为什么人类还没有创造出人造重力?

为什么人类还没有创造出人造重力?,第1张

创造人造重力的问题在整个太空 探索 的 历史 中一直很重要,特别是因为它的创造原理早已为人类所知。

康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基首次证实并计算了人工重力(人工重力)。这是开发用于星际飞行的轨道站和飞行器的先决条件。

在他的作品中提到了人工重力:在“大地和天空的梦想”一书(1895)和故事“离开地球”(1920)中。


根据齐奥尔科夫斯基的想法,人造重力应该在一个围绕其轴旋转的环形空间站中产生。

并且对此有明确的证实,因为任何物体在惯性参考系中旋转的过程中都会产生惯性力,惯性力的总和通常称为“离心力”。离心力作用在物体上,将它们“压”到旋转体的外围,从而产生万有引力的作用。

实际上,这就是创造人造重力的全部秘诀,它已为人所知 100 多年。

大家都坐过旋转木马吗?


但是我们推迟了这个非常可行的想法的实施。通过引力波的干涉,或者通过改变希格斯场的密度来实现人工引力是一回事(今天人类做不到,虽然理论上可以证明它是正确的),而创造一个完全不同的东西是另一回事。有条件的“顶”,这很简单到丢人的地步,但这将有助于在近地轨道上舒适地度过时光,而不会遭受长期停留在零重力的后果的风险。很多人不明白问题是什么。

而事实是——什么?

确实计划在地球轨道上进行人造重力实验。谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫亲自处理了这个问题,他在飞往火星的项目中特别注意了这一点。

到 1964 年底,准备了整个实验室的技术说明,并在 1966 年制造了必要的组件和组件。一项在地球轨道上产生人造重力的实验的准备工作已经开始。

在东方号飞船上,它应该结合运载火箭的飞机来研究产生人造重力的方法。


然而,与许多其他计划一样,科罗廖夫的过早去世并没有让这些计划成为现实。

但地面实验仍在继续:在旋转室 MVK-1 的帮助下,进行了实验以研究旋转环境对人类的影响,该实验始于 1960 年代。


第一代“MVK-1”离心机


然后一个更宏大的实验“轨道”开始了,在此期间,整个生活隔间安装在一个 20 m 臂长的离心机上,专为两个人设计,他们将在那里度过长达 35 天。

离心机的设计使得它不需要停下来补充供应品。科学家可以随时访问受试者,阅读并进行实验。该研究于 1965 年至 1973 年进行。

“轨道”离心机参数。


然而,进行这样的工作并不是为了创造人造重力的效果,这一切都已经很清楚了,而是为了研究重力对人类 健康 的身心影响。

实验清楚地表明,在旋转环境中发现一个人会导致前庭器官出现晕动病效应。在高转速下,晕动病的临床形式开始发展,结果一个人失去协调能力并变得无行为能力。首先,我们的前庭器官受到影响。

Orbit 实验提供了许多有价值的信息,这些信息涉及持续旋转对人们的幸福感、 健康 、表现和各种心理重点
(例如,彼此之间的互动)的影响。

也就是说,我们可以使用基础来证明和创建船舶和车站,由于整个结构的旋转,将在其中实现人工重力。然而,考虑到创建轨道离心机的类似物所需的能源消耗和工程解决方案,很明显,今天这在结构上是不可能的,因为现代空间工程还没有达到将如此复杂的动态结构发射或建造到轨道的水平

但这并不妨碍各种公司玩弄不了解问题本质的投资者的感情。例如,美国Orbital Assembly公司宣布,到2028年将建造一座可容纳400人的人造重力轨道旅馆。


下一代离心机 Jupiter-2 就是为了解决这个问题而设计的。

装置“Jupiter-2”出现在 1989 年。它是一个直径46米、高22米的金属圆柱体,为两个主体同时活跃而舒适的住宿创造了条件。

该装置证实了轨道实验中获得的结果,即人的 健康 取决于离心机的旋转频率,而不是它在旋转过程中描述的半径。

例如,几乎没有人能够承受超过 12 rpm 的转速。这对一个人来说真是一种折磨。即使对于大约 9 rpm 的旋转速度或多或少的耐受性,也有必要采取广泛的药理程序和药物,但这通常无济于事。

在 6 rpm 在这速度下,受过训练的受试者已经可以在几个小时内适应这些条件,然后在这样的环境中待上几天。

当速度超过 4 转/分时,一个人的表现和整体 健康 状况开始急剧恶化。

安装“Jupiter-2”。


这些实验的结果是,发现了处于异常条件下的人体的另一个特征。我们正在谈论重力大小的差异,当脚通常比头部受到更强烈的吸引时。所以很明显,为了模拟地球的重力,在零重力下重力的作用方向应该沿着身体的纵轴从头到腿。

正是人体的这个位置产生了血液的静水压力,类似于站在地球上的人所经历的压力。因此,为了尽量减少失重对身体的负面影响,即使身体直径相对较小,也可以使用离心机作为预防性治疗。

