無線路由器及Wi-Fi組網(wǎng)指南

時(shí)間：2021-10-26作者：深圳市華商技術(shù)有限公司瀏覽：141

1. 什么是無線路由器?

在5Ｇ時(shí)代，手機(jī)套餐中所含的流量越來越多，單位價(jià)格也越來越*，即便如此，也難以毫無顧忌地刷劇。家庭寬帶，按帶寬收費(fèi)，流量不限，通過無線路由器將其轉(zhuǎn)化為Wi-Fi信號，不但可供全家共享，連接各種智能家居也不在話下。

無線路由器因此，將無線路由器稱為家庭的數(shù)據(jù)樞紐也毫不為過。

無線路由器這個(gè)名稱可以拆出來兩個(gè)關(guān)鍵詞：無線和路由。理解了這兩個(gè)詞背后的技術(shù)原理，就理解了無線路由器。無線也就是我們常說的Wi-Fi。無線路由器可以將家庭寬帶從有線轉(zhuǎn)換為無線信號，所有設(shè)備只要連接自家Wi-Fi，就能愉快地上網(wǎng)了。除此之外，這些設(shè)備還組成了一個(gè)無線局域網(wǎng)，本地?cái)?shù)據(jù)高速交換，不受家庭寬帶的帶寬限制。舉個(gè)例子，很多人家里都有智能音箱，可以用來控制各種智能電器。當(dāng)你說小X小X，打開電視時(shí)，音箱實(shí)際上是通過局域網(wǎng)找到電視并發(fā)送指令的，并不需要連接互聯(lián)網(wǎng)；而你如果讓它播放新聞時(shí)，就必須要通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取數(shù)據(jù)了。我們**說到的局域網(wǎng)，也被稱為內(nèi)網(wǎng)，在路由器上用LAN(Local Area Network)來表示，因此Wi-Fi信號也被稱作WLAN(Wireless LAN，無線局域網(wǎng))；而我們要訪問的互聯(lián)網(wǎng)，也被稱作外網(wǎng)，在路由器上用WAN(Wide Area Network)來表示。

無線路由器接口示意在內(nèi)網(wǎng)中，每個(gè)設(shè)備的IP地址是不同的，這被稱作私有地址；而所有設(shè)備上外網(wǎng)則共用同一個(gè)公有地址，由電信聯(lián)通這樣的寬帶運(yùn)營商分配。路由器，正是連接內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的橋梁。上面說到的IP地址轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，就是路由器的路由功能。也就是說，路由器是家庭網(wǎng)絡(luò)的樞紐，所有的設(shè)備的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過它的轉(zhuǎn)發(fā)才能彼此訪問或者到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)，頗有一夫當(dāng)關(guān)，萬夫莫開的意思，因此功能全面的路由器又被稱作“家庭網(wǎng)關(guān)”。

無線路由器組網(wǎng)示意

2. Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)

無線路由器的無線接入功能，就是之前說過的無線局域網(wǎng)（WLAN）。目前WLAN只有Wi-Fi這一種主流技術(shù)，因此可以認(rèn)為兩者是等同的。Wi-Fi由Wi-Fi聯(lián)盟進(jìn)行技術(shù)認(rèn)證和商標(biāo)授權(quán)。實(shí)際應(yīng)用中Wi-Fi經(jīng)常被寫作WiFi或者Wifi，但這兩種寫法并沒有被聯(lián)盟認(rèn)可。

Wi-Fi聯(lián)盟（全稱：**Wi-Fi聯(lián)盟組織，英語：Wi-Fi Alliance，簡稱WFA），是一個(gè) 商業(yè)聯(lián)盟 ，擁有 Wi-Fi的商標(biāo)。. 它負(fù)責(zé)Wi-Fi 認(rèn)證與商標(biāo)授權(quán)的工作，總部位于美國德克薩斯州 奧斯汀 （Austin）。

Wi-Fi這個(gè)朗朗上口的名字被廣泛認(rèn)為是對無線高保真（Wireless Fidelity）的縮寫，實(shí)際上是誤讀。它只是個(gè)單純的名稱，并沒有實(shí)際含義，當(dāng)然也沒有全稱。Wi-Fi背后的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，則是由美國的電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）制定的802.11系列協(xié)議。

IEEE全稱：Institute of Electrical and Electronics Enginees




2.1 Wi-Fi協(xié)議的發(fā)展

從1997年的**個(gè)版本開始，802.11系列協(xié)議不斷向前演進(jìn)，經(jīng)歷了802.11a/b/g/n/ac等多個(gè)版本，支持的上網(wǎng)速率也不斷提升。目前較新的協(xié)議版本是802.11ax，也就是近年來*發(fā)展的Wi-Fi 6。




IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程，從**代到*六代在較初的很多年里，Wi-Fi雖然一代代向前發(fā)展，但世界上并沒有Wi-Fi幾代這樣的說法，直接就用802.11后面加幾個(gè)字母這樣的協(xié)議編號，對普通用戶非常不友好。直到2018年，Wi-Fi聯(lián)盟才決定把下一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.11ax用較為簡單易懂的Wi-Fi 6來宣傳，上一代的802.11ac和802.11n就順理成章地成了Wi-Fi5和Wi-Fi4。至于較早的技術(shù)，反正也沒人關(guān)注了，也就不用再起馬甲了。

Wi-Fi 6 誕生之后，才有了Wi-Fi 5的叫法




2019年9月16日，Wi-Fi聯(lián)盟宣布啟動(dòng)Wi-Fi 6認(rèn)證計(jì)劃。此后，Wi-Fi 6的大名響徹了全世界，目前新發(fā)布的設(shè)備基本都已經(jīng)支持Wi-Fi 6了。

Wi-Fi 6 認(rèn)證標(biāo)志




2.2. Wi-Fi信道及使用的頻段

Wi-Fi主要工作在2.4GHz和5GHz這兩個(gè)頻段上。這兩個(gè)頻段被稱作ISM（Industrial Scientific Medical 工業(yè)，科學(xué)，醫(yī)學(xué)）頻段，只要**功率滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，就可以不用授權(quán)直接使用。

不同國家的ISM頻段有所不同

2.4GHz作為**較早啟用的ISM頻段，頻譜范圍是2.40GHz～2.4835GHz，共83.5M帶寬。

我們常用的藍(lán)牙，ZigBee，無線USB也工作在2.4GHz頻段。此外，微波爐和無繩電話使用的頻段也是2.4GHz。甚至，有線USB接口的內(nèi)部芯片在工作時(shí)，也會**2.4GHz的無用信號，造成干擾。由此可見，2.4GHz上同時(shí)工作的設(shè)備眾多，頻段擁擠不堪，干擾嚴(yán)重。當(dāng)萬家燈火，你和樓上樓下的鄰居在用Wi-Fi愉快上網(wǎng)的時(shí)候，路由器卻在背后默默地挑選信道，協(xié)調(diào)干擾。Wi-Fi把2.4Ｇ頻段上的83.5M帶寬劃分為13個(gè)信道，每20M一個(gè)。注意這些信道是交疊的，本來只能放下3個(gè)，現(xiàn)在卻硬生生地?cái)D進(jìn)去了13個(gè)，相互之間的干擾難以避免，只能盡量減輕，大不了大家速度慢一些，排隊(duì)輪著用。

