Ⅰ 涨知识了！Wi-Fi背后的原理揭秘！
Wi-Fi和4G/5G蜂窝网络是我们日常上网的两种主要接入方式。虽然它们在日常生活中似乎没有太大区别，但实际上，它们的设计理念却截然不同。
蜂窝网络以基站为小区中心，基站负责小区的中央控制、用户授权和调度。以5G为例，基站在每个帧中广播同步信号块SSB，包含了小区的PCI、同步时间信息、空口信息、接入控制等参数。手机在确认同步信号后，通过随机接入信道PRACH发送接入前导序列Preamble，以此获取基站授权接入。不同的用户采用不同的ZC正交序列来区分。
接入后，无线信道分配好上下行时隙，基站和所有终端都在固定的时间内进行数据发送或接收。这种设计理念以基站作为小区中心，采用中心规划的设计哲学。
而Wi-Fi网络则不同。在设计时，Wi-Fi将AP接入点和用户终端放在同等的位置考虑。基于802.11协议的AP和终端，采用了载波侦听多路访问/碰撞避免（CSMA/CA）的方式，来平等竞争占用无线信道。
AP和终端、终端与终端之间，在接入网络时先进行无线信道侦听。在确保信道没被占用的情况下，接入网络。设备之间并不分层级，而是采用自协调竞争接入的模式，访问网络。
从某种意义上，Wi-Fi网络是一种去中心化的设计哲学。
这两种设计哲学各有千秋。蜂窝网络考虑的侧重点，是多设备接入时的容量和效率。而Wi-Fi，由于其使用非授权频谱以及成本上考量，设计时更加侧重于抗干扰、低成本等特性。
两种方案都能让信道得到充分的利用。参考Aruba Networks发布的测试结果可以看出，LTE和Wi-Fi 6在MAC层面的频谱使用效率非常接近，单流、256QAM的情况下，都能到5bps/Hz以上的频谱使用效率。
那么，没有中心控制的Wi-Fi，具体是怎么协作接入的呢？首先第一步，是寻找Wi-Fi网络。由于Wi-Fi网络中AP没有广播功能，终端是不可能预先知道是否有可用的网络资源以及AP参数的。
这里，终端采用了一种主动探针的方式来进行请求。终端会在Wi-Fi的第一个20MHz频道上，发送一系列探针序列，然后等待AP回应。
如果20ms后AP没有回应的话，终端将切换到下一个20MHz频道，重复上述动作，直到收到AP的回应，确认AP的工作频段和接入参数才能接入网络。
现在的办公室甚至现在很多家庭无线局域网，都会采用多AP mesh组网的方式，来提高网络覆盖性能。
如果每次终端切换AP时，都重新做上述的主动探针搜寻信道过程，将是会非常低效的。好在802.11工作组考虑到了小区切换的问题，在802.11k中开发了“邻居报告”的协议。
设备在接入AP后，该AP会将其附近AP的BSSID和频道信息发送给用户。这样一来，用户在需要切换到另一个AP时，就不用再扫描一遍频道了。
这样做的好处，一来是极大节省了切换时间，保证通信不出现中断。二来是给用户设备省电，设备不再需要发送一个个探针。第三，就是无线信道也得到了更加有效的利用，AP不需要频繁占用无线信道来不断回应终端的请求。
接入网络后，AP和终端们便开始竞争无线信道的使用。在Wi-Fi系统中，终端和AP的空口时间统一被分为空闲（Idle）和机会发送（TXOP）时段。
当设备收到数据发送请求时，设备开始进入争夺无线信道的“仲裁”过程。没有中央调度器，所有设备按照数据优先级采用“公平竞争”模式来赢得信道仲裁。
进入仲裁过程的Wi-Fi设备，首先开启信道侦听模式，RF接收机对无线信道中的802.11信号进行监测。如果侦听到的信号强度低于其SD阈值时，设备判定目前信道没有其他Wi-Fi设备在使用。
由于Wi-Fi使用的频段属于免授权频段，需要与非802.11设备共享使用，比如蓝牙，遥控器，微波炉等等。那么，在判断信道占用情况时，不仅仅需要能对自身802.11协议的信号进行监测，还需要对不明通信协议的功率进行检测。
这里就引出了第二个检测机制——能量检测（Energy Detection）。
ED的作用，是判断无线信道没有被其他非Wi-Fi设备占用，防止发送的有用Wi-Fi信号被淹没在噪声中，通常ED的门限比SD高20dB。
Wi-Fi将数据分为四种不同的优先级，从上到下分别为语音（VO）、视频（VI）、最大努力（BE）和背景（BK）。每一个级别，都会附上不同的AIFS值。
在AIFS时间结束之后，设备便进入了竞争窗口（CW），设备开始侦听无线信道，同时开始倒计时准备发送。