为使旋转中的人不受任何影响,且其在太空中的身心状态与地面状态无法区分,要求旋转速度小于 4 rpm 且全身重力差最大不超过 3%。

这需要增加整个结构的半径。这些是结构上的大动态载荷。今天,只有在地球上才能制造出这样的结构;在太空中,即使是缓慢旋转的小直径离心机,在技术上也很难制造出来。

模拟地球存在条件和类似重力的结构必须具有以下特征:直径 - 412 米,旋转速度 - 208 rpm。

当然,要在很长一段时间内创造出这样的东西是不可能的。最有可能的是,当第一个具有类似于地球重力的人造重力空间站开始在太空建造时,月球上已经有几个基地和数以千计的殖民者。

TsF-18 离心机允许在重力和方向调节的条件下对宇航员进行生理研究和训练,并在此帮助下创造人工重力条件。


零重力条件对人体 健康 危害太大,同程飞往火星对人体 健康 构成过大危险,会使大部分机组人员在火星重力条件下丧失行动能力。如果我们在这里还加上背景宇宙辐射,或船体本身的感应二次辐射,那么通常我们会面临致命的风险。


是的,今天我们无法在地球轨道上创建一个人造重力站,至少部分模拟地球条件。但是很有可能进行所谓的重力疗法,因此宇航员将能够最大限度地减少失重的有害影响。

新一代俄罗斯短半径离心机。


自 2014 年以来,已开始对改进后的短半径离心机进行新的测试。

自 2012 年以来,RSC Energia 一直致力于开发带有短半径机载离心机的充气模块技术。2016 年,所有必要的材料都得到了认证,外壳的碎片被制造出来并被加工出来,模块的全尺寸模型被创建和测试。

自 2016 年以来,作为国际空间站美国部分的一部分,已经测试了类似的充气模块“BEAM”。


并非所有工作都已完成:截至 2021 年,需要创建独立悬架,以抑制外层空间的振动。

不过,工作正在进行中,新的国家空间站“ROSS”将已经配备了人工重力模块。这甚至是合乎逻辑的,因为苏联和俄罗斯的经验和设计解决方案在研究系统和人工重力对人类的影响方面大大超过了世界的发展。

先说两个应用例子:\x0d\1、手机竖着放和横着放,屏幕跟着转换,这是重力感应器在起作用。\x0d\2、安卓手机可以安装谷歌星空地图,手机处于联网状态且允许使用位置,开启后谷歌星空后,向着天空画8字,这时候手机里的星空地图与你所处位置的星空一样。转动方向,星空跟着转动,上下变换角度,星空跟着变换角度。------这些是陀螺仪(应用在手机里的一般是三轴陀螺仪)在起作用。\x0d\关于陀螺仪和三轴陀螺仪,在百度百科里都有。\x0d\手机重力感应器在百科里还没有。简单说一下:\x0d\利用压电效应实现,一片重力块和压电晶体做成一个重力感应模块,手机方向不同,重力块作用于不同方向的压电晶体上的力不同,输出电压信号不同,从而判断手机的方向。

yooooo,题主好啊。

题主的题干,其实有些问题。

Zigbee是物联网的一种协议,与wifi并列。

而esp8266是一种wifi芯片,这我简单说说zigbee和wifi两种协议的特点吧,网上其实有很多写得很好,我摘抄一下:

ZigBee/WiFi/蓝牙?谁更适合智能家居

2014-12-24 08:58 [编辑:nicolelee]in分享

智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一,而今年随着蓝牙40技术的推出,其低功耗,低成本,传输速率快的特点让更多的人选择了蓝牙方案开发智能家居,让智能家居这个市场形成了蓝牙,WiFi,ZigBee三足鼎立的一个局面。本文主要针对三种方案的原理,技术特点及优缺点作出了一个对比并以此展望了智能家居市场的未来。
1 ZigBee (紫峰协议)  
ZigBee简介 
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的简称,它来源于蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是通过飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,而ZigBee协议的方式特点与其类似便更名为ZigBee。ZigBee主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备,其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。
ZigBee的主要优点如下:


1 功耗低       
对比Bluetooth与WiFi,在相同的电量下(两节五号电池)可支持设备使用六个月至两年左右的时间,而Bluetooth只能工作几周,WiFi仅能工作几小时。     
2 成本低     
ZigBee专利费免收,传输速率较小且协议简单,大大降低了ZigBee设备的成本。    
3 掉线率低     
由于ZigBee的避免碰撞机制,且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙,使得在数据传输时不会发生竞争和冲突;可自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系,接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输,使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了,几乎可以认为是不会掉线的。   
4 组网能力强        
ZigBee的组网能力超群,建立的网络每个有60,000个节点。     
   
5 安全保密           
ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件,并集成了IEEE 802154的安全元素。

6 灵活的工作频段
2.4 GHz,868 MHz及915 MHz的使用频段均为免执照频段。     
   
ZigBee的缺点如下: 


1 传播距离近         
若在不适用功率放大器的情况下,一般ZigBee的有效传播距离一般在10m——75m,主要还是适用于一些小型的区域,例如家庭和办公场所。但若在牺牲掉其低掉线率的优点的前提下,以节点模块作为接收端也作为发射端,便可实现较长距离的信息传输。     
   
