您是否曾經(jīng)疑惑為什么手機能支持LTE、Wi-Fi 和藍牙無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，而平板電腦和電腦中通常只能支持Wi-Fi和藍牙？進(jìn)一步講，為什么您會(huì )知道 Wi-Fi、藍牙和 LTE 這些名稱(chēng)呢？
當無(wú)線(xiàn)數據通信技術(shù)和標準仍在繼續發(fā)展的同時(shí)，新的標準和專(zhuān)有技術(shù)（如 Zigbee）也開(kāi)始引起人們的注意。我們如何區分噪聲和真正重要的信息？下圖展示了在日常生活中發(fā)揮作用的各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，讓Cees Links帶著(zhù)我們從全局出發(fā)，一起了解無(wú)線(xiàn)通信標準的發(fā)展史吧。
無(wú)線(xiàn)數據通信技術(shù)
技術(shù)先行，三大因素相互制約無(wú)線(xiàn)電技術(shù)
目前，覆蓋范圍、數據速率和功率這三個(gè)因素比無(wú)線(xiàn)電技術(shù)更重要，而且我們在日常生活中也都遇到過(guò)，例如如下的場(chǎng)景：
當我們的手機連接至基站時(shí)，筆記本電腦連接至家中路由器時(shí)，藍牙耳機連接至手機時(shí)，必須要在設備的“覆蓋范圍之內”。我們還非常熟悉數據速率，尤其是在我們觀(guān)看視頻或聽(tīng)音樂(lè )的時(shí)候。迄今為止，Wi-Fi 在數據速率領(lǐng)域一直占據優(yōu)勢，但現在我們已經(jīng)能夠利用 LTE 和 5G 實(shí)現類(lèi)似的數據速率，雖然價(jià)格可能會(huì )很高。最后，盡管我們已經(jīng)習慣定期對手機和筆記本電腦進(jìn)行充電，但在那些令人煩心的時(shí)刻，即當我們準備使用耳機或智能腕帶等小型設備，結果發(fā)現它們沒(méi)電的那一刻，我們才會(huì )記起功耗的重要性。
這三個(gè)因素以一種有趣的方式組合在一起，如果嘗試改進(jìn)其中一個(gè)因素，另外兩個(gè)因素就必須讓路。當然，隨著(zhù)時(shí)間的推移這三者已經(jīng)實(shí)現了整體改進(jìn)，但是相互之間的關(guān)系仍未發(fā)生改變。
例如，如果您想要提高數據速率，那么您必須縮小覆蓋范圍或提高輸出功率。目前速度（數據速率）更高的 Wi-Fi 卻擁有比過(guò)去更小的覆蓋范圍，而且通常都需要使用中繼器——這是分布式 Wi-Fi 或網(wǎng)格 Wi-Fi 發(fā)展的推動(dòng)因素之一。這種關(guān)系同樣適用于 Zigbee（“低功耗 Wi-Fi”），實(shí)質(zhì)上，Zigbee 的覆蓋范圍和 Wi-Fi 一樣，數據速率也較低，但其功耗卻明顯更低，因此可實(shí)現非常長(cháng)的電池續航時(shí)間。
這種平衡局面中還存在第四種因素，而且我們在日常生活中可能很少意識到這點(diǎn)，這個(gè)因素就是頻率。更高的頻率會(huì )縮小覆蓋范圍，或要求更高功率來(lái)實(shí)現相同的覆蓋范圍。但是更高頻率具有更多帶寬的優(yōu)勢，因此可實(shí)現更高的數據速率。這說(shuō)明了為什么提高數據速率往往需要提高頻率。Wi-Fi 的最新版本都是在 60 GHz 頻段中實(shí)現的，目標是實(shí)現高達 100 Gb/s 的數據速率 (.11ay)。
對于無(wú)線(xiàn)電技術(shù)我們有很多內容可以說(shuō)，但在很大程度上，以上因素就是在手機中采用三種無(wú)線(xiàn)電的原因。
LTE 用于實(shí)現覆蓋范圍，以連接至離您小區最近的基站 ；
Wi-Fi 用于實(shí)現家中或辦公室中的連接性能 ；
藍牙則用于實(shí)現短程連接至您隨身攜帶的小型設備，如手機耳機或智能腕帶。
