Ⅰ 漲知識了！Wi-Fi背後的原理揭秘！
Wi-Fi和4G/5G蜂窩網路是我們日常上網的兩種主要接入方式。雖然它們在日常生活中似乎沒有太大區別，但實際上，它們的設計理念卻截然不同。
蜂窩網路以基站為小區中心，基站負責小區的中央控制、用戶授權和調度。以5G為例，基站在每個幀中廣播同步信號塊SSB，包含了小區的PCI、同步時間信息、空口信息、接入控制等參數。手機在確認同步信號後，通過隨機接入信道PRACH發送接入前導序列Preamble，以此獲取基站授權接入。不同的用戶採用不同的ZC正交序列來區分。
接入後，無線信道分配好上下行時隙，基站和所有終端都在固定的時間內進行數據發送或接收。這種設計理念以基站作為小區中心，採用中心規劃的設計哲學。
而Wi-Fi網路則不同。在設計時，Wi-Fi將AP接入點和用戶終端放在同等的位置考慮。基於802.11協議的AP和終端，採用了載波偵聽多路訪問/碰撞避免（CSMA/CA）的方式，來平等競爭佔用無線信道。
AP和終端、終端與終端之間，在接入網路時先進行無線信道偵聽。在確保信道沒被佔用的情況下，接入網路。設備之間並不分層級，而是採用自協調競爭接入的模式，訪問網路。
從某種意義上，Wi-Fi網路是一種去中心化的設計哲學。
這兩種設計哲學各有千秋。蜂窩網路考慮的側重點，是多設備接入時的容量和效率。而Wi-Fi，由於其使用非授權頻譜以及成本上考量，設計時更加側重於抗干擾、低成本等特性。
兩種方案都能讓信道得到充分的利用。參考Aruba Networks發布的測試結果可以看出，LTE和Wi-Fi 6在MAC層面的頻譜使用效率非常接近，單流、256QAM的情況下，都能到5bps/Hz以上的頻譜使用效率。
那麼，沒有中心控制的Wi-Fi，具體是怎麼協作接入的呢？首先第一步，是尋找Wi-Fi網路。由於Wi-Fi網路中AP沒有廣播功能，終端是不可能預先知道是否有可用的網路資源以及AP參數的。
這里，終端採用了一種主動探針的方式來進行請求。終端會在Wi-Fi的第一個20MHz頻道上，發送一系列探針序列，然後等待AP回應。
如果20ms後AP沒有回應的話，終端將切換到下一個20MHz頻道，重復上述動作，直到收到AP的回應，確認AP的工作頻段和接入參數才能接入網路。
現在的辦公室甚至現在很多家庭無線區域網，都會採用多AP mesh組網的方式，來提高網路覆蓋性能。
如果每次終端切換AP時，都重新做上述的主動探針搜尋信道過程，將是會非常低效的。好在802.11工作組考慮到了小區切換的問題，在802.11k中開發了「鄰居報告」的協議。
設備在接入AP後，該AP會將其附近AP的BSSID和頻道信息發送給用戶。這樣一來，用戶在需要切換到另一個AP時，就不用再掃描一遍頻道了。
這樣做的好處，一來是極大節省了切換時間，保證通信不出現中斷。二來是給用戶設備省電，設備不再需要發送一個個探針。第三，就是無線信道也得到了更加有效的利用，AP不需要頻繁佔用無線信道來不斷回應終端的請求。
接入網路後，AP和終端們便開始競爭無線信道的使用。在Wi-Fi系統中，終端和AP的空口時間統一被分為空閑（Idle）和機會發送（TXOP）時段。
當設備收到數據發送請求時，設備開始進入爭奪無線信道的「仲裁」過程。沒有中央調度器，所有設備按照數據優先順序採用「公平競爭」模式來贏得信道仲裁。
進入仲裁過程的Wi-Fi設備，首先開啟信道偵聽模式，RF接收機對無線信道中的802.11信號進行監測。如果偵聽到的信號強度低於其SD閾值時，設備判定目前信道沒有其他Wi-Fi設備在使用。
由於Wi-Fi使用的頻段屬於免授權頻段，需要與非802.11設備共享使用，比如藍牙，遙控器，微波爐等等。那麼，在判斷信道佔用情況時，不僅僅需要能對自身802.11協議的信號進行監測，還需要對不明通信協議的功率進行檢測。
這里就引出了第二個檢測機制——能量檢測（Energy Detection）。
ED的作用，是判斷無線信道沒有被其他非Wi-Fi設備佔用，防止發送的有用Wi-Fi信號被淹沒在雜訊中，通常ED的門限比SD高20dB。
Wi-Fi將數據分為四種不同的優先順序，從上到下分別為語音（VO）、視頻（VI）、最大努力（BE）和背景（BK）。每一個級別，都會附上不同的AIFS值。
在AIFS時間結束之後，設備便進入了競爭窗口（CW），設備開始偵聽無線信道，同時開始倒計時准備發送。
