无线路由器和 Wi-Fi 网络指南

5G时代，手机套餐中包含的流量越来越多，单价也越来越便宜。即便如此，也很难毫无顾忌地看剧。

家庭宽带按带宽收费，不限流量。它通过无线路由器转换成 Wi-Fi 信号。不仅可以全家共享，还可以轻松接入各种智能家居。

因此，将无线路由器称为家庭的数据中枢一点也不为过。

无线路由器的名称可以拆分成两个关键字：无线和路由。理解了这两个词背后的技术原理，就理解了无线路由器。

无线就是我们常说的Wi-Fi。无线路由器可以将家庭宽带信号从有线信号转换为无线信号，所有设备只要连接上自己的Wi-Fi就可以愉快的上网了。此外，这些设备还组成无线局域网，本地数据可以高速交换，不受家庭宽带带宽的限制。

比如很多人家里都有智能音箱，可以用来控制各种智能电器。当你说小X小X打开电视时，音箱实际上是通过局域网找到电视并发送指令，不需要联网；如果让它播放新闻，则必须通过互联网获取数据。

前面我们提到的局域网也叫内网，在路由器上用LAN（LocalAreaNetwork）来表示，所以Wi-Fi信号也叫WLAN（WirelessLAN，无线局域网）；而我们要访问的Internet也叫做外网，在路由器上用WAN（WideAreaNetwork）来表示。

在内部网络中，每个设备都有不同的IP地址，称为私有地址；而外网所有设备共享同一个公网地址，由中国联通等宽带运营商分配。

路由器是连接内部网络和外部网络的桥梁。上面提到的IP地址转换和数据包转发，就是路由器的路由功能。

也就是说，路由器是家庭网络的枢纽，所有设备的数据都必须经过它转发，才能相互访问或到达外网。它被称为“家庭网关”。

无线路由器的无线接入功能就是前面提到的无线局域网（WLAN）。目前WLAN只有一种主流技术Wi-Fi，所以两者可以认为是等价的。

Wi-Fi 已获得 Wi-Fi 联盟的技术认证和商标。在实际应用中，Wi-Fi往往写成WiFi或Wifi，但这两种写法都不被联盟认可。

Wi-Fi 这个朗朗上口的名字被广泛认为是 Wireless Fidelity 的首字母缩写词，实际上是一个发音错误。只是一个简单的名字，没有实际意义，当然也没有全称。

Wi-Fi背后的技术标准是由美国电气和电子工程师协会（IEEE）制定的802.11系列协议。

从1997年第一个版本开始，802.11系列协议不断演进，经历了802.11a/b/g/n/ac等多个版本，支持的上网速率也不断提高。目前最新的协议版本是802.11ax，这是近几年发展迅速的Wi-Fi 6。

最初几年，虽然Wi-Fi一代一代地发展起来，但世界上并没有Wi-Fi世代相传的概念。普通用户直接使用802.11的协议号后跟几个字母是很不舒服的。友谊赛。

直到2018年，Wi-Fi联盟才决定以更简单易懂的Wi-Fi6来推广下一代技术标准802.11ax。上一代的802.11ac和802.11n自然就变成了Wi-Fi5和Wi-Fi4。 .至于更早的技术，反正也没人关注，也就不用再穿马甲了。

2019年9月16日，Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi6认证计划。从此，Wi-Fi6的名字响彻全球，新发布的设备基本都支持Wi-Fi6。

Wi-Fi主要工作在2.4GHz和5GHz这两个频段。这两个频段被称为ISM（Industrial Scientific Medical）频段。只要发射功率符合国家标准要求，就可以不经授权直接使用。

2.4GHz是全球率先使用的ISM频段，频谱范围为2.40GHz至2.4835GHz，总带宽为83.5M。

我们常用的蓝牙、ZigBee、无线USB也都工作在2.4GHz频段。此外，微波炉和无绳电话使用的频段也是2.4GHz。即使有线USB接口的内部芯片在工作时，也会发出2.4GHz的无用信号，造成干扰。