那么，為什么筆記本電腦和平板電腦通常只采用兩種無(wú)線(xiàn)電呢？雖然存在一個(gè)合乎邏輯的答案，但我們還必須了解一點(diǎn)歷史知識。
三種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展歷史
在相對較短的時(shí)間里，我們已經(jīng)了解了三種新技術(shù)的發(fā)展和趨同 ：
手機：通過(guò)低速數據通信的方式遠程連接我們。
無(wú)線(xiàn)電 / 電視：通過(guò)有線(xiàn)或衛星運營(yíng)商采用單向高速數據通信的方式進(jìn)行音頻 / 視頻廣播。
電腦：包括將所有事物聯(lián)系在一起的雙向高速網(wǎng)絡(luò )。所有的通信最初都是通過(guò)有線(xiàn)電纜（銅或光纖）實(shí)現， 但是隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)便利性的體現，無(wú)線(xiàn)通信開(kāi)始流行起來(lái)。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，手機、電視、筆記本和平板電腦之間的差異開(kāi)始慢慢消失。在某種程度上，它們都逐漸成為“聯(lián)網(wǎng)電腦”，但是仍擁有各自的無(wú)線(xiàn)通信標準歷史，因為它們都各自經(jīng)歷了從有線(xiàn)到無(wú)線(xiàn)技術(shù)的過(guò)渡。手機和電腦的發(fā)展更具動(dòng)態(tài)性，但是由于電視基本上是靜態(tài)（非移動(dòng)）設備，有線(xiàn) / 衛星行業(yè)大部分時(shí)間都停留在自己的有線(xiàn)世界之中。
隨著(zhù)手機變得更類(lèi)似于電腦（即智能手機），以及電腦開(kāi)始支持各種類(lèi)似于視頻和手機的通信能力，過(guò)去和目前發(fā)展的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有時(shí)候會(huì )存在矛盾，這點(diǎn)并不奇怪。
3GPP＆IEEE 802.11，不同的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準
3GPP 是當今的無(wú)線(xiàn)手機通信標準化機構，而 IEEE 802.11 則是無(wú)線(xiàn)電腦數據通信的標準化機構。3GPP 主要由手機運營(yíng)商及其政府贊助部門(mén)組成，因為運營(yíng)商最初都是政府機構（在一些國家，運營(yíng)商目前仍是政府機構）。IEEE 802.11 則在計算機行業(yè)根深蒂固，除了學(xué)術(shù)界和監管機構，IEEE 802.11 還擁有大批工程師會(huì )員，他們大部分由其雇主公司贊助。
IEEE 802.11 和 3GPP 還具有另一個(gè)根本性區別：政府贊助的 3GPP 采用許可頻譜——可在一定時(shí)間內獲得，用于提供通信服務(wù)。作為頻譜許可方，政府負責確保頻譜只能由被許可人使用；但 IEEE 802.11 卻并非如此，該標準化機構根據一組權限有限的規則制定了“無(wú)牌”頻帶（由政府撥出用于“免費使用”的頻段）領(lǐng)域適用的標準，這樣實(shí)際應用的干擾范圍停留在局部。這些頻段被稱(chēng)為 ISM（工業(yè)、科學(xué)及醫學(xué)）頻段，并可在 2、5 和 60 GHz 頻段范圍內找到。
