电表（Smart Meter）等应用。
• IEEE 802.11ai：为IEEE 802.11的修正案，新增部分机制，以及加速创建网络连接的等待时间。
• IEEE 802.11aj：为IEEE 802.11ad的增补标准，开放45GHz的未授权带宽带使世界上部分地区可以使用。
• IEEE 802.11aq：为IEEE 802.11的修正案，增加网络探索的效率，以加快网络传输速度。
• IEEE 802.11ax：以现行的IEEE 802.11ac做为基底的草案，以提供比现行的传输速率加快4倍为目标。除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术，通过PBCC技术（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b（2.4GHz频段）基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术，产权属于德州仪器。

3.物理层的比较

Max Data Rate (Mbps):

Frequency:

By Range:

总结：