可见2.4GHz同时工作的设备较多，频段拥挤，干扰严重。当万家灯火亮起，你和楼上楼下的邻居们开心地用Wi-Fi上网时，路由器却在幕后默默选择频道，协调干扰。

Wi-Fi将2.4G频段上的83.5M带宽分成13个通道，每20M一个。请注意，这些通道是重叠的。本来只能放下3个频道，现在硬生生挤了13个频道。相互之间的干扰是不可避免的，只能尽量减少。

渠道重叠到什么程度？从下图可以直观的看出，在这些通道中，只有1、6、11或者2、7、12或者3、8、13这三组是完全不重叠的。可见2.4GHz频段存在拥堵程度。就像是一条很窄的路，但是上面经过的车很多，经常堵车难免会导致行车速度下降。

在802.11n中，用户可以使用40M信道，但2.4GHz频段仍然只有83.5M的总带宽，只能容纳两个信道。因此，只有在夜深人静的网络空闲时，单个用户才能使用40M信道。再加上隔壁老王家的干扰，802.11n的高速在很大程度上是很难实现的。

如果说2.4GHz频段是窄路，那么5GHz频段无疑是宽路。

5GHz频段可用范围为4.910GHz至5.875GHz，带宽超过900M，是2.4G的10倍以上！这个频谱太宽了，不同国家根据自己的情况定义了Wi-Fi可以使用的范围。

例如，中国的5GHz频谱中有13个20M信道可以用作Wi-Fi，连续的20M信道还可以组成40M、80M，甚至160M信道。

5GHz带宽大，上面运行的设备少，用起来自然快，干扰小。因此，如果你想让家里的网络达到不错的速率体验，可以考虑使用5GHz进行全屋覆盖。

但是，尺寸短，尺寸长。 5GHz虽然带宽大、干扰小，但信号传播衰减快，容易被阻挡，穿墙能力很弱。

因此，5GHz 信号通常比 2.4GHz 弱很多。至于各自能覆盖多少米，由于路由器的天线增益、接收灵敏度、家中墙壁和障碍物的分布情况，以及个人期望的上网速率，很难给出具体信息达到。

如果只考虑家里各种智能家居的组网，通常2.4GHz的覆盖和容量就足够了。但如果需要高速上网，最大化家庭宽带的价值，就必须依靠5GHz来实现。

因此建议Wi-Fi覆盖不考虑2.4GHz，直接以5GHz全屋覆盖为设计目标。通常，在复杂的家庭环境中，单台路由器很难做到无死角覆盖。需要考虑多台路由器之间的组网和漫游问题，后面会讲到。

为什么 Wi-Fi 越来越快？事实上，IEEE的802.11系列协议一直在和3GPP的4G、5G相互学习，使用的底层技术都是通用的。

OFDM/OFDMA

OFDM的全称是Orthogonal Frequency Division Multiplexing。系统将载波带宽在频域上划分为多个相互正交的子载波，相当于将一条宽阔的道路划分为多条平行的车道，通行效率自然会大大提高。

在Wi-Fi5及之前（802.11a/b/g/n/ac）中，副载波宽度为312.5KHz，而在Wi-Fi6（802.11ax）中，副载波宽度降低为78.125KHz，相当于降低了宽度相同的道路被分成更多的车道。

OFDM下，每个用户必须同时占用全带宽下的所有子载波。如果某个数据需要发送的不多，如果频率资源没有得到充分利用，其他用户就无法灵活使用，只能干巴巴地排队等候，频谱资源的使用效率不高。

为了解决这个问题，Wi-Fi6引入了OFDMA技术，后面跟着字母A，全称变成Orthogonal Frequency Division Multiplexing Multiple Access。多路访问意味着多用户多路复用。

OFDMA 可以支持多个用户同时共享所有子载波。相当于运输公司将多个用户的数据统一打包，一起装载，充分利用车厢的容量，这样大家的运送速度就会加快，频谱效率也会提高。

MIMO/波束成形

路由器上的天线数量越来越多，从没有天线到一根、两根、三根、四根、六根、八根……现在不管路由器什么价位，都像螃蟹一样张牙舞爪以免吓唬人。

为什么要使用这么多天线？是为了更好的实现MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术。简单来说，就是在传输信号的时候，用多根天线同时发送多路不同的数据，速度自然成倍增长；接收时，多根天线同时接收手机信号，就像戴了助听器一样。接收灵敏度也得到了增强。