2 数据信息传输速率低          
处于2.4 GHz的频段时,ZigBee也只有250 Kb/s的传播速度,而且这单单是链路上的速率且不包含帧头开销、信道竞争、应答和重传,去除掉这些后实际可应用的速率会低于100 Kb/s,在多个节点运行多个应用时速率还要被他们分享掉。   
   
3 会有延时性         
ZigBee在随机接入MAC层的同时不支持时分复用的信道接入方式,因此在支持一些实时的应用时会因为发送多跳和冲突会产生延时。

ZigBee/WiFi/蓝牙?谁更适合智能家居

2014-12-24 08:58 [编辑:nicolelee]in分享

智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一,而今年随着蓝牙40技术的推出,其低功耗,低成本,传输速率快的特点让更多的人选择了蓝牙方案开发智能家居,让智能家居这个市场形成了蓝牙,WiFi,ZigBee三足鼎立的一个局面。本文主要针对三种方案的原理,技术特点及优缺点作出了一个对比并以此展望了智能家居市场的未来。
1 ZigBee (紫峰协议)  
ZigBee简介 
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的简称,它来源于蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是通过飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,而ZigBee协议的方式特点与其类似便更名为ZigBee。ZigBee主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备,其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。
ZigBee的主要优点如下:     
1 功耗低       
对比Bluetooth与WiFi,在相同的电量下(两节五号电池)可支持设备使用六个月至两年左右的时间,而Bluetooth只能工作几周,WiFi仅能工作几小时。     
2 成本低     
ZigBee专利费免收,传输速率较小且协议简单,大大降低了ZigBee设备的成本。    
3 掉线率低     
由于ZigBee的避免碰撞机制,且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙,使得在数据传输时不会发生竞争和冲突;可自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系,接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输,使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了,几乎可以认为是不会掉线的。   
4 组网能力强        
ZigBee的组网能力超群,建立的网络每个有60,000个节点。     
   
5 安全保密           
ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件,并集成了IEEE 802154的安全元素。

6 灵活的工作频段
2.4 GHz,868 MHz及915 MHz的使用频段均为免执照频段。     
   
ZigBee的缺点如下:    
1 传播距离近         
若在不适用功率放大器的情况下,一般ZigBee的有效传播距离一般在10m——75m,主要还是适用于一些小型的区域,例如家庭和办公场所。但若在牺牲掉其低掉线率的优点的前提下,以节点模块作为接收端也作为发射端,便可实现较长距离的信息传输。     
   
2 数据信息传输速率低          
处于2.4 GHz的频段时,ZigBee也只有250 Kb/s的传播速度,而且这单单是链路上的速率且不包含帧头开销、信道竞争、应答和重传,去除掉这些后实际可应用的速率会低于100 Kb/s,在多个节点运行多个应用时速率还要被他们分享掉。   
   
3 会有延时性         
ZigBee在随机接入MAC层的同时不支持时分复用的信道接入方式,因此在支持一些实时的应用时会因为发送多跳和冲突会产生延时。
ZigBee的具体应用       
ZigBee的问世已经有很长一段时间,但是由于传输速率且目前电子设备中配置其模块的比例几乎为零,在2010年前几乎没有什么出名的具体应用。在LED火热的这几年,人们发现ZigBee适用于灯光照明系统,智能家居系统这种不需要传输速率很快的系统。最近还有应用在无线定位系统中并在具体的项目上得到了实施。
2 Bluetooth(蓝牙协议)   
蓝牙简介  
蓝牙协议是由爱立信公司创造并于1999年5月20日与其他业界领先开发商一同制定了蓝牙技术标准,最终将此种无线通信技术命名为蓝牙。蓝牙技术是一种可使电子设备在10~100 m的空间范围内建立网络连接并进行数据传输或者语音通话的无线通信技术。
蓝牙发展趋势      
蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,SIG)日前宣布蓝牙40版本正式问世,且制定了技术标准并开始了认证计划。蓝牙40在保持3.0+HS高速传输技术的基础上又加入了某开发商力推的Wibree低功耗传输技术。     
   
蓝牙40是IEEE 802.15.1传统蓝牙,IEEE 802.11物理层和MAC层以及Wibree三者的结合体,已和大家传统认识中只适用于WPAN的蓝牙有着天壤之别,在未来几年蓝牙会持续这几年的发展趋势进入一个应用狂潮。
   
蓝牙40最大的突破和技术特点便是沿用Wibree的低功耗传输,它采用简单的GFSK调制因而有着极低的运行和待机功耗,即使只是一颗纽扣电池也可支持设备工作几年以上。     
   
蓝牙40的网络拓扑与ZigBee的星形拓扑相比来得简单且传输速率是ZigBee的几倍以上,在传输距离上相对NFC又有较大优势,加之其在手机与音频领域的广泛应用,作为一个问世不久的新技术,它对ZigBee和NFC的威胁力度却不容忽视,未来发展不可限量。
蓝牙的优点如下:
1 功耗低且传输速率快     
蓝牙的短数据封包特性是其低功耗技术特点的根本,传输速率可达到1Mb/s,且所有连接均采用先进的嗅探性次额定功能模式以实现超低的负载循环。     
   