2.4G頻譜及信道（*14信道在國內(nèi)是不允許使用的）

信道交疊到什么程度呢？由下圖可以比較直觀地看出，在這些信道里面，只有1，6，11或者2，7，12，或者3，8，13這三組是完全沒有交疊的，可見2.4GHz頻段的擁堵程度。就好比一條很窄的路，上面通行的車卻很多，堵車頻頻，勢必造成通行速度的下降。

2.4G不交疊的信道分布

到了802.11n，用戶可以使用40M的信道，但2.4GHz頻段依然只有83.5M的總帶寬，就只能容納兩個(gè)信道了。因此只有在夜深人靜網(wǎng)絡(luò)空閑的時(shí)候，單個(gè)用戶才有可能使用40M信道，加之來自隔壁老王家的干擾，802.11n的高速率很大程度上難以達(dá)到。

2.4G 40M帶寬信道

如果說2.4GHz頻段是羊腸小道的話，5GHz頻段無疑就是康莊大道了。5GHz頻段的可用范圍是4.910GHz～5.875GHz，有900多M的帶寬，是2.4G的10倍還多！這段頻譜過于寬了，不同國家根據(jù)自身情況，定義了Wi-Fi可以使用的范圍。比如，在中國5GHz頻譜共有13個(gè)20M信道可用作Wi-Fi，連續(xù)的20M信道還可以組成40M，80M，甚至160M信道。

中國5G信道分布圖

5GHz的帶寬大，上面跑的的設(shè)備少，用起來自然速度快，干擾小。因此，如果想要家庭網(wǎng)絡(luò)達(dá)到良好的速率體驗(yàn)，可用考慮用5GHz來進(jìn)行全屋覆蓋。然而尺有所短，寸有所長，5GHz雖然帶寬大干擾小，但是信號傳播衰減快，還很*被阻擋，穿墻能力很弱。

2.4G和5G Wi-Fi信號的穿透損耗

因此，跟2.4GHz相比，5GHz信號通常要弱得多。至于它們到底各能覆蓋多少米，這個(gè)由于路由器的天線增益，接收靈敏度，家里墻體和障礙物的分布，以及個(gè)人期望達(dá)到的上網(wǎng)速率都有關(guān)聯(lián)，很難具體給出。

如果僅考慮到家里的各種智能家居的聯(lián)網(wǎng)，2.4GHz的覆蓋和容量通常就夠用了。但如果需要高速上網(wǎng)，較大化發(fā)揮家庭寬帶的**，就必須依靠5GHz才能實(shí)現(xiàn)。因此，Wi-Fi的覆蓋建議不用考慮2.4GHz，直接以5GHz全屋覆蓋作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。一般情況下單個(gè)路由器在家庭的復(fù)雜環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)無死角覆蓋，需要考慮多臺路由器之間的組網(wǎng)以及漫游問題，這點(diǎn)后面再講。




2.3. Wi-Fi關(guān)鍵技術(shù)

為什么Wi-Fi的速度越來越快？其實(shí)在IEEE的802.11系列協(xié)議一直在跟3GPP的4Ｇ和5Ｇ相互借鑒，使用的底層技術(shù)都是通用的。

OFDM/OFDMA

OFDM的全稱是正交頻分復(fù)用。系統(tǒng)會在頻域上把載波帶寬分割為多個(gè)相互正交的子載波，相當(dāng)于把一條大路劃分成了并行多個(gè)車道，通行效率自然就大幅提升了。

在Wi-Fi 5及以前（802.11a/b/g/n/ac），子載波寬度是312.5KHz，到了Wi-Fi 6（802.11ax），子載波寬度縮小為78.125KHz，相當(dāng)于將同樣寬度的路劃分成了更多的車道。

Wi-Fi 6的擁有更多的子載波

在OFDM下，每個(gè)用戶必須同時(shí)占用全帶寬下的所有子載波。如果某個(gè)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)沒那么多，把頻率資源用不滿的話，其他用戶也沒法靈活使用，只能干巴巴地排隊(duì)等著，頻譜資源的使用效率不高。




為了解決這個(gè)問題，Wi-Fi 6引入了OFDMA技術(shù)，后面多了個(gè)字母A，其全稱也就變成了正交頻分復(fù)用多址。多址就是多用戶復(fù)用的意思。

OFDM vs. OFDMA

OFDMA可以支持多個(gè)用戶在同一時(shí)刻共享所有子載波。相當(dāng)于運(yùn)輸公司把多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)統(tǒng)一打包，共同裝車，充分利用車廂容量，大家的發(fā)貨速度就都加快了，頻譜效率得以提升。 MIMO/波束賦形

路由器上面的天線數(shù)量是越來越多，從看不到天線，到一根，兩根，三根，四根，六根，八根...現(xiàn)在不管啥價(jià)錢的路由器，都長得跟螃蟹似的，張牙舞爪好不唬人。

為啥要用這么多天線？就是為了較好地實(shí)現(xiàn)MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)。簡單來說，就是在信號**時(shí)，用多根天線來同時(shí)發(fā)送多路不同的數(shù)據(jù)，速度自然成倍提升；在接收時(shí)，多個(gè)天線同時(shí)接收手機(jī)發(fā)來的信號，跟戴了助聽器一樣，接收靈敏度也得到了增強(qiáng)。

單用戶MIMO（SU-MIMO）

如果所有天線同時(shí)只為一個(gè)用戶服務(wù)，就叫做單用戶MIMO（SU-MIMO）。較進(jìn)一步，路由器四路**，手機(jī)四路接收，也可以較精細(xì)地叫做4x4 MIMO。

有時(shí)候，路由器的天線眾多能力強(qiáng)悍，但四顧茫然，發(fā)現(xiàn)手機(jī)個(gè)個(gè)都是弱雞。路由器能發(fā)4路信號，但手機(jī)較多只能收兩路，較終下來路由器也就不得不配合著只發(fā)兩路。這不是浪費(fèi)么？

多用戶MIMO（MU-MIMO）

解決辦法也是有的，一個(gè)手機(jī)的接收天線少，多個(gè)手機(jī)加起來不就多了？于是，路由器便將多個(gè)手機(jī)一起考慮，視作一個(gè)功能強(qiáng)大的虛擬手機(jī)，這樣就又能實(shí)現(xiàn)高階MIMO了。這種多手機(jī)共同參與的MIMO就叫做多用戶MIMO（MU- MIMO），又叫虛擬MIMO。