如果所有天线同时只为一个用户服务，则称为单用户 MIMO (SU-MIMO)。再者，路由器是四路传输，手机是四路接收，更细化一点也可以叫做4x4 MIMO。

有的时候，路由器的天线又多又强，但茫然环顾四周，发现所有的手机都是弱的。路由器可以发送4个信号，但是手机最多只能接收到2个信号，最后路由器只能配合2个信号。这不是浪费吗？

还有一个解决办法。手机接收天线较少。多部手机加起来会不会太多了？因此，路由器将多部手机一起视为一个强大的虚拟手机，从而再次实现高阶MIMO。这种多手机参与的MIMO称为多用户MIMO（MU-MIMO），也称为虚拟MIMO。

此外，多根天线还可以利用波束赋形技术，形成定向窄波束对目标用户进行精准覆盖。由于窄光束能量集中，可以覆盖更远，也可以提高穿墙效果。

从这个角度来看，路由器的天线越多越好。买路由器一定要选天线多的吗？这可能是一个陷阱。不管有多少根天线，从外面看也不过是一堆硬件而已。看起来很牛逼，但内部设计能不能支持这么多天线还是个未知数。

更重要的是，MIMO和beamforming都是软件算法支持，比硬件复杂很多，而且不同厂商的算法优化能力不同，可能会导致性能差异较大。

所以建议买路由器的时候，不要太在意从外面能看到多少根天线，多看看他们的产品宣传，是否支持beamforming、4x4 MIMO、MU-MIMO？如果厂商在这方面的宣传力度很大，至少说明他们对这些功能更有信心，并以此为卖点。

调制编码策略 (MCS)

调制编码分为调制和编码两部分，它们共同决定了单位时间内可以同时发送的比特数。调制编码策略一般将调制编码两部分分为多个层次。级别越高，数据传输速率越快。

调制的作用是将编码后的数据（0和1的随机组合）映射到上述帧结构的最小单元：OFDM符号。最后可以传输调制信号。

常用的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM，可同时发送的比特数为1、2、4、6、8。Wi-Fi6可以支持1024QAM，可以发送10个位的数据同时传输，速率自然大大提高。

但是，在对原始数据进行编码的时候，为了纠错增加了很多冗余位，真正有用的数据其实只占了一部分。我们在考虑上网速率的时候，只谈有用数据的发送和接收速率，解码时会丢弃冗余比特。

这就需要引入码率的概念，即编码后有用数据占总数据量的比例。如果码率为3/4，则表示在编码后的数据中，3/4是有用数据，1/4是后来加入的冗余比特。

不同的调制方式，加上不同的码率，就形成了调制编码策略（MCS）。下表是 Wi-Fi6 中的 MCS 表。可以看出最高阶的MCS为11，对应1024QAM的码率加5/6。

正是通过这些技术的不断演进，Wi-Fi标准才一代又一代地向前发展，速率越来越高，让我们可以更自由地上网。

Wi-Fi 能达到多快？

路由器厂商标榜的Wi-Fi6可以达到1800Mbps、3000Mbps，甚至5400Mbps。它是如何计算的？

计算Wi-Fi所能达到的峰值速率，必须用到上面提到的几种技术：OFDM、MCS、MIMO。

OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiple Access，将整个系统带宽划分为多个正交子载波。划分得越细，副载波越多，同时可以发送的数据就越多，速率自然也就越高。

另外，OFDM技术最终需要将数据打包成符号（Symbols），一个一个发送。每个符号花费的时间越短，两个符号之间的间隔（GuardInterval，GI）越小，速率越高。

MCS：调制编码策略，对码率的影响主要是调制方式和码率两个方面。无线环境越好，可以使用的调制阶数越高，单位时间内可以承载的比特数也就越多。可以减少用于错误检测和纠正的冗余比特，提高码率，发送有用的数据。速度自然是加快了。