2 建立连接的时间短       
蓝牙用应用程序打开到建立连接只需要短短的3ms,同时能以数毫秒的传输速度完成经认可的数据传递后并立即关闭连接。     
   
3 稳定性好       
蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环(CRC),能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。

4 安全度高         
CCM的AES-128完全加密技术为数据封包提供高度加密性及认证度。     
   
蓝牙的缺点如下: 
1 数据传输的大小受限
高速跳频使得蓝牙传输信息时有极高的安全性但同时也限制了蓝牙传输过程中数据包不可能太大。即使在所谓的高保真蓝牙耳机中高低频部分也是会被严重压缩的。
2 设备连接数量少
相对于Wifi与ZigBee,蓝牙连接设备能力确实较差,理论上可连接8台设备,实际上也就只能做到6——7个设备连接。
3 蓝牙设备的单一连接性
假设我用A手机连接了一个蓝牙设备,那么B手机是连接不上它的,一定要我与此蓝牙设备之间的握手协议断开B手机才能连接上它。
蓝牙应用         
从最初的蓝牙传输数据使得蓝牙技术在手机上广泛运用,再到后来蓝牙耳机和蓝牙无线鼠标的风靡,再到时下最流行的蓝牙智能家居系统,蓝牙对人们生活产生的便利不言而喻。凭借着其在电子产品中的高配置比,人们对蓝牙新产品的接受程度会高于ZigBee,NFC等产品。电子窗帘,吸尘器机器人,抽油烟机,智能穿戴产品,低功耗的蓝牙40将有更大的应用市场。     
WiFi(无线保真协议)
WiFi技术简介    
WiFi(Wireless Fidelity,无线保真技术)是IEEE 802.11的简称,是一种可支持数据,图像,语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术,在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。WiFi的首版于1997年问世,当时其中定义了物理层和介质访问接入控制层(MAC层)并在规定了无线局域网的基本传输介质和网络结构的同时规范了介质访问层(MAC)的特性和物理层(PHY),其中物理层采用的是FSSS(调频扩频)技术、红外技术和DSSS(直接序列扩频)技术。在1999年又新增了IEEE 802.11g和IEEE 802.11a标准进行完善。  
WiFi技术特点    
1 传输范围广 
WiFi的电波覆盖范围半径高达100 m,甚至连整栋大楼都可以覆盖,相对于半径只有15m蓝牙,优势相当明显。     
   
2 传输速度快        
高达54Mb/s的传输速率使得WiFi的用户可以随时随地接收网络,并可快速地享受到类似于网络游戏、视频点播(VOD)、远程教育、网上证券、远程医疗、视频会议等一系列宽带信息增值服务。在这飞速发展的信息时代,速度还在不断提升的WiFi必能满足社会与个人信息化发展的需求。
3 健康安全       
WiFi设备在IEEE 802.11的规定下发射功率不能超过100 mW,而实际的发射功率可能也就在60~70 mW。与类似的通信设备相比,手机发射功率约在200 mW~1 W,而手持式对讲机更是高达5 W。相对于这两者WiFi产品的辐射更小。     
   
4 普及应用度高        
现今配置WiFi的电子设备越来越多,手机、笔记本电脑、平板电脑、MP4几乎都将WiFi列入了他们的主流标准配置。
WiFi发展趋势       
前段时间WiFi技术联盟推出了WiFi Direct标准,这也表示着WiFi在上网本、智能手机、电视机、机顶盒和其他设备中的采用率不断上升的同时也开始要涉及蓝牙传统的WPAN领域。据市场调查公司In-Stat的调查数据,预计到2013年全球将新增216亿个配置WiFi模块的电子设备。


传统标配中较热门的蓝牙与红外目前只剩下蓝牙,新增的配置包括重力感应,GPS及WiFi,当中已WiFi配置比例最高。WiFi已经几乎已成为目前手机及其他类似电子设备中的标配。目前市面上的平板,笔记本电脑及智能手机几乎全部配置有WiFi模块。          
   
近日,博通无线连接集团GPS业务组市场总监David Murray表示,与竞争对手相比,博通的解决方案有更多的优势——除了利用卫星信号,还通过WiFi和基站来进行辅助定位。值得一提的是,WiFi的加入让难以接收卫星信号的室内得以实现精确定位。