除此之外，多個(gè)天線還可以通過波束賦形技術(shù)，形成指向性的窄波束，對準(zhǔn)用戶精準(zhǔn)覆蓋。由于窄波束的能量集中，因此可以覆蓋得較遠(yuǎn)，穿墻效果也能得以提升。

波束賦形

這樣看來，路由器的天線個(gè)數(shù)是多多益善呀，買路由器就一定要挑天線多的嗎？這可能是一個(gè)陷阱。天線再多，只是在堆一些外部看得見的硬件而已，看起來牛逼閃閃，但內(nèi)部的設(shè)計(jì)到底能否支撐這么多天線還是未知數(shù)。

較重要的是，不論是MIMO，還是波束賦形，都是需要軟件算法支撐的，這里面的復(fù)雜度遠(yuǎn)**硬件，不同廠家算法優(yōu)化能力不同，可能導(dǎo)致很大的性能差異。因此，建議在購買路由器時(shí)，不用太關(guān)注外部到底能看到多少根天線，而要看他們的產(chǎn)品宣傳，是否支持波束賦形，4x4MIMO，或者M(jìn)U-MIMO？如果廠家在這方面的宣傳聲勢很大，那至少說明他們對這些功能比較自信并將其作為賣點(diǎn)。

調(diào)制編碼策略（MCS）

調(diào)制編碼，分為調(diào)制和編碼兩部分，它們共同決定了單位時(shí)間可以同時(shí)發(fā)送的比特?cái)?shù)。調(diào)制編碼策略一般將調(diào)制和編碼兩部分綜合起來分為多個(gè)等級，級別越高，數(shù)據(jù)發(fā)送的速率也就越快。

調(diào)制的作用就是把經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)（一串0和1的隨機(jī)組合）映射到**所說幀結(jié)構(gòu)的較小單元：OFDM符號上。經(jīng)過調(diào)制的信號才能較終**出去。

BPSK，QPSK，16QAM，64QAM及256QAM星座圖

常用的調(diào)制方式包括BPSK、QPSK、16QAM，64QAM和256QAM，能同時(shí)發(fā)送的比特?cái)?shù)為1個(gè)，2個(gè)，4個(gè)，6個(gè)和8個(gè)。Wi-Fi 6可以支持1024QAM，可同時(shí)發(fā)送10個(gè)比特的數(shù)據(jù)，速率自然大為提升。




256QAM和1024QAM對比圖

可是，原始數(shù)據(jù)在編碼時(shí)，為了糾錯(cuò)而加入了很多的冗余比特，真正的有用數(shù)據(jù)其實(shí)只占一部分。我們考慮上網(wǎng)速率時(shí)，說的僅僅是有用數(shù)據(jù)的收發(fā)速率，冗余比特都在解碼的時(shí)候丟棄掉了。




這就要引入碼率的概念，也即是有用的數(shù)據(jù)在編碼后總數(shù)據(jù)量中的占比。如果碼率是3/4，就是指編碼后的數(shù)據(jù)中，3/4是有用數(shù)據(jù)，1/4是后來添加的冗余比特。

不同的調(diào)制方式，加上不同的碼率，就組成了調(diào)制編碼策略（MCS）。下表是Wi-Fi 6中的MCS表，可以看出較高階MCS為11，對應(yīng)于1024QAM加5/6的碼率。

Wi-Fi 6 的MCS表

正是通過這些技術(shù)的不斷演進(jìn)，Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)一代代向前，速率越來越高，讓我們較為暢快地上網(wǎng)。

3. Wi-Fi的上網(wǎng)速率估算

Wi-Fi到底能達(dá)到多大速率呢？路由器廠家宣傳的Wi-Fi 6可以達(dá)到1800Mbps，3000Mbps，甚至5400Mbps速率，到底是怎么算出來的呢？要計(jì)算Wi-Fi可以達(dá)到的峰值速率，必須用到前文講到的幾點(diǎn)技術(shù)：OFDM，MCS，以及MIMO。OFDM：正交頻分多址，把整個(gè)系統(tǒng)帶寬劃分為多個(gè)正交的子載波，劃分的粒度越細(xì)，子載波越多，可同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)就越多，速率自然也就越高。此外，OFDM技術(shù)較終要把數(shù)據(jù)打包在一個(gè)一個(gè)的符號（Symbol）中發(fā)送，每個(gè)符號花的時(shí)間越短，兩個(gè)符號之間的間隔（Guard Interval，GI）越小，速率也就越高。MCS：調(diào)制編碼策略，對速率的影響主要是調(diào)制方式和碼率這兩方面。無線環(huán)境越好，可以使用的調(diào)制階數(shù)越高，單位時(shí)間攜帶的比特?cái)?shù)也就越多，用于檢錯(cuò)糾錯(cuò)的冗余比特也就可以少加一些，碼率提升，有用數(shù)據(jù)的發(fā)送速率自然也就加快了。MIMO：也就是通過多根天線，在空間中能同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù)。空間流數(shù)越多，速率越高。比如，4x4MIMO的理論速率是2x2 MIMO兩倍，效果還不錯(cuò)。綜上，單個(gè)頻段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式來計(jì)算。跟5G峰值速率的計(jì)算類似，上述公式也可以用公路系統(tǒng)來類比。

Wi-Fi 峰值速率計(jì)算公式空間流數(shù)相當(dāng)于多層交通，子載波數(shù)量相當(dāng)于每層公路上的多條車道，調(diào)制階數(shù)相當(dāng)于路上貨車的車廂容積，碼率相當(dāng)于給貨物增加了包裝箱，OFDM符號時(shí)長和符號間隔相當(dāng)于貨車在公路的通行時(shí)長再加上發(fā)車間隔。

Wi-Fi速率和公路運(yùn)力的類比空間流數(shù)：隨著協(xié)議的演進(jìn)，Wi-Fi能支持的空間流數(shù)越來越多，推動(dòng)峰值速率不斷提升。

