2.1 无线局域网的基本概念

2.1.1 无线局域网的发展背景

无线局域网（WLAN）是支撑移动互联网发展的关键技术之一。无线局域网以微波、激光与红外线等无线信道作为传输介质，取代了传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤，实现无线局域网的物理层与介质访问控制（MAC）子层的功能。

1997年，IEEE公布了IEEE 802.11无线局域网标准。由于标准对技术细节不可能规定得非常周全，因此不同厂商设计和生产的无线局域网产品一定会出现不兼容的问题。针对这个问题，1999年8月，350家相关企业（如Cisco、Intel与Apple等）组成了Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance，WFA），致力于推广IEEE 802.11标准。其中，术语“Wi-Fi”或“WiFi”（Wireless Fidelity）有“无线兼容性认证”的含义。

WFA是一个非营利的组织，它授权在8个国家建立了14个独立的测试实验室，针对不同厂商生产的遵循IEEE 802.11标准的无线局域网设备，以及采用802.11接口的笔记本计算机、Pad、智能手机、照相机、电视机、RFID读写器进行互操作性测试，以解决不同厂商设备之间的兼容性问题。凡是测试通过的网络设备都准许打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。尽管“Wi-Fi”是厂商联盟推广IEEE 802.11标准时使用的标记，但是人们已习惯将“Wi-Fi”作为IEEE 802.11无线局域网的代名词。同时，将接入点（Access Point，AP）称为无线基站（base station）或无线热点（hot spot），将多个无线热点覆盖的区域称为热区（hot zone）。

接入无线局域网的节点一般称为无线主机（wireless host）。无线主机可以是移动的，也可以是固定的；可以是台式计算机、笔记本计算机，也可以是智能手机、家用电器、可穿戴计算设备、智能机器人或物联网终端等。目前，无论在大学校园、宾馆、餐厅、机场、车站、体育场、购物中心，还是在火车、公交车上，随处可见“Wi-Fi”或“Wi-Fi Free”图标（如图2-1所示）。

图2-1 各种Wi-Fi标识

人们自然会提出一个问题：既然已有3G/4G/5G移动通信网，为什么还要研发无线局域网？

解释这个问题，需要理解下面两点：

1）为了维护无线通信的有序性，防止不同通信系统之间相互干扰，世界各国都要求无线电频段使用者向政府管理部门提出申请，获得批准后才可以使用特定的频段。

同时，国际电信联盟无线通信局（ITU-R）要求世界各国专门划出免予申请的工业、科学与医药的ISM频段（Industrial Scientific Medical Band），即专门将某些频段开放给工业、科学和医学机构使用。原则上，使用这些频段的用户不需要事先申请许可证，也不需要缴纳费用，只需要遵守一定的发射功率限制（一般低于1W），并且不能对其他频段造成干扰。

ISM频段在世界各国的规定并不统一。例如，美国支持使用3个ISM频段（902～928MHz、2.4～2.484GHz及5.725～5.85GHz），而欧洲将902～928MHz的部分子频段分配给GSM通信。目前，2.4GHz是世界各国共同认可的ISM频段。因此，无线局域网（IEEE 802.11b/IEEE 802.11g）、蓝牙、ZigBee等无线网络均可工作在2.4GHz频段。

表2-1给出了ITU-R指定的ISM频段。

表2-1 ISM频段分配

（续）

2）蜂窝移动通信不使用ISM频段。电信运营商为了获得移动通信网服务资质，需要向无线电管理委员会申请有偿使用无线频谱并为此花费大笔资金，因此移动通信网不可能提供免费的服务，必然要采用收费的商业运营模式。而Wi-Fi恰恰选用了免于申请和付费的ISM频段，因此它成为广大网民以移动方式免费接入互联网的基础设施。

目前，已出现了一批无线互联网接入服务提供商（WISP），它们通过无线局域网方式接入互联网，为用户提供服务。在很多农村的网络基础设施建设中，采用“光缆到村、无线到户”的方式，通过Wi-Fi为农民提供方便、快捷、低费用的宽带入户方式，从而有效地推进了农村与边远地区的信息化建设。