简介重力感应,是指对地球的重力方向的感知,目前许多的设备上都安装有重力感应芯片。
编辑本段应用手机重力感应技术利用压电效应实现,简单来说是是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大小,来判定水平方向。硬盘重力感应技术简介重力感应装置包括感应器、处理器和控制器三个部分。感应器负责侦测存储器的状态,计算存储器的重力加速度值;处理器则对加速度值是否超出安全范围进行判断;而控制器则负责控制将磁头锁定或者释放出安全停泊区。一旦感应器侦测并经处理器判断当前的重力加速度超过安全值之后,控制器就会通过硬件控制磁头停止读写工作,并快速归位,锁定在专有的磁头停泊区。这一系列动作会在200毫秒内完成。当感应装置探测到加速度值恢复到正常值范围之后,产品才会恢复工作。
重力感应在移动存储中应用:科学实验证明,一般存储器在不通电的时候,抗震性有1000G,而通电工作之后,抗震性不足200G,非常轻微的磕碰都有可能造成磁盘坏道。因此,只有有效确保工作状态下的产品安全,才能最终确保其中的数据资料安全。
重力感应技术”,利用重力加速度原理,一旦侦测到意外,能在摔落的瞬间将磁头撤至安全停泊区,可使移动存储器安全性能提升500%以上,达到甚至超越无电状态下的抗震水平,从根本上确保了处于工作状态下的移动存储器的抗震性能,从而保证了在任何状态下的数据信息安全
苹果公司研制了第一台重力感应机型其他应用重力感应技术在其他方面也得到了应用。例如:智能电动车、游戏机、电脑等等
编辑本段原理方向感应器的实现靠的是iPhone的内置加速计。iPhone所采用的加速计是三轴加速计,分为X轴、Y轴和Z轴。这三个轴所构成的立体空间足以侦测到你在iPhone上的各种动作。在实际应用时通常是以这三个轴(或任意两个轴)所构成的角度来计算iPhone倾斜的角度,从而计算出重力加速度的值。
通过感知特定方向的惯性力总量,加速计可以测量出加速度和重力。iPhone的三轴加速计意味着它能够检测到三维空间中的运动或重力引力。因此,加速计不但可以指示握持电话的方式(或自动旋转功能),而且如果电话放在桌子上的话,还可以指示电话的正面朝上还是朝下。
加速计可以测量重力引力(g),因此当加速计返回值为10时,表示在特定方向上感知到1g如果是静止握持iPhone而没有任何动作,那么地球引力对其施加的力大约为1g如果是纵向竖直地握持iPhone,那么iPhone会检测并报告在其y轴上施加的力大约为1g。如果是以一定角度握持iPhone,那么这1g的力会分布到不同的轴上,这取决于握持iPhone的方式。当以45度角握持iPhone时,1g的力会均匀的分解到两个轴上。
正常使用时,加速计在任一轴上都不会检测到远大于1g的值。如果检测到的加速计值远大于1g,那么即可判断这是突然动作。如果摇动iPhone,那么加速计便会在一个或多个轴上检测到很大的力,如果投掷或坠落, 那么加速计便会在一个或多个轴上检测到很小的力。
wi-fi定义
无线路由器
Wi-Fi 原先是无线保真的缩写,Wi-Fi 的英文全称为wireless fidelity,读音为waifai(拼音读法,均为一声),英文音标/ˈwaɪfaɪ/, wireless [英] [ˈwaɪəlɪs] fidelity[英] [fiˈdeliti]。
在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”,实质上是一种商业认证,同时也是一种无线联网的技术,以前通过网线连接电脑,而现在则是通过无线电波来连网,常见的就是一个无线路由器,那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网,如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路,则又被称为“热点”。
编辑本段简介Wi-Fi 俗称无线宽带(中国电信将CDMA 1X/3G也称为无线宽带)wi-Fi与Wlan的区别在于WLan是无线局域网,Wi-Fi是一种技术,Wlan属于Wi-Fi。
支持Wi-Fi的手机
所谓Wi-Fi,是由一个名为“无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,WECA)的组织所发布的业界术语,中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展,以及IEEE 80211a 及IEEE 80211g等标准的出现,现在IEEE 80211 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说,要使用Wi-Fi,用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。
Wi-Fi是一种帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体的互联网技术,它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时,它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。能够访问Wi-Fi 网络的地方被称为热点。Wi-Fi或80211G在24Ghz频段工作,所支持的速度最高达54Mbps(80211N工作在24Ghz或者50Ghz,最高速度600Mbps)。另外还有两种80211空间的协议,包括(a)和(b)。它们也是公开使用的,但80211G/N在世界上最为常用。
蓝牙+wifi 无线设备
Wi-Fi 热点是通过在互联网连接上安装访问点来创建的。这个访问点将无线信号通过短程进行传输, 一般覆盖300英尺。当一台支持Wi-Fi 的设备(例如Pocket PC)遇到一个热点时,这个设备可以用无线方式连接到那个网络。大部分网点都位于供大众访问的地方,例如机场、咖啡店、旅馆、书店以及校园等等。许多家庭和办公室也拥有Wi-Fi 网络。虽然有些热点是免费的,但是大部分稳定的公共Wi-Fi 网络是由私人互联网服务提供商(ISP)提供的,因此会在用户连接到互联网时收取一定费用。
全称Wireless Fidelity。80211b有时也被错误地标为Wi-Fi,实际上Wi-Fi是无线局域网联盟(WLANA)的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系。但是后来人们逐渐习惯用WIFI来称呼80211b协议。它的最大优点就是传输速度较高,可以达到11Mbps,另外它的有效距离也很长,同时也与已有的各种80211 DSSS设备兼容。笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的。