當CW倒計時結束時，如果設備發現信道正在佔用，設備便自動進入下一個仲裁期。如果設備發現信道處於空閑狀態，便開始佔用信道，發送數據。
讀到這里，你可能會發現，這個競爭過程在設備增多的情況下，效率會明顯降低，每個設備的等待發送時間將會變長很多。
實際體驗中，你可能也注意到了，在Wi-Fi設備多的公共環境，比如商場、學校中，經常需要等待很長時間，才能發送或接收數據。
那麼，很有可能是網路還沒有升級到最新的Wi-Fi 6。
Wi-Fi 6可以說是Wi-Fi行業過去十多年中最大的一次革新。具體Wi-Fi 6是通過哪些新特性來解決多設備下網路阻塞的問題呢？我會在下一期的文章中給大家一一道來。
Ⅱ 網路之父是誰
21世紀的文藝復興者 與大多數默默無聞的開拓者相比，瑟夫 無疑是最幸運的。他是絕大多數媒體談到網際網路起源時都要加 以引用的人物。而且尊敬地稱他為「網際網路之父」。他說：「你應 該清楚這個頭銜很不公平，有很多人參與了網際網路的創建，我 只是在最初10年裡做了一些早期工作。」這不是客套。個人電腦 不是一個人的發明，網際網路更是集體的力量。戴得上「網際網路之 父」這頂帽子的人可能不只瑟夫一人，但他戴著，的確問心無愧。 25年前，他與人共同發明了TCP／IP協議，打破了網際網路政策的 障礙，將網路從政府學術網轉變成革命性的商業媒體，從此引 爆了一場前所未有的革命。 今年56歲的瑟夫，擔任MCIWorldCom高級副 總裁，負責技術和架構。世界上大多數人都只是靜待網際網路的 爆發性發展，但瑟夫卻不，在發表演講、接受各種榮譽的同時， 他與美國國家航空和航天局（NASA）合作，著手將網際網路延伸至 外層空間。 他一生酷愛科幻小說，有著豐富的計算 機知識，有著對人性敏銳的理解，他將這些個人素質混合起來， 大大改善了整個世界的通信方式和知識獲取的方式。 「Vinton扮演了許多角色。但他更像是21世紀的文藝復興者。他部 分是科學家，部分是工程師、哲學家、商人，但最重要的是一名 偉大的啟蒙者。」瑟夫多年的老闆FredChggs這樣評價他。 瑟夫無疑是網際網路方面為數不多的權 威之一，1992年他組建了網際網路協會，無論在政府社交圈，還是 高科技社區中，瑟夫都是國家級的人物。1997年，他從柯林頓總 統手中接過了美國技術勛章。盡管在他身上的榮譽和影響力與 日俱增，但瑟夫仍像過去一樣平易近人，保持謙虛態度。 網景的安德森說：「我們是站在巨人肩膀 上創造業績」。瑟夫無疑是巨人之一。 1986年後擔任CNRI副總裁，1994年再度回 到MCI，負責MCI基於網際網路服務的通用網路架構，包括為商業和 消費用戶提供數據、信息、語言和視頻的集成服務。 1997年，瑟夫所在的MCI公司，想讓網際網路 具備行星間的通信能力。於是瑟夫著手開發技術，使標準的因 特網能布置到木星、土星、火星和金星等行星和衛星的表面，使 宇宙飛船在太陽系內航行時可以通信。瑟夫表示，離完整的技 術規范還很遙遠，但他希望他的基本設計方案能夠在近距離的 太空旅行中使用，比如預定於2001年的火星探測計劃。 瑟夫的研究成果究竟會給人類帶來多 大的影響，目前還難以定論。 一位有聽覺缺陷的工程師的自白文特???丶???43年6月23日。在洛 杉磯聖費爾南多谷地區上中學時，他與斯蒂夫克洛克認識，並 成為好友。兩人都酷愛科學，周未經常泡在一起做三維棋盤成 色彩觀察實驗。 瑟夫消瘦結實，易動感情、熱情外露，他 參加學校的後備軍訓練隊，以逃避體操課。在校內他要麼一身 制服，要麼穿夾克打領帶，還總夾著一個棕色大公文包。當時看 來，這身打扮氣度不凡，「我穿夾克打領帶是為了讓自己與眾不 同。雖然以這種方式表現自己可能很幼稚」，然而令朋友們驚訝 的是，文特的這身打扮從未阻礙女孩子對他的興趣。他在情場 上可以說是如魚得水。人人都說，他魅力不一般。 小時候，他的偶像是父親。他父親通過艱 苦奮斗，從一名普通員工升到北美航空公司的高級執行官。瑟 夫的兩個弟弟也表現出眾，兩人踢足球，並輪流擔任學生會成 員。瑟夫本人則是書蟲，興趣龐雜、愛好十分廣泛，幻想色彩較 濃。化學學得特別好，但他真正的興趣在於數學。由於是早產兒， 瑟夫出生時聽覺有缺陷，必須戴上助聽器。他從小到大一直在 設計有助於聽覺交流的技巧。他還寫過一篇論文，叫「一位有聽 覺缺陷的工程師的自白」。