贊助其工程師制定 IEEE 802.11 標準的公司需要強制遵守 IEEE 802.11 標準定義。（IEEE 802.11 本身并不對合規性進(jìn)行監管。）所以，這些感興趣的公司成立了一個(gè) Wi-Fi 聯(lián)盟，以便在 Wi-Fi 品牌下強制執行和推廣 IEEE 802.11 標準——毫不夸張的說(shuō)，Wi-Fi 品牌是當今最有價(jià)值的品牌之一。另一方面，3GPP 從未真正地致力于實(shí)施一個(gè)針對消費者的具有凝聚力的品牌戰略。3GPP 這樣做是有道理的，因為它是運營(yíng)商組成的利益集團，通常對市場(chǎng)具有一定的掌控力，它們從不需要像 Wi-Fi 和藍牙那樣去贏(yíng)得消費者的支持。所以，它們無(wú)需擔憂(yōu)品牌一致性問(wèn)題，只需將一整套不斷完善的標準從 GSM/GPRS 遷移至 3G、Edge、4G、LTE 以及現在的 5G，而這種遷移可能涉及一系列新的實(shí)施。
Wi-Fi 的競爭與成功
20 世紀 90 年代出現 Wi-Fi 時(shí)，“3GPP 領(lǐng)域”普遍都在問(wèn)：為什么需要 Wi-Fi ？那時(shí)，3G 標準化進(jìn)展順利并承諾實(shí)現高數據速率，而連接至或集成至筆記本電腦的 3G 調制解調器可提供無(wú)所不在的連接。那么，為什么要使用 Wi-Fi 呢？人們普遍認為，“無(wú)牌技術(shù)”遲早會(huì )消失，因為在無(wú)牌頻帶中，缺乏監管會(huì )導致性能呈螺旋形迅速下降。
當然，如今我們都知道結果截然不同。Wi-Fi 已經(jīng)找到了一種方法使其能夠在無(wú)牌 ISM 頻段中適當運行，并滿(mǎn)足室內、家中或建筑中的無(wú)線(xiàn)連接需求，而 3G 卻不具備良好的穿透性能。通過(guò)從 2.4 GHz 頻段發(fā)展到 5 GHz 頻段，Wi-Fi 可迅速提高其數據速率，并擴展其能力。此外，通過(guò)發(fā)展至 60 GHz 頻段，其數據速率和能力預計將進(jìn)一步提高。増程器技術(shù)以及最近的分布式 Wi-Fi（“Wi-Fi 網(wǎng)格”）理念亦為 Wi-Fi 迄今為止取得的成功提供了支持。
Wi-Fi 之所以能夠成功，其中一個(gè)很重要的原因就是通過(guò) 3G 實(shí)現的數據通信要求手機運營(yíng)商訂閱付費服務(wù)，并需要一個(gè)初期成本非常高的數據計劃，更不必說(shuō)漫游費用。相比之下，Wi-Fi 是免費的——或至少通過(guò)固定電話(huà)、 ISDN 和之后的 ADSL 實(shí)現的 Wi-Fi 技術(shù)增量成本比較有限。
所以現在出現了有線(xiàn)運營(yíng)商與無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商直接競爭的局面，最終推動(dòng) Wi-Fi 獲得了全球認可。由于擔心如果“過(guò)度使用”3G 技術(shù)進(jìn)行數據通信會(huì )導致語(yǔ)音服務(wù)崩潰，無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商最初不鼓勵使用 3G 技術(shù)（因而鼓勵使用 Wi-Fi），從而為 Wi-Fi 的推廣做出了貢獻。盡管 3G 實(shí)際上被設計用于語(yǔ)音通信，但通過(guò)將 3G 營(yíng)銷(xiāo)為具有數據元素，3G 支持者在這方面并未幫助到自己。
順便說(shuō)一下，這回答了為什么大多數電腦和平板電腦只有兩種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)這個(gè)問(wèn)題。由于 Wi-Fi 可實(shí)現經(jīng)濟高效的多功能網(wǎng)絡(luò )連接，所以很少將 3G 許可無(wú)線(xiàn)電（及其后繼者）集成到電腦或平板電腦中。集成式 3G 無(wú)線(xiàn)電的成本相對來(lái)說(shuō)太高。當需要移動(dòng)解決方案時(shí)，用戶(hù)過(guò)去一直會(huì )轉向 3G 軟件狗之類(lèi)的設備，而現在用戶(hù)通常會(huì )使用手機熱點(diǎn)。
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