无线覆盖网络魔法背后的技术

在这个领域工作了这么长的时间了，可是我还是对这项技术感到惊讶的。不如设想一下，我们将信息保存在一个固定的位置，然后他会出现到另一个预期位置，两点之间完全不需要任何物理连接。从第一个水晶无线覆盖装置到现在使用的GB级系统，无线网络覆盖技术依然在发展延续。

可能有人说：有这么神奇，像魔术一样。当然，无线技术并不是什么魔法，它实际上是一些非常平常的物理原理建立的无数复杂的工程。下面就说说无线网络的工作原理。

我们首先从最基本的概念开始。我们都知道的一个物理概念是“电磁波谱”。这即是电磁波的载体，它是由一种相对较为简单的电子设备“振荡器”产生。振荡器会发出正弦波(还记得这是高中几许课讲的内容吧?)，然后我们能够调整振荡器，使它产生具有特定频率和振幅的电磁波。频率是指所生成电磁波的振荡速度，而振幅则是指电磁波的强度。这两个指标都受有关法规的限制--例如，在美国，联邦通讯委员会担任规则谁能够运用电磁频谱中哪一些频段(也称为频带)，同时规则它们的用处与运用环境。你可能也想到了，这儿触及的法律问题能够比一切底层的物理与工程设计还要复杂许多。

一旦有了正弦波，下一个任务就是将需要传输的信息编码并添加到电磁波上。这个过程称为“调制”，而它是通过改变电磁波的物理特性实现的。我们修改振幅(如AM无线电)、频率(如FM无线电)或电磁波相位，后者是指在任意指定时刻跨越360度周期它所在的位置。而且，我们还可以组合修改这些变量。例如，正交调幅就是组合使用了振幅和相位调制，它常用于卫星通信、现代wifi覆盖系统及一些蜂窝系统，如LTE。调制的技术越好，我就可以给电磁波加载越多的数据。这会产生某种形式的数据压缩，因此可以通过所谓的“频谱效率”实现更高的性能。发送这种经过调制信号的最后一步是放大信号(增加功率)，然后通过天线将它发送到空中。本系列文章后面将会用更多篇幅介绍天线--无线电中最重要的部分。

无线网络的工作原理还取决于其他因素

无线电并不只是涉及正弦波和电磁频谱。在发送信号以后，核心问题即是所谓的“无线频道”--尽人皆知，正是它将电磁波从一点传输到另一点。这即是最复杂的一步。首要，无线波的功率会随间隔快速地衰减(“平衰减”)--这意味着即便高功率信号也会削弱。因而，假定信号能够抵达并且有足够被检测的功率，另一端的接收器也必需要足够敏感，才能检查到信号。假如信号太弱，那么它就会变得像噪音。目的是让信噪比越高越好。

接下来，无线波还能够被固体(“暗影衰减”)、主信号的回声及反射(“多路径衰减”或“雷利衰减”)或有意干扰(“阻塞”，在非军事环境极少出现)或无意干扰阻挠。Wifi覆盖设备及其他运行在共享未授权频带的体系必须运用各种技能来防止遭到运行在同样未授权频带的其他并行(且合法)信号的干扰。不仅如此，这些体系还必须防止与管理部门规定的更重要的信号发生干扰。这儿防止干扰的最常用办法是运用各种形式的扩频无线电，它会将信号分散到很多不同频率的频带中，从而以牺牲频谱功率来提升可靠性。

最好的技术还未出现

可是，如果信号成功到达预期接收纳(依据统计数据，实际上无线网络在大多数应用程序中都能做到这一点)，那么这些扩大的信号就会被解调和转换回初始格式。如今大多数wifi覆盖通信都采用数字方式，这意味着我们只会发送1和0，因而我们就有能够以各种形式去改善可靠性和功能，并且这个过程也相对较为简略。到如今为止，最少现已介绍了为什么现代无线体系能够以较低的报价完成较高的功能了，例如，目前的802.11ac无线LAN商品支撑1.3 Gbps吞吐量，这似乎现已非常大了，可是将来还能够呈现更高速度的商品。而所有这些都归功于我们现已有能力根据一些简略物理原理规划和开宣布可靠且低价的数字无线体系。