未来无线千兆网技术前瞻
802.11n的标准认证才尘埃落定，电子电气工程师协会(IEEE)就已经开始着手下一代标准的制定工作。到2012年底，一个新的千兆无线Wi-Fi标准—802.11ac/ad就将展现在我们面前。届时，无线Wi-Fi也将继有线之后跨入千兆时代。
一直以来，无线网络技术(Wi-Fi)和标准前进的步伐就从未停止过。从1999年802.11a诞生开始，到刚刚获得正式批准的802.11n，每一次的进步都是有目共睹的。新的创新总是会时不时地出现：有的是来自供应商辅助技术的改进；有的是来自测试Wi-Fi产品的行业机构的灵感；有的则来自于802.11技术本身的不断完善。这些进步看起来需要花费很长的时间，但是它们还是在用户翘首以盼更好的网络连接的等待中，一个一个地实现了。那在802.11n之后，下一代无线Wi-Fi标准会是谁呢？
IEEE 802.11规范官方时间表
有人说是802.11s Mesh，也有人说是802.11u。但是，无论是802.11s Mesh ，还是802.11u，都不可能完全充当802.11n的替代者角色，多只能算是802.11无线标准的一个扩展，它们的作用是充实802.11无线标准的肌肉，为无线终替代有线打基础(关于802.11s Mesh无线标准我们已在本刊2010年1月下期做过介绍)。毕竟，从无线标准的发展来看，速度的提升是一个明显的标志。没有人会认为无线Wi-Fi的速度会终定格在300Mbps，即使是802.11n终极形态的450Mbps和600Mbps传输率在大多数人看来也不会是Wi-Fi发展的终点，这源自人们追求更高、更快的思想。IEEE也一直对有线的速度高于无线耿耿于怀。因此，在802.11n无线标准正式获得批准之后，IEEE就已经开始准备启动下一代无线标准的制定工作了。
即将发布的802.11s定义的网状架构使得无线网建立将比以前更加轻松
从IEEE 802.11官方公布的时间表来看，无线Wi-Fi的下一次大提速，也就是802.11n的继任者出现时间将会是2012年底，新标准将被命名为802.11ac。届时，无线Wi-Fi的带宽将首次突破1Gbps，达到有线千兆网的速度，这将是无线Wi-Fi发展历程上具里程碑的时刻。
802.11ac：千兆时代的先锋
实际上，从2008年的上半年起，802.11ac的制定工作就已经开始了，为此还成立了一个专门的工作组，项目名称为VHT，也就是Very High Throughput(超高吞吐量)，目标就是使无线Wi-Fi的传输速度达到1Gbps。初，该草案还准备提交给ITU(国际电信联盟)，作为IMTAdvanced(高级国际移动通信)的候选技术。
由于目标明确，草案的框架制定进展很快。但是，到2008年下半年的时候，迫于家庭无线影音视频传输的呼声越来越高，该草案被一分为二：802.11ac和802.11ad。前者主要面向WLAN(无线局域网)市场，负责完成中短距离的无线通信，被正式确定为802.11n的继任者。而后者的定位与UWB类似，主要用于实现音视频的无线传输。为此，在2009年1月，IEEE成立了第二个无线千兆网标准制定小组，专门用来完成802.11ad草案。
尽管802.11ac的制定工作有一定的进展，但是直到2009年11月10日，IEEE才正式对802.11ac的大致框架进行了审议。按照预计，新标准草案将在2011年年底的某个时候提交审议，正式版规范则有望在2012年12月完成，也就是两年后。这中间的空档期，将由802.11n的升级版来填补。在未来的这两年时间里，802.11n将完成计划中的过渡性升级，数据传输带宽将从300Mbps逐步提升到450Mbps和600Mbps。
从已公布的802.11ac大致规划中，我们已经能够大致了解了未来无线千兆网的大致轮廓。我们不妨把它与802.11n做一个比较，看看802.11ac究竟带来了哪些不同。
什么是UWB？
UWB技术是Ultra Wideband(超宽带无线技术)的简称，是一种与无线Wi-Fi技术不同的无线通信技术，与3G蜂窝技术有点类似。区别在于，传统的无线通信技术所使用的通信载波是连续的，而UWB则是不连续的。它可以在很短时间内发出密集的能量脉冲，传输大量信息。这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个微秒长，脉冲可以覆盖非常广泛的区域。脉冲的发送时间根据一种复杂的编码而改变。
具有2.4GHz数传通道的Ubi7022 UWB模块，可以使无线传输速率轻松达到1Gbps
超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率密度低、系统复杂度低，能提供数厘米级的定位精度等优点，尤其适用于室内等密集多设备场所的高速无线接入。
802.11ac与802.11n的同与不同
从核心技术来看，802.11a c是在802.11a无线Wi-Fi标准之上建立起来的，包括将使用802.11a的5GHz频段。不过在通道的设置上，802.11ac将沿用802.11n的MIMO(多进多出)技术，为它的传输速率达到1Gbps打下基础。