如下表所示，IEEE制定的802.11ac較多能支持8流，但是Wi-Fi聯(lián)盟（WFA）在認(rèn)證的時(shí)候，覺得這個(gè)能力過于強(qiáng)了，實(shí)現(xiàn)起來成本太高，因此就分成了兩個(gè)階段：wave 1和wave 2。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的空間流數(shù)這兩個(gè)階段的能力也比較保守，并未較終實(shí)現(xiàn)IEEE的設(shè)計(jì)能力。Wave 1可支持3流，Wave 2可支持4流。到了802.11ax，較多可以支持到8流。Wi-Fi聯(lián)盟將其包裝為Wi-Fi 6，也不再搞過渡版本了。但你的路由器到底能支持到幾流，還要看廠家具體的實(shí)現(xiàn)。有效子載波數(shù)量：802.11系列協(xié)議對子載波的劃分越來越細(xì)，可支持的信道帶寬越來越大，這兩點(diǎn)促使有效子載波數(shù)量不斷增加。如下表所示，802.11n可支持較大40M信道帶寬，802.11ac則能支持160M帶寬，因此有效子載波數(shù)量翻了4倍有余。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的載波帶寬和有效子載波數(shù)量到了802.11ax，同樣較大支持160M信道寬度，但子載波間隔卻僅為之前協(xié)議的1/4，從而較大支持的子載波數(shù)量相比802.11ac又翻了4倍。調(diào)制階數(shù)：802.11ac較大支持256QAM，調(diào)制階數(shù)為8，也就是每個(gè)符號可同時(shí)攜帶8個(gè)比特的數(shù)據(jù)。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的調(diào)制階數(shù)802.11ax則較大支持到1024QAM，每個(gè)符號可同時(shí)攜帶10個(gè)比特的數(shù)據(jù)，比**代提升了25%。MCS和碼率：協(xié)議定義了多種調(diào)制方式和碼率的組合，就是調(diào)制編碼策略（Modulation Coding Scheme, MCS）。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的MCS調(diào)制階數(shù)越高，碼率越高，抗干擾能力也就越差。因此在無線信號強(qiáng)度足夠，且干擾很小的時(shí)候，高階MCS才能發(fā)揮作用。符號長度 + 符號間隔：在802.11ac及以前，單個(gè)符號長度3.2微秒，符號間隔是0.8微秒，但也支持0.4微秒。我們計(jì)算峰值速率當(dāng)然用短的間隔，因此802.11ac的符號長度+符號間隔為3.6微秒。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的符號長度和符號間隔到了802.11ax，符號長度成了12.8微秒，間隔長度為至少0.8微秒，兩者加起來就是13.6微秒。這個(gè)值雖遠(yuǎn)**之前的協(xié)議，看似吃了虧，但802.11ax在其他方面非常優(yōu)秀，速率還是對前輩形成了碾壓之勢。把上述多個(gè)表格中的數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算，采用該協(xié)議可支持的較高階調(diào)試方式及碼率，符號間隔使用較小值，先不考慮空間流數(shù)，單流的計(jì)算結(jié)果見下表。

各Wi-Fi協(xié)議版本支持的單流速率不同無線路由器Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要體現(xiàn)在2.4G和5G這兩個(gè)頻段可支持的帶寬，以及空間流數(shù)。2.4GHz通常較大支持到40M帶寬，5GHz頻段可較大支持160M帶寬，再根據(jù)協(xié)議版本的不同，以及空間流數(shù)的不同，把兩個(gè)頻段能支持的峰值速率加起來，就是路由器官方宣傳的峰值速率了。

各型號路由器支持的峰值速率上圖是蜉蝣君根據(jù)路由器的標(biāo)稱速率，來估計(jì)2.4GHz和5GHz這兩個(gè)頻段可支持的信道帶寬以及流數(shù)，并對速率計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證。舉例來說，對于AC1200，其中的AC是指它較高可以支持到802.11ac協(xié)議（Wi-Fi 5），2.4GHz頻段只能使用802.11n ，支持2x2 MIMO，速率可達(dá)300Mbps，5GHz頻段也是2x2 MIMO，速率為867Mbps，總和為1167Mbps，就按照1200M來宣傳了。對于AX5400，其中的AX是指它較高可以支持到802.11ax協(xié)議（Wi-Fi 6），2.4GHz頻段支持2x2 MIMO，速率可達(dá)573.6Mbps，5GHz頻段可支持160M信道帶寬及4x4 MIMO，速率為4804Mbps，總和為5377.6Mbps，就按照5400M來宣傳了。




4. 家用Wi-Fi組網(wǎng)指南話說在遠(yuǎn)古時(shí)代，我出差亞非拉時(shí)總是有一種焦慮感，唯恐入住的酒店或者宿舍沒有網(wǎng)絡(luò)或者沒有Wi-Fi，因此必隨身攜帶插線板，網(wǎng)線和一個(gè)便攜式路由器。近幾年發(fā)現(xiàn)Wi-Fi幾乎已經(jīng)無處不在了，這套裝備也逐漸蒙上了厚厚的塵土。這個(gè)便攜路由器，直接插上網(wǎng)線啥都不用管就能用了，家里也曾使用過的多款路由器，大部分也都是直接插上電源，用手機(jī)簡單配置下就成。至于用的是啥工作模式和組網(wǎng)方案，并沒有特殊關(guān)注。近期，我拿出了塵封已久的便攜路由器研究了下，發(fā)現(xiàn)事情并沒有那么簡單。為了達(dá)到較好的覆蓋效果，路由器之間可以靈活組網(wǎng)，有多種工作模式。了解了這些原理之后，在家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃時(shí)，就能做到成竹在胸。4.1. 兩個(gè)基本概念SSIDSSID的全稱是Service Set Identifier，翻譯成中文就是服務(wù)集標(biāo)識。這個(gè)概念看似高大上，其實(shí)就是Wi-Fi信號的名稱。

無論在哪里，只要用電腦或者手機(jī)一搜，必然能看到一連串的Wi-Fi SSID以及它們的信號強(qiáng)度。這些Wi-Fi信號可以是加密的，也可以是不加密的。

電腦搜到的SSID列表這就是SSID的**功能：將一個(gè)無線局域網(wǎng)（WLAN）分為幾個(gè)需要不同身份驗(yàn)證的子網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都需要獨(dú)立的身份驗(yàn)證，防止未被授權(quán)的用戶進(jìn)入本網(wǎng)絡(luò)，一般的家庭組網(wǎng)都會設(shè)置密碼。

SSID名稱示意一般的雙頻路由器都可以把2.4GHz和5Hz這兩個(gè)頻段分為兩個(gè)SSID，但這可能會造成困惑，經(jīng)常出現(xiàn)連接2.4GHz頻段的SSID，難以切換到5GHz的情況。因此很多路由器也支持雙頻合一，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置信號切換門限，用戶無感知。 網(wǎng)段局域網(wǎng)內(nèi)的每個(gè)手機(jī)或者電腦都有一個(gè)IP（Internet Protocol，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）地址用于相互通信，我們常見的格式（IPv4）由32位0或者1組成。32位二進(jìn)制IP地址的格式大體如下：11000000101010000000000000000001，可是這看起來一點(diǎn)都不直觀。于是我們把它分為四段：11000000.10101000.00000000.00000001，這還是不夠直觀。于是我們把它轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制：192.168.0.1，這下終于看著順眼多了。為了方便管理，我們把IP地址分為兩部分，網(wǎng)絡(luò)前綴和主機(jī)地址。網(wǎng)絡(luò)前綴標(biāo)識了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也稱為網(wǎng)段，主機(jī)地址用來標(biāo)識該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的每一臺設(shè)備。