IEEE([美国]电子和电气工程师协会)80211b无线网络规范是IEEE 80211网络规范的扩展,最高带宽为11 Mbps,在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整为55Mbps、2Mbps和1Mbps,带宽的自动调整,有效地保障了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为:速度快,可靠性高,在开放性区域,通讯距离可达305米,在封闭性区域,通讯距离为76米到122米,方便与现有的有线以太网络
支持Wi-Fi的笔记本
整合,组网的成本更低。
Wi-Fi(WirelessFidelity,无线相容性认证)的正式名称是“IEEE80211b”,与蓝牙一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。虽然在数据安全性方面,该技术比蓝牙技术要差一些,但是在电波的覆盖范围方面则要略胜一筹。Wi-Fi的覆盖范围则可达300英尺左右(约合90米),办公室自不用说,就是在小一点的整栋大楼中也可使用。
USB无线网卡
WiFi亭
编辑本段组建
无线网络的架设
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP,如此便能以无线的模式,配合既有的有线架构来分享网络资源,架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网,也可不要AP,只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称,一般翻译为“无线访问接入点”,或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP,就像一般有线网络的Hub一般,无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用,WiFi更显优势,有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后,连接到一个AP,然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够,甚至用户的邻里得到授权后,则无需增加端口,也能以共享的方式上网。
编辑本段应用由于WiFi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的,费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页,随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用,如流媒体、网络游戏等
台式机无线网卡
功能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话(包括国际长途)、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等,再无需担心速度慢和花费高的问题。
WiFi在掌上设备上应用越来越广泛,而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同,WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率,因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。
现在WiFi的覆盖范围在国内越来越广泛了,高级宾馆、豪华住宅区、飞机场以及咖啡厅之类的区域都有WiFi接口。当我们去旅游、办公时,就可以在这些场所使用我们的掌上设备尽情网上冲浪了。
编辑本段市场Wi-Fi的规模商业化应用,在世界范围内罕见成功先例。问题集中在两个方面:一是大型运营商对这一模式的不认可;二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及,这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合,解决了运营商的互联互通、高收费、漫游性的问题,Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。
编辑本段WAPI与WIFIWIFI解禁问题再引关注
WIFI(WirelessFidelity)与蓝牙技术一样,同属于短距离无线技术,是一种网络传输标准。在日常生活中,它早已得到普遍应用,并给人们带来极大的方便:白领们在星巴克中浏览网页、记者在会议现场发回稿件、普通人在自己家中随心所欲的选择用手机或者多台笔记本电脑无线上网,这些都离不开WIFI。
但一直以来,由于工信部明令禁止支持WIFI功能的手机在国内获得入网许可,洋品牌手机要想进入中国大陆市场必须摘除WIFI模块或屏蔽该功能,成为被很多人戏称的“阉割版”手机。
“如果进入中国市场的是‘阉割版’iphone,那发布之日就是我去买水货之时。”很多一直以来对WIFI功能被禁不满的iphone拥趸们都不约而同的表达了类似观点。
想了解WIFI国内被禁的重要原因,就不得不提到另一个标准———WAPI的存在。2003年出台的WAPI标准(全名为无线局域网鉴别与保密基础结构),作为中国自主研发、拥有自主知识产权的无线局域网安全技术标准,与WIFI是两个不同协议,最大的区别是安全加密的技术不同。出于对互联网安全的考虑,中国一直强烈建议推荐WAPI作为一个独立的国际标准。国内手机的WIFI功能之所以被取消,也正因为WIFI协议并非中国大陆官方所认可。
是WAPI胜利还是WIFI变相解禁
中国本打算于2004年6月1日起强制实施WAPI标准,但遭到了英特尔等美国公司乃至美国政府的抵制,直至2009年6月WAPI首次获美、英、法等10余个国家成员的一致同意,将以独立文本形式推进为国际标准。
很多业内人士对5年前的WAPI和WIFI之争还记忆犹新。