当CW倒计时结束时，如果设备发现信道正在占用，设备便自动进入下一个仲裁期。如果设备发现信道处于空闲状态，便开始占用信道，发送数据。
读到这里，你可能会发现，这个竞争过程在设备增多的情况下，效率会明显降低，每个设备的等待发送时间将会变长很多。
实际体验中，你可能也注意到了，在Wi-Fi设备多的公共环境，比如商场、学校中，经常需要等待很长时间，才能发送或接收数据。
那么，很有可能是网络还没有升级到最新的Wi-Fi 6。
Wi-Fi 6可以说是Wi-Fi行业过去十多年中最大的一次革新。具体Wi-Fi 6是通过哪些新特性来解决多设备下网络阻塞的问题呢？我会在下一期的文章中给大家一一道来。
Ⅱ 网络之父是谁
21世纪的文艺复兴者 与大多数默默无闻的开拓者相比，瑟夫 无疑是最幸运的。他是绝大多数媒体谈到因特网起源时都要加 以引用的人物。而且尊敬地称他为“因特网之父”。他说：“你应 该清楚这个头衔很不公平，有很多人参与了因特网的创建，我 只是在最初10年里做了一些早期工作。”这不是客套。个人电脑 不是一个人的发明，因特网更是集体的力量。戴得上“因特网之 父”这顶帽子的人可能不只瑟夫一人，但他戴着，的确问心无愧。 25年前，他与人共同发明了TCP／IP协议，打破了因特网政策的 障碍，将网络从政府学术网转变成革命性的商业媒体，从此引 爆了一场前所未有的革命。 今年56岁的瑟夫，担任MCIWorldCom高级副 总裁，负责技术和架构。世界上大多数人都只是静待因特网的 爆发性发展，但瑟夫却不，在发表演讲、接受各种荣誉的同时， 他与美国国家航空和航天局（NASA）合作，着手将因特网延伸至 外层空间。 他一生酷爱科幻小说，有着丰富的计算 机知识，有着对人性敏锐的理解，他将这些个人素质混合起来， 大大改善了整个世界的通信方式和知识获取的方式。 “Vinton扮演了许多角色。但他更像是21世纪的文艺复兴者。他部 分是科学家，部分是工程师、哲学家、商人，但最重要的是一名 伟大的启蒙者。”瑟夫多年的老板FredChggs这样评价他。 瑟夫无疑是因特网方面为数不多的权 威之一，1992年他组建了因特网协会，无论在政府社交圈，还是 高科技社区中，瑟夫都是国家级的人物。1997年，他从克林顿总 统手中接过了美国技术勋章。尽管在他身上的荣誉和影响力与 日俱增，但瑟夫仍像过去一样平易近人，保持谦虚态度。 网景的安德森说：“我们是站在巨人肩膀 上创造业绩”。瑟夫无疑是巨人之一。 1986年后担任CNRI副总裁，1994年再度回 到MCI，负责MCI基于因特网服务的通用网络架构，包括为商业和 消费用户提供数据、信息、语言和视频的集成服务。 1997年，瑟夫所在的MCI公司，想让因特网 具备行星间的通信能力。于是瑟夫着手开发技术，使标准的因 特网能布置到木星、土星、火星和金星等行星和卫星的表面，使 宇宙飞船在太阳系内航行时可以通信。瑟夫表示，离完整的技 术规范还很遥远，但他希望他的基本设计方案能够在近距离的 太空旅行中使用，比如预定于2001年的火星探测计划。 瑟夫的研究成果究竟会给人类带来多 大的影响，目前还难以定论。 一位有听觉缺陷的工程师的自白文特???丶???43年6月23日。在洛 杉矶圣费尔南多谷地区上中学时，他与斯蒂夫克洛克认识，并 成为好友。两人都酷爱科学，周未经常泡在一起做三维棋盘成 色彩观察实验。 瑟夫消瘦结实，易动感情、热情外露，他 参加学校的后备军训练队，以逃避体操课。在校内他要么一身 制服，要么穿夹克打领带，还总夹着一个棕色大公文包。当时看 来，这身打扮气度不凡，“我穿夹克打领带是为了让自己与众不 同。虽然以这种方式表现自己可能很幼稚”，然而令朋友们惊讶 的是，文特的这身打扮从未阻碍女孩子对他的兴趣。他在情场 上可以说是如鱼得水。人人都说，他魅力不一般。 小时候，他的偶像是父亲。他父亲通过艰 苦奋斗，从一名普通员工升到北美航空公司的高级执行官。瑟 夫的两个弟弟也表现出众，两人踢足球，并轮流担任学生会成 员。瑟夫本人则是书虫，兴趣庞杂、爱好十分广泛，幻想色彩较 浓。化学学得特别好，但他真正的兴趣在于数学。由于是早产儿， 瑟夫出生时听觉有缺陷，必须戴上助听器。他从小到大一直在 设计有助于听觉交流的技巧。他还写过一篇论文，叫“一位有听 觉缺陷的工程师的自白”。