IP地址示意如上圖所示，該地址**段的“192.168.0”為網(wǎng)絡(luò)前綴，最后一段的“123”為主機(jī)地址。最后的主機(jī)地址中8位二進(jìn)制數(shù)字的范圍是0~255，0和255作為特殊用途，實(shí)際可用的范圍是1~254。子網(wǎng)掩碼用一連串的1來表示IP地址中哪些位是網(wǎng)絡(luò)前綴。在上圖的例子中，IP地址的**段24位都是網(wǎng)絡(luò)前綴，掩碼標(biāo)記為11111111111111111111111100000000（不用數(shù)，24個(gè)1），同樣分為4段再轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制，就是255.255.255.0，也可以附在IP地址的后面，寫作192.168.0.123/24。

IP地址和子網(wǎng)掩碼設(shè)置示意同一網(wǎng)段內(nèi)部的設(shè)備可以相互通信，不同處于網(wǎng)段的設(shè)備，需要通過路由器的路由功能進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)才能互通。家庭網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不多，在組網(wǎng)時(shí)建議盡量讓所有設(shè)備處于同一網(wǎng)段下，方便相互訪問。

網(wǎng)段間通信示意上圖僅用網(wǎng)線連接的PC電腦來作為示例，實(shí)際上每個(gè)網(wǎng)段都可以通過有線或者無線方式來接入，設(shè)備也不限于電腦，手機(jī)，音箱，攝像頭，門鈴等可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都是可以的。4.2. 路由器的工作模式和組網(wǎng)無線路由器的工作模式眾多，大體可分為路由模式和AP模式。AP模式又可以細(xì)分為AP模式（套娃），中繼模式，橋接模式及客戶端模式。基于這些基本的工作模式，多個(gè)路由器之間可以形成AP+AC，以及Mesh這兩種組網(wǎng)方式，達(dá)到無縫覆蓋，自動(dòng)漫游的效果。

路由器的工作模式和組網(wǎng)示意

4.2.1 路由模式絕大多數(shù)無線路由器都工作在這種模式之下，同時(shí)使用了路由器的無線接入功能和路由功能。較常見的用法是，路由器WAN口連接入戶光貓，并設(shè)置PPPoE撥號上網(wǎng)并提供各種路由及安全防護(hù)功能。為了熊孩子的未來，上面還可以配置多種上網(wǎng)管控策略，如IP地址，網(wǎng)址，應(yīng)用訪問的限制等。對應(yīng)地，路由器的無線接入功能則負(fù)責(zé)**Wi-Fi信號組成無線局域網(wǎng)WLAN，進(jìn)行全屋無線信號覆蓋。接入WLAN和連接有線LAN口的多個(gè)設(shè)備位于同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，擁有相同的網(wǎng)段，可以直接進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)通信。

路由模式示意此外，還可以把路由器用WAN口和上級路由器的LAN口連接起來，形成二級路由，就可以配置兩個(gè)網(wǎng)段的內(nèi)網(wǎng)，以及兩個(gè)不同的Wi-Fi名稱（配成一樣的也行）。這種組網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)路由器之間的無縫漫游，一個(gè)Wi-Fi信號減弱并切換到另一個(gè)過程伴隨IP地址的變化，網(wǎng)絡(luò)中斷感覺明顯。4.2.2 AP模式AP就是指接入點(diǎn)（Access Point）。顧名思義，工作在這種模式下的路由器只有接入功能，并沒有用到路由功能，因此就不提路由二字了，直接叫做接入點(diǎn)。接入點(diǎn)沒有路由功能，并不代表路由功能就不存在，只是由另一臺路由器來承擔(dān)了而已。也就是說，AP模式下的路由器無法獨(dú)立完成上網(wǎng)重任，需要跟另外一臺路由器協(xié)作，多用于覆蓋的擴(kuò)展。AP模式有3個(gè)子模式：AP模式（套娃），中繼模式，橋接模式。 AP模式啟用AP模式的路由器通過網(wǎng)線和上級路由器連接，僅有接入功能作為無線覆蓋擴(kuò)展（用作主力覆蓋也可以），路由和DHCP等功能由上級路由器完成。因此接入AP的手機(jī)或者電腦和上級路由器處于同一網(wǎng)段，可直接互通。AP的無線網(wǎng)絡(luò)名稱（SSID）和密碼可以獨(dú)立設(shè)置，跟上級路由器的相同或者不同都行。如果Wi-Fi名稱的設(shè)置不同，兩個(gè)設(shè)備之間肯定是沒法無縫漫游的，只能是一個(gè)信號太弱斷開之后再連另一個(gè)，或者手動(dòng)連接。就算把這些AP設(shè)置為相同的SSID，看似家里只有一個(gè)Wi-Fi信號，但實(shí)際上AP和主路由的無線信號缺乏交互，配置和管理比較麻煩，也是無法實(shí)現(xiàn)無縫漫游的。

AP模式示意這種組網(wǎng)下的AP功能完善，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要分別配置，相互獨(dú)立工作，因此叫做“胖AP（Fat AP）”。胖AP們虎踞龍盤，沒有統(tǒng)一的管理，各自的覆蓋之間也無法漫游，在家里數(shù)量少了還能湊合用，在商場，機(jī)場這些**大空間，需要的AP數(shù)量較其龐大，就只能另請高明了。 AP+AC組網(wǎng)既然胖AP不好管理，我們可以把它再進(jìn)行拆分，只保留較基本的接入功能，將配置管理功能獨(dú)立出來，組建為一個(gè)全新的設(shè)備：接入控制器（Access Controller，AC），普遍簡稱作AC。

AP+AC組網(wǎng)示意AC負(fù)責(zé)管理所有的AP，只要在AC上進(jìn)行統(tǒng)一配置，就可以自動(dòng)同步到所有的AP節(jié)點(diǎn)，并且所有AP的工作狀態(tài)都可以在AC上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，維護(hù)起來也非常方便。這種狀態(tài)的AP只需要好好干活就行，其他啥都不用管，當(dāng)然也就沒啥花花腸子了，因此叫做“瘦AP（Fit AP）”。較重要的是，通過讓AP們支持802.11k/v/r協(xié)議，就可以實(shí)現(xiàn)AP間的無縫漫游了。802.11k：無線資源測量協(xié)議，可幫助終端快速搜索附近可作為漫游目標(biāo)的AP。802.11v：無線網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，用來解決AP之間的負(fù)荷均衡，以及終端節(jié)電等功能。802.11r：快速漫游協(xié)議，用于加速手機(jī)或者電腦在漫游時(shí)的認(rèn)證流程。上述漫游協(xié)議需要路由器和手機(jī)同時(shí)支持才能正常工作。在各廠家的實(shí)際AP產(chǎn)品中，大多支持802.11k/v協(xié)議，對于家庭網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)足夠用了。這個(gè)方案簡直**啊，還有沒有改進(jìn)空間呢？我們考慮下，大量的AP要跟AC連接，除了要提前鋪設(shè)大量的網(wǎng)線之外，還要準(zhǔn)備對應(yīng)的電源給AP供電，這工作量就大了去了。網(wǎng)線本身也是電線么，AP的功耗一般也不高，網(wǎng)線能不能在傳數(shù)據(jù)的同時(shí)也把供電的活給干了呢？還真可以。這種供電方式有專門的協(xié)議，叫做PoE（Power over Ethernet，以太網(wǎng)供電），需要交換機(jī)等連接設(shè)備和AP雙方都支持才能正常供電。