2003年底,国家质检总局和国家标准化管理委员会发布公告,称自2004年6月1日起将开始强制实施WAPI标准。此举随即遭到了英特尔等美国公司乃至美国政府的抵制,并威胁将停止在中国开展无线业务,声称与WAPI 标准相比,西方公司更愿意采用它们自己的标准。2004年4月22日,中美两国经过谈判,当时的中国国务院副总理吴仪表示,中国同意美方提出的要求,将不强制实施WAPI标准。7月,中国向国际标准组织正式提交了WAPI提案,但之后中国的WAPI标准遇到了前所未有的阻击,WAPI标准成为国际标准一事被迫搁浅。
谁曾想,这一等就是5年,直至2009年6月,事情才又有了重大转机。中国WAPI产业联盟公开确认,在近期的国际标准组织ISO/IECJTC1/SC6会议上,WAPI首次获美、英、法等10余个国家成员的一致同意,将以独立文本形式推进为国际标准。有专家将此事件视为 “美方第一次开始履行‘推进WAPI成为国际标准’承诺的标志性事件”。
按照目前工信部的最新政策,凡是加装WAPI功能的手机可入网检测并获进网许可证,原则是这类手机在有WAPI网络时可以使用WAPI接入,而搜索不到WAPI时,则可通过WIFI进行无线网络接入,但纯WIFI手机仍不能上市。
编辑本段特点一个Wi-Fi联接点网络成员和结构站点(Station) ,网络最基本的组成部分。
拥有wifi功能的手机(3张)
基本服务单元(Basic Service Set,BSS)是网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态地联结(associate)到基本服务单元中。
分配系统(Distribution System,DS)。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介(Medium) 逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的,尽管它们物理上可能会是同一个媒介,例如同一个无线频段。
接入点(Access Point,AP)。接入点既有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能。
扩展服务单元(Extended Service Set,ESS)。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上,并非物理上的--不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。
关口(Portal) ,也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。
这儿有3种媒介,站点使用的无线的媒介,分配系统使用的媒介,以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重叠。 
IEEE80211只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。
IEEE80211没有具体定义分配系统,只是定义了分配系统应该提供的服务(Service)。整个无线局域网定义了9种服务,
5种服务属于分配系统的任务,分别为,联接(Association),结束联接(Diassociation),分配(Distribution),集成(Integration),再联接(Reassociation)。
4种服务属于站点的任务,分别为,鉴权(Authentication),结束鉴权(Deauthentication),隐私(Privacy), MAC数据传输(MSDU delivery)。
编辑本段特性无限风行,Wi-Fi也成了“巨星”。Wi-Fi可谓是“金匮铁甲”,从八个方面全面包装自己。下文分别从带宽,信号,功耗,安全,融网,个人服务,移动特性,客户端全方位为您剖析Wi-Fi的独到之处。[1]更宽的带宽虽然IEEE启动了两个项目打算将80211标准数据速率提高到千兆或几千兆,但至今也还没有形成初稿。
更实际一点的是80211n标准将数据速率提高了一个等级,可以适应不同的功能和设备,目前,所有11n无线收发装置支持两个空间数据流,发送和接收数据可以使用两个或三个天线组合,苹果最新的Wi-Fi iPod Touch就含有一颗博通(Broadcom)的无线芯片,支持11n标准。
很快将会有芯片支持三、四个数据流,数据速率可以分别达到450Mbps和600Mbps。2009年初,Quantenna通信表示它已经研制成功4x4芯片,可以承载高清数字电视信号流。
Wi-Fi设备供应商Ruckus无线的共同创始人及CTO William Kish说:“虽然不会有很多客户端设备支持4个空间流,只要正确设计访问点,将可以利用600Mbps物理层数据速率,实现高速无线骨干网。”
你可以通过80211s标准将这些高端节点连接起来,形成类似互联网的具有冗余能力的Wi-Fi网络。更强的射频信号11n中更多可选的性能特性将会出现在无线芯片中,无线客户端和无线访问点利用这些芯片可以使射频(RF)信号更具d性,稳定和可靠,换句话说更象一个电线。
无线芯片制造商Atheros公司的CTO William McFarland说:“新的11n物理层技术将使Wi-Fi功能更强大,在给定范围内数据传输速率更高,传输距离更长”。
这些性能特性包括:低密度奇偶校验码,提高纠错能力;发射波束形成,它使用来自Wi-Fi客户端的反馈,让一个访问点集中处理客户端的射频信号;空间时分组编码(STBC),它利用多重天线提高信号可靠性。
McFarland说:“如今你带着一个有Wi-Fi功能的笔记本饶建筑物一周,你会发现数据速率下降或消失,但使用STBC后,连接将会继续工作”。Wi-Fi功耗更低80211n在功耗和管理方面进行了重大创新,不仅能够延长Wi-Fi智能手机的电池寿命,还可以嵌入到其它设备中,如医疗监控设备,楼宇控制系统,实时定位跟踪标签和消费电子产品。可以不断地监测和收集数据,可基于用户的身份和位置进行个性化。
网络世界(Network World)博主Craig Mathias 写道“其它现代射频技术不能做到的,现在Wi-Fi都能做到了”。
Atheros的McFarland说:“随着企业无线局域网的建设,这些基础设施已经到位,现在只需要添加低功耗传感器就可以了”。
嵌入式Wi-Fi无线数据通信厂商首脑会议最近宣布的80211a无线通信以各种插件形式提供,让设备使用不拥挤的5GHz波段,Gainspan提供的11b/g无线设备带有一个IP软件堆栈,电力消耗非常低,一块标准电池可以运行几年,Redpine Signals提供了一个单流嵌入到11n无线通信中。改进的安全性互联网最具破坏性的影响是通过盗窃身份z明,拒绝服务攻击,侵犯隐私,刺探以及缺乏相应的信任手段对用户造成的伤害,移动网络使这一情况变得更糟,如果用户信任当前打开的Wi-Fi连接,有可能使他们遭受毁灭性的风险。