802.11ac每个通道的工作频率将由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大约10％的实际频率调制效率提升，终理论传输速度将由802.11n高的600Mbps跃升至1Gbps。当然，实际传输率可能在300Mbps～400Mbps之间，接近目前802.11n实际传输率的3倍(目前802.11n无线路由器的实际传输率为75Mbps～150Mbps之间)，完全足以在一条信道上同时传输多路压缩视频流。
此外，802.11ac还将向后兼容802.11全系列现有和即将发布的所有标准和规范，包括即将发布的802.11s无线网状架构以及802.11u等。安全性方面，它将完全遵循802.11i安全标准的所有内容，使得无线Wi-Fi能够在安全性方面达到企业级用户的需求。根据802.11a c的实现目标，未来802.11ac将可以帮助企业或家庭实现无缝漫游，并且在漫游过程中能支持Wi-Fi产品相应的安全、管理以及诊断等应用。
802.11ad—真正的高清音视频无线传输标准
不过，面对多路高清视频和无损音频超过1Gbps的码率的要求，802.11ac也可能无能为力。为此，802.11ad被提了出来，它将被用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。
为了实现更高的无线传输速率，802.11ad抛弃了拥挤的2.4GHz和5GHz频段，而是使用高频载波的60GHz频谱。由于60GHz频谱在大多数国家(包括在美国)有大段的频率可供使用，因此802.11ad可以在MIMO技术的支持下实现多信道的同时传输，而每个信道的传输带宽都将超过1Gbps。在整合802.11s和802.11z的基础上，它完全可以用来实现设备之间的文件传输和数据同步，速度将比第二代蓝牙技术快1000倍以上。当然，它主要的用途还是用来实现高清信号的传输。
但是，802.11ad也面临技术上的限制。例如，60GHz载波的穿透力很差，而且在空气中信号衰减很厉害，其传输距离、信号覆盖范围都大受到影响，这使得它的有效连接只能局限在一个很小的范围内。在理想的状态下，802.11ad适合被用来作为房间内各个设备之间高速无线传输的通道。
另外，目前打算使用60GHz频段的还不只Wi-Fi联盟一家，无线高清(Wireless HD)行业组织和无线千兆联盟(WiGig)都在考虑将该频段用于自家的网络和消费电子。因此，如何制定出一个兼容并蓄、统一的行业标准还有很长的路要走，终正式的802.11ad将必然会成为一种兼容多种数据格式的无线通用技术。
802.11i打造的无线Wi-Fi企业级安全标准
众所周知，无线局域网中的WEP加密机制并不能够为无线用户提供足够的安全保护。因此，自无线局域网开始商业应用之时，安全问题就成为了限制其进一步发展的主要制约因素。为了使WLAN技术从这种被动局面中解脱出来，IEEE 802.11工作组就一直致力于制订被称为IEEE 802.11i的新一代安全标准，以增强WLAN的数据加密和认证性能，定义了RSN(Robust Security Network)的概念，并且针对WEP加密机制的各种缺陷做了多方面的改进。
IEEE 802.11i规定使用802.1x认证和密钥管理方式。在数据加密方面，802.11i定义了TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)、CCMP(Counter-Mode/CBC-MAC Protocol)和WRAP(Wireless Robust Authenticated Protocol)三种加密机制。其中，TKIP采用WEP机制里的RC4算法，可以通过在现有的设备上升级固件和驱动程序的方法达到提高WLAN安全的目的。CCMP机制基于AES(Advanced Encryption Standard)加密算法和CCM(Counter-Mode/CBC-MAC)认证方式，使得WLAN的安全程度大大提高。由于AES对硬件要求比较高，因此CCMP无法通过在现有设备的基础上进行升级实现。WRAP机制基于AES加密算法和OCB(Offset Codebook)，是一种可选的加密机制。
写在后
虽然802.11n将无线设备之间的连接速度、可靠性以及覆盖范围提升到了一个前所未有的高度，但是相对有线互联网来说还远远不够，特别是在企业级无线和无损音视频传输方面。于是，802.11ac和802.11ad应酝而生，它们将使无线首次具备与有线抗衡的实力。根据IEEE 802.11的官方路线图，截至目前，802.11无线Wi-Fi规范的总体框架已基本成型，尽管后期会有小小的修正和补充，但大体的走向已经比较明朗了。它将继有线互联网之后，成为互联网时代的又一次新的革命。
当然，现在认为无线将完全替代有线的结论还为时过早，但是无线作为有线骨干网的一个补充却是显而易见的事实。在有线不能达到的区域可以通过无线来实现覆盖，家里的电器也可以完全通过无线来实现网络连接(如果通过有线，仅仅线缆的数量就让人头痛)，高清无损音视频信号的传输也完全可以通过无线来实现。不要觉得很虚幻，这些都是实实在在的两年后将要实现的技术，让我们一起期待这一天能早点来临吧。