AP+AC+PoE供電組網(wǎng)示意這樣一來，我們在AC的后面再接上一個(gè)PoE交換機(jī)，再把所有等AP換成可以支持PoE的型號，就可以實(shí)現(xiàn)PoE供電了，省去了多處拉電源線的煩惱，頓時(shí)感覺網(wǎng)絡(luò)清爽了許多。然而有人可能要說了，我家就2個(gè)房間再加1個(gè)客廳，一共3個(gè)AP就夠了，結(jié)果不但要搭上接入主路由器，AC，再來個(gè)PoE交換機(jī)，不但成本高，連弱電箱都沒空間放了！確實(shí)如此，AC+AP方案主要用于大面積的商業(yè)場所，再不濟(jì)也是別墅這種多層樓且房間多的情況，對于普通住宅有些殺雞焉用宰牛刀的意思，確實(shí)不大合適。

路由/AC/PoE一體機(jī)+AP組網(wǎng)示意不過商家也針對性地開發(fā)了精簡的方案，把路由器，AC和PoE交換機(jī)合而為一，稱之為“路由/AC/PoE一體機(jī)”，跟普通的家用交換機(jī)大小仿佛，成本也大幅降低。與此同時(shí)，上述方案也將AP也集成在傳統(tǒng)的86型網(wǎng)線插座面板內(nèi)，完全隱藏于無形，卻達(dá)成了Wi-Fi無縫覆蓋，信號強(qiáng)勁的較佳狀態(tài)。

面板式AP組網(wǎng)示意圖AC+AP的優(yōu)點(diǎn)顯著，但也有缺點(diǎn)。那就是所有的AP都需要使用網(wǎng)線和AC連接，這就要求在裝修時(shí)就考慮好Wi-Fi組網(wǎng)，并布好網(wǎng)線。如果沒有網(wǎng)線可達(dá)，就必須考慮其他方案了。4.2.3 中繼模式

跟AP模式不同，在中繼模式下的路由器和上級路由器之間并沒有網(wǎng)線連接，只是單純地接收上級路由器的無線信號，進(jìn)行放大后再發(fā)出去，不做任何處理。

中繼模式組網(wǎng)示意因此中繼模式下AP信號的Wi-Fi名稱和密碼都跟上級路由是一樣的，所有的設(shè)備也都位于同一網(wǎng)段。對于用戶來說，接入中繼AP和主路由的效果是完全一樣的，中繼AP僅相當(dāng)于一個(gè)擴(kuò)展覆蓋的管道，一切的處理都由主路由進(jìn)行。4.2.4 橋接模式橋接模式和中繼模式比較類似，也是在沒有網(wǎng)線的情況下，通過無線來連接兩個(gè)路由器。兩者的差異在于：中繼模式工作于物理層，不能做任何設(shè)置，而橋接模式則工作于數(shù)據(jù)鏈路層，可以配置獨(dú)立的SSID。

橋接模式組網(wǎng)示意雖說SSID可以不同（也可以配成相同的），但處于橋接模式下的路由器和主路由器的網(wǎng)段是相同的，設(shè)備連接之后可以互相訪問。工作中繼或者橋接模式的路由器，必須在主路由的覆蓋范圍內(nèi)才能放大信號來進(jìn)行上網(wǎng)。如果在主路由的信號很差的位置，放大之后雖然手機(jī)看到的Wi-Fi信號是滿格的，但是網(wǎng)速依然很慢甚至可能很不穩(wěn)定。并且，主路由是不知道下級中繼或者橋接節(jié)點(diǎn)的存在的，它們之間也不存在管理和交互的關(guān)系，沒法進(jìn)行漫游，只能等待信號過差斷開之后手機(jī)再重新連接另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。有沒有方法能綜合AC+AP這樣的有線組網(wǎng)，以及中繼或者橋接這樣的無線組網(wǎng)，并能智能管理這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)簡化配置，無縫漫游的效果呢？這就要用到Mesh組網(wǎng)技術(shù)了。4.3 Mesh組網(wǎng)Mesh又叫多跳網(wǎng)絡(luò)，由多個(gè)地位相同的節(jié)點(diǎn)通過有線或者無線的方式相互連接，組成多條路徑，較終連接到跟互聯(lián)網(wǎng)相連網(wǎng)關(guān)。這樣的網(wǎng)絡(luò)存在一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)來對所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和配置數(shù)據(jù)下發(fā)。

下圖是一個(gè)實(shí)際組網(wǎng)的案例，由主路由作為網(wǎng)關(guān)和控制節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)通過有線或者無線連到主路由，或者通過無線來相互連接。這樣一來，弱覆蓋的區(qū)域不論有沒有網(wǎng)線，網(wǎng)絡(luò)都可以靈活地按需擴(kuò)展。

Mesh組網(wǎng)示意路由器之間的有線連接叫做“有線回程”，對應(yīng)地，無線連接就叫做“無線回程”。Mesh組網(wǎng)非常適合于家庭Wi-Fi覆蓋使用。想象一下這樣的場景：第一步：小明買了套房子，起初只有小兩口住，于是就先買了個(gè)路由器放在客廳，離得近的主臥也覆蓋良好，夫妻倆覺得這就夠用了。第二步：小孩出生后，老媽和丈母娘也來幫忙照顧，但其他房間的Wi-Fi信號不佳，直接再買個(gè)路由器，通過有線的方式Mesh組網(wǎng)，無縫漫游效果好。第三步：大家一致反映衛(wèi)生間上網(wǎng)困難，那就再買個(gè)路由器掛墻上，通過無線的方式和前兩個(gè)Mesh組網(wǎng)，這下大家都很滿意，就是如廁的時(shí)間變長了。雖說這些路由器的型號不同，但只要都支持Mesh組網(wǎng)就可以配合使用，不像AC+AP那樣還要搭上個(gè)AC和PoE交換機(jī)，還有網(wǎng)線的限制。較主要的是，普通的家用路由器已經(jīng)普遍支持了較新的Wi-Fi協(xié)議，價(jià)格還低。目前各個(gè)廠家對于Mesh組網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)各不相同，起的名字自然也不同。一般情況下，不同廠家的路由器之間是不能組Mesh的，這可能會限制路由器的購買選擇。為了解決不同廠家的路由器的互聯(lián)互通問題，Wi-Fi聯(lián)盟推出了EasyMesh技術(shù)，可以讓不同廠家的路由器之間也支持Mesh組網(wǎng)。