IEEE最近批准了80211w标准,它保护无线管理帧,使无线链路更好地工作,Networks公司首席分析师Matthew Gast说:“Wi-Fi客户端现在可以接收和采用‘落地网络’信息,在此之前这个信息可能是由攻破访问点的黑客利用MAC地址伪造的,11w标准切断了这种攻击”。
Aruba Network公司战略营销主管Michael Tennefoss说:“Wi-Fi将会使用基于身份的安全,在Wi-Fi网络中,安全策略与用户关联,而不是与端口关联的,这样的好处是用户可以在家,办公场所,酒店,分支机构和公共场所移动,安全性不会受到影响”。与非Wi-Fi网络的协作如果你是T-Mobile Wi-Fi用户,但你现在处于另一个运营商提供的热点范围内,那你是不能使用Wi-Fi的。在未来,你的Wi-Fi设备能够查询到“外网(其它运营商的无线网络)”服务,并可以安全地接入,你的用户身份将和你一起漫游,使你能够使用各种不同的Wi-Fi服务。
80211u标准出台后用户将会更灵活地使用无线网络,未来的 Wi-Fi为了会对外广告它们的服务,只要你服从它的条款就可以链接到它们,根据你的身份,你可以访问其它网络中所有或部分服务的子集,在紧急情况下,你可以获得最基本的连接和功能,80211u标准计划在2010年6月最后审批。自我管理的客户端Wi-Fi设备厂家已经想了许多办法使它们的设备与无线访问点更智能地结合工作,目前无线访问点自身的管理已经相当成熟,但无线客户端的管理还是空白。
如果你在访问点和客户端同时采用新的Wi-Fi管理协议,它们之间的协作会更有趣。
想象一下你的上网本Wi-Fi适配器,或Wi-Fi VoIP电话在未发送和接收无线信号,或仅共享位置数据时,可以节省电力,访问点可以将Wi-Fi语音会议重定向到一个更理想的相邻访问点上,或者重定向到一个负载较低的访问点上。Wi-Fi网络可以定位一个客户端的位置,例如,在建筑物外,或在大街上,可以基于这些数据授予客户端连接 *** 作。
80211v标准可能会在2010年7月底完成,在Wi-Fi管理方面将会有许多增强特性,它将为统计收集增加一个计数器阵列,增加电源管理,提高电池寿命,并改善位置数据支持。
Wi-Fi联盟的Wi-Fi多媒体接纳控制规范也正在处理客户端协调问题,目前该规范正在开发中,它可以让无线网络协商和管理流媒体会话,因此高清晰视频不会切断相同访问点上的Wi-Fi语音会话,Wi-Fi联盟正在考虑具体的Wi-Fi为了管理规范,主要是借用几个相关的IEEE标准,然后再增加额外的无线管理功能。改善移动性在以前的标准中缺乏RF管理,因为访问点和客户端之间,以及与相邻无线设备之间通常彼此不了解,它们只了解自己的无线电波频率,这种局限性使得想管理RF也很困难。
例如,当一个Wi-Fi手机进入某个访问点范围时,它会触发一个盲目的寻找过程,如果客户端可以询问它的访问点“你的邻居是谁,哪一个是最佳连接访问点”,这样设备和网络就可以更好地协作,与此同时,Wi-Fi访问点可以“看”到客户端的RF环境,确定弱信号或不足的覆盖面,然后采取措施优化连接。
去年发布的IEEE 80211k无线资源管理标准解决了这个问题,通过智能RF(射频)管理改善移动性,但Wi-Fi设备厂家已经实施了一系列的专有功能以应对这一挑战,Aruba 自适应无线管理技术的20版本就是一个例子。
同时,Wi-Fi联盟使用11k的某些特性构思它的语音企业认证,目标是优化大规模的,企业级Wi-Fi语音环境通话质量。Wi-Fi个人区域目前的Wi-Fi是一个端到端的连接,未来的Wi-Fi网络,你的设备无论在哪里都可以直接连接到其它客户端设备,例如搭载低功耗芯片的Ozmo设备让外围设备可以通过Wi-Fi直接连接到你的笔记本电脑。
Wi-Fi联盟最近公布的Wi-Fi Direct(WFD)项目,将让你笔记本电脑上的Wi-Fi卡绕过访问点,直接连接到无线打印机,数码相机,投影仪,传感器或等离子屏幕。作为一个行业规范,WFD将在固件中引入新的协议实现,这样就不需要对硬件做改动了。
同时,Wi-Fi访问点通过80211z标准(定于2010年7月完成)也可以变成点到点连接引擎,它将为直接连接配置提供扩展,客户端设备从一个访问点请求许可直接连接到另一个附近的客户端设备,但数据不通过访问点,客户端仍然与访问点连接,由访问点提供全套安全和管理服务。
编辑本段认证目前Wi-Fi联盟所公布的认证种类有:
WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE 80211a、80211b、80211g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序。内容包含通讯协定的验证、无线网络安全性机制的验证,以及网络传输表现与相容性测试。
WMM(Wi-Fi MultiMedia):当影音多媒体透过无线网络的传递时,要如何验证其带宽保证的机制是否正常运作在不同的无线网络装置及不同的安全性设定上是WMM测试的目的。
WMM Power Save:在影音多媒体透过无线网络的传递时,如何透过管理无线网络装置的待命时间来延长电池寿命,并且不影响其功能性,可以透过WMM Power Save的测试来验证。
WPS(Wi-Fi Protected Setup):这是一个2007年年初才发布的认证,目的是让消费者可以透过更简单的方式来设定无线网络装置,并且保证有一定的安全性。目前WPS允许透过Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication 、Contactless Token Config(NFC)的方式来设定无线网络装置。
ASD(Application Specific Device):这是针对除了无线网络存取点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络装置,例如DVD播放器、投影机、打印机等等。
CWG(Converged Wireless Group):主要是针对Wi-Fi mobile converged devices 的RF 部分测量的测试程序。


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