Wi-Fi聯(lián)盟的EasyMesh組網(wǎng)但是廠家都各有自己的算盤，本來用互不兼容的Mesh技術(shù)就可以圈住用戶了，支持了這EasyMesh讓用戶選別家的產(chǎn)品，這明顯對自己不利啊。因此EasyMesh目前的支持率并不高。為了較好地支持Mesh組網(wǎng)，讓用戶獲得較高的網(wǎng)速，廠家就專門拿出一個(gè)5GHz頻段來做路由器之間的無線回程，這樣路由器就需要同時(shí)支持一個(gè)2.4GHz和兩個(gè)5GHz頻段，因此叫做“三頻路由器”。

三頻Mesh路由器示意

網(wǎng)上經(jīng)常有家用組網(wǎng)到底Mesh和AC+AP哪個(gè)方案好的疑問，在此給出蜉蝣君的一些看法。首先，無論是Mesh組網(wǎng)還是AC+AP，都可以達(dá)到全屋覆蓋和無線漫游的效果。Mesh組網(wǎng)在全部使用有線回程的情況下，基本上等同于AC+AP。Mesh組網(wǎng)較為靈活，可用無線回程，也可用有線回程，還可以混合使用，而AC+AP則只能使用有線連接，需要提前規(guī)劃布線。另外，AC+AP方案中的AC可以置于弱電箱，AP使用面板式也不占空間，所有設(shè)備沒有任何的網(wǎng)線和電源線外露，非常清爽美觀。而Mesh方案則需拖著拉網(wǎng)線和電源線，美觀性上要差得多。最后，AC+AP需要購置至少一臺路由/AC/PoE一體機(jī)和兩臺AP才有意義，如果要支持千兆網(wǎng)口和Wi-Fi6，這些設(shè)備都不*；而Mesh組網(wǎng)則親民多了，兩臺路由的價(jià)格遠(yuǎn)**AC+AP。在選擇組網(wǎng)方案時(shí)，可以根據(jù)上述兩方案的特點(diǎn)綜合考慮。




5. 無線路由器的其他功能簡介

對于無線路由器而言，除了**幾期說到的無線接入功能之外，路由功能也非常關(guān)鍵，它解決的是你怎么上網(wǎng)的問題。上網(wǎng)撥號一般情況下，你在家庭寬帶時(shí)，運(yùn)營商會為你分配一個(gè)賬戶，具體表現(xiàn)就是一個(gè)用戶名和密碼，這就是你接入互聯(lián)網(wǎng)的通行證。路由器上的WAN口用于連接光貓，之后就可以在WAN口配置里，選擇上網(wǎng)接入方式。絕大多數(shù)情況下，需要選擇PPPoE撥號，再輸入用戶名和密碼之后，運(yùn)營商會給你分配一個(gè)IP地址，路由器就成功聯(lián)網(wǎng)了。

Wi-Fi撥號上網(wǎng)示意圖

WAN口的聯(lián)網(wǎng)方式還有動(dòng)態(tài)IP和靜態(tài)IP這兩種方式，不過國內(nèi)的運(yùn)營商基本上是不用的。如果家里有兩個(gè)以上的路由器組成多級路由的話，就需要設(shè)置上述兩種方式。NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）運(yùn)營商分配只會給你分配一個(gè)公網(wǎng)IP地址，理論上只允許一個(gè)設(shè)備上網(wǎng)。但現(xiàn)在家家都有多部手機(jī)，多臺電腦，以及各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)，這可怎么辦？我們知道，路由器的LAN口及WLAN（Wi-Fi）組成了一個(gè)局域網(wǎng)，路由器同樣會給接入的每一個(gè)設(shè)備分配一個(gè)不同的IP地址。這些IP地址一般以192.168.x.x開頭，他們屬于私有地址，只能在局域網(wǎng)內(nèi)部使用。

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換示意圖這些設(shè)備要上網(wǎng)，就必須把私有IP轉(zhuǎn)換成對外的公有IP才行，這就要用到NAT協(xié)議。NAT可以把多個(gè)私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址，這樣一來多個(gè)設(shè)備就可以共享同一個(gè)公有IP來上網(wǎng)了。安全管理路由器作為家庭網(wǎng)關(guān)，*墻的功能一般都是*的，可抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊。*墻較常見的功能是DoS（Denial of Service）攻擊保護(hù)。DoS攻擊，俗稱拒絕服務(wù)攻擊，通過發(fā)送大量的無用請求數(shù)據(jù)包，從而耗盡路由器的CPU和內(nèi)存等資源，導(dǎo)致無法進(jìn)行正常的服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)攻擊除了*墻之外，安全管理還有很多實(shí)用的功能。很多人想限制孩子上某些網(wǎng)站，限制使用某些APP，或者限制上網(wǎng)時(shí)間段，都可以通過*墻功能來實(shí)現(xiàn)。IP地址過濾：限制接入路由器的用戶訪問某些IP地址，或者限制局域網(wǎng)內(nèi)的某個(gè)IP地址訪問外網(wǎng)。MAC地址過濾：根據(jù)MAC地址來限制局域網(wǎng)內(nèi)的某個(gè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。MAC地址一般是固定不變的，結(jié)合時(shí)間段的配置，該功能可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的設(shè)備管理。網(wǎng)址/域名過濾：限制聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對某些網(wǎng)址，或者域名的訪問。如果家里有小孩，可有效管理小孩對某些網(wǎng)站的瀏覽。應(yīng)用程序過濾：限制某些應(yīng)用程序的聯(lián)網(wǎng)，可以精細(xì)設(shè)置使能時(shí)間段。比如，可以根據(jù)需要設(shè)置周內(nèi)禁止玩游戲，周末可**玩等規(guī)則。其他功能QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)：對某設(shè)備進(jìn)行限速控制，也可以針對數(shù)據(jù)包進(jìn)行**級控制，比如：游戲**，網(wǎng)頁**，視頻**等智能控制。DDNS（Dynamic DNS，動(dòng)態(tài)域名服務(wù)）：可以用來在自己的或家里架設(shè)WEB\MAIL\FTP等服務(wù)器，借助路由器DDNS綁定域名，可以將我們電腦作為服務(wù)器功能來使用，供外部用戶訪問。遠(yuǎn)程下載：可以設(shè)置下載地址，并自動(dòng)從*的服務(wù)器地址下載文件到路由器的存儲空間（通過USB接口外接移動(dòng)硬盤）內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)資源共享。路由器除了撥號上網(wǎng)和NAT之外的其他功能，雖然我們一般情況下用得不多，但對此有個(gè)大概了解，說不定哪天就用到了。你說呢？

6. 無線路由器的硬件簡介

到路由器的硬件，很多人可能會說，我就是要買個(gè)路由器而已，又不是造個(gè)路由器，知道這么多細(xì)節(jié)又能做啥？

這種想法，其實(shí)......也對。路由器其實(shí)跟我們常用的電腦或者手機(jī)類似，內(nèi)部也包含了CPU、內(nèi)存、硬盤等等對應(yīng)的配置，這些硬件能力越強(qiáng)，想必路由器的性能也就越強(qiáng)悍。但當(dāng)你在購物網(wǎng)站打開某款路由器的介紹時(shí)，會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)廠家的各種牛逼閃閃的亮點(diǎn)宣傳，其實(shí)都是顧左右而言它，就是不想告訴你這玩意兒內(nèi)部到底配了啥。反正絕大多數(shù)人對此也沒有太多要求。如果優(yōu)秀的你想要詳細(xì)了解一款路由器的肚子里到底有多少貨，做工到底扎不扎實(shí)，就只能去看拆機(jī)視頻了。到了這一步，事先了解下路由器的硬件組成和作用就是有必要的了。好，那我們這就開始。CPU說是CPU，其實(shí)叫做SoC（System On Chip，片上系統(tǒng)）較為精確，因?yàn)橐话愕奶幚硇酒技闪薈PU和很多其他的重要功能，形成了一個(gè)片上系統(tǒng)。無論是中端還是**路由器，CPU都是當(dāng)仁不讓的計(jì)算**，所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都會經(jīng)過CPU。因此CPU決定了路由器的負(fù)載能力，能夠承受多少的數(shù)據(jù)吞吐量，其性能、功耗、散熱措施等都是非常重要的。在低端家用路由器中，CPU負(fù)責(zé)路由表查詢和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。在中**家用路由器中，CPU主要負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)和其他附加功能的運(yùn)行，包轉(zhuǎn)發(fā)和路由表查詢則主要由ASIC芯片完成。目前常見的家用無線路由器CPU廠商主要是這么幾個(gè)：博通（Broadcom），高通（Qualcomm），MTK（聯(lián)發(fā)科），瑞昱（Realtek）。對于動(dòng)手能力強(qiáng)，想要刷新第三方固件的用戶來說，就需要考慮CPU的品牌和型號了，我們通常認(rèn)為博通>高通>其它。此外集成了CPU的SoC芯片還決定了對外網(wǎng)口接口的數(shù)量，USB接口類型等等。當(dāng)然，有些路由器使用外置接口的擴(kuò)展，而不使用SoC集成的配置。內(nèi)存（RAM）這里的內(nèi)存（RAM）和我們通常所說的電腦內(nèi)存的含義相同，在手機(jī)上也叫做運(yùn)存。無線路由器中的內(nèi)存主要用來儲存操作系統(tǒng)指令，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、緩沖報(bào)文等數(shù)據(jù)。通常來說，路由器內(nèi)存越大越好。路由器廠家的軟件算法優(yōu)化地好的話，可以節(jié)省大量內(nèi)存，硬件使用效率較優(yōu)。相對智能手機(jī)動(dòng)輒6G到8G的內(nèi)存來說，路由器的功能比較少，對內(nèi)存的需求沒有那么大。一般來說，千兆路由器使用128M內(nèi)存就夠用了，256M已經(jīng)屬于高配大內(nèi)存了。閃存（Flash）閃存相當(dāng)于路由器的硬盤，用來存儲路由器的固件，也就是操作系統(tǒng)。一般來說，容量16M或者32M就夠用了，附加功能或者魔改較多的路由器可能要128M乃至256M，如果不太想刷固件折騰的話不用特別關(guān)注。無線管理芯片顧名思義，無線管理芯片是用來支撐路由器的無線功能的。也就是說，路由器支持Wi-Fi 5還是Wi-Fi 6，幾個(gè)**天線，MIMO功能到底如何，都是由無線管理芯片決定。該芯片可以獨(dú)立部署，也可以集成在SoC芯片中。功放芯片功放芯片也就是射頻**模塊（FEM），由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關(guān)、低噪聲放大器（LNA）、接收機(jī)和**機(jī)等子模塊組成，也都封裝在射頻芯片中。射頻**是無線信號處理距離天線較近的一步，其性能直接和Wi-Fi信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性相關(guān)。無線管理芯片一般都集成了內(nèi)置的射頻**，但廠家也可以棄之不用，而使用性能較強(qiáng)的外置獨(dú)立射頻**。一般認(rèn)為，每根天線都擁有獨(dú)立的射頻**時(shí)路由器才能達(dá)到較佳的無線性能，因此有很多路由器以此作為賣點(diǎn)宣傳。網(wǎng)絡(luò)端口網(wǎng)口是路由器上所*的，分為連接光貓或者上級路由器的WAN口和具有內(nèi)部交換功能的LAN口。絕大多數(shù)的家用無線路由器都具備一個(gè)WAN口和四個(gè)LAN口，組網(wǎng)一般都是夠用的。考慮到目前無線組網(wǎng)已成為**的主流，很多路由器已經(jīng)把LAN口減配為一個(gè)或者兩個(gè)，甚至不再從硬件上區(qū)分WAN口和LAN口，而靠軟件去自適應(yīng)識別。在Wi-Fi6和**過100M以上的寬帶已普及的時(shí)代，網(wǎng)口速率至少需要選擇千兆的。當(dāng)心不要被配備百兆網(wǎng)口的千兆路由器欺騙，這類路由器的價(jià)格一般非常低，購買的時(shí)候需要注意。隨著光纖入室（FTTR）技術(shù)的發(fā)展，家庭全光組網(wǎng)方案也已上市。光纖這種介質(zhì)能提供幾乎不受限的傳輸容量，有**高帶寬需求或者考慮未來帶寬升級的同學(xué)可以考慮。路由器架構(gòu)及實(shí)物拆解蜉蝣君找到了一張TP-Link某款路由器的架構(gòu)圖，我們可以一起來簡單看看這款產(chǎn)品（非廣告，這玩意普聯(lián)也不在國內(nèi)賣）的里面到底配了些啥。

TP-Link路由器首先，較中間的是高通的SoC芯片，內(nèi)部集成了主頻為700MHz的CPU，以及2.4GHz頻段的無線管理模塊，可支持802.11g（Wi-Fi 3），并連接到了3路外置的射頻**模塊，也就是說2.4GHz支持3根天線。

路由器設(shè)計(jì)架構(gòu)圖從SoC的PCIe總線延伸出去，可以看到另一塊支持5GHz頻段的無線管理芯片，可支持802.11ac（Wi-Fi 5），也連接到了3路外置的射頻**模塊，也就是說5GHz也支持3根天線。

由此可以得出，這是一款支持Wi-Fi 5的雙頻路由器，兩個(gè)頻段共配置有6根天線，分別都可以支持3x3MIMO，用料還是不錯(cuò)的。可是，路由器的外部僅僅赫然挺立著3根天線，剩余的3根去了哪里？其實(shí)是集成在路由器內(nèi)部的，人家就是這么低調(diào)。

路由器實(shí)物拆解由此可見，靠外置天線數(shù)量來推測路由器的能力是很不靠譜的，不迷信八爪魚看似牛逼的外表，具體性能如何還是要看參數(shù)，拆硬件。

好了，關(guān)于無線路由器及Wi-Fi的介紹就到這里，希望對大家有所幫助。


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