MIMO：即可以通过多根天线在空间同时发送的数据流数量。空间流越多，速率越高。比如4x4MIMO的理论速率是2x2MIMO的两倍，效果立竿见影。

单频段Wi-Fi的峰值速率可以通过以下公式计算。与5G峰值速率的计算类似，上述公式也可以与高速公路系统进行类比。

空间流的数量相当于多层交通，子载波的数量相当于每层道路上的多条车道，调制阶数相当于一辆卡车在路上的体积，码率相当于增加一个包装箱到货物，OFDM符号持续时间和符号间隔等于卡车在高速公路上的持续时间加上发车间隔。

空间流数量：随着协议的演进，Wi-Fi可以支持的空间流越来越多，带动峰值速率不断提升。

如下表所示，IEEE制定的802.11ac最多可以支持8个码流，但是在Wi-Fi联盟（WFA）认证这个能力的时候，感觉这个能力太强，实施成本太高，所以分为两个阶段：wave1和wave2。

这两个阶段的能力都比较保守，最终没有实现IEEE的设计能力。 Wave1可以支持3个码流，Wave2可以支持4个码流。

至于 802.11ax，它最多可以支持 8 个流。 Wi-Fi联盟已经将其打包为Wi-Fi6，不再搞过渡版本。但是你的路由器能支持多少码流取决于厂商的具体实现。

有效子载波数：802.11系列协议对子载波的划分越来越细，可支持的信道带宽越来越大。这两点使得有效子载波的数量不断增加。

如下表所示，802.11n最大可支持40M信道带宽，而802.11ac可支持160M带宽，因此有效子载波数量增加了四倍多。

至于802.11ax，它同样支持最大160M的信道宽度，但是子载波间隔只有之前协议的1/4，所以支持的最大子载波数相比802.11ac翻了四倍。

调制阶数：802.11ac最大支持256QAM，调制阶数为8，即每个符号可以同时携带8比特的数据。

802.11ax最高支持1024QAM，每个符号可以同时携带10比特数据，比上一代提升25%。

MCS和码率：协议定义了多种调制方式和码率的组合，即调制编码方案（Modulation Coding Scheme，MCS）。

调制阶数越高，码率越高，抗干扰能力越差。因此，当无线信号强度足够，干扰较小时，高阶MCS就可以发挥作用。

Symbol length Symbol interval：在802.11ac及之前，单个符号长度为3.2微秒，符号间隔为0.8微秒，但也支持0.4微秒。我们计算峰值速率当然是用很短的间隔，所以 802.11ac 的符号长度 符号间隔是 3.6 微秒。

在802.11ax中，符号长度变为12.8微秒，间隔长度至少为0.8微秒，加起来为13.6微秒。

虽然这个数值比之前的协议高了很多，似乎吃到了劣势，但802.11ax在其他方面还是很优秀的，速度上依旧碾压前辈。

将上表数据带入公式计算，采用协议支持的最高级别调试方式和码率，符号间隔取最小值，先忽略空间流数。单个流的计算结果如下表所示。

不同的无线路由器对Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要体现在2.4G和5G这两​​个频段支持的带宽，以及空间流的数量上。

2.4GHz通常支持最大带宽40M，5GHz频段最大支持160M带宽。然后根据协议版本和空间流数量，将两个频段支持的峰值速率加到路由器官方公布的峰值速率上。向上。

上图是根据路由器的标称速率估算出2.4GHz和5GHz这两个频段所能支持的信道带宽和流数，并验证速率计算。

比如AC1200，AC就是最高支持802.11ac协议（Wi-Fi5），2.4GHz频段只能使用802.11n，支持2x2MIMO，速率可达300Mbps，5GHz频段同样是2x2MIMO，速率867Mbps，加起来就是1167Mbps，所以标榜为1200M。

对于AX5400，AX意味着最高可以支持802.11ax协议（Wi-Fi6），2.4GHz频段支持2x2MIMO，速率可达573.6Mbps，5GHz频段可以支持160M信道带宽和4x4MIMO，速率为4804Mbps，总和为5377.6Mbps，按照5400M进行宣传。

据说在古代，我在亚洲、非洲和拉丁美洲出差时，总有一种忐忑不安的感觉，生怕住的旅馆或宿舍没有网络，没有Wi-Fi，于是有了随身携带电源板、网线和便携式路由器。近年来，人们发现Wi-Fi几乎变得无处不在，而这个设备也逐渐蒙上了一层厚厚的灰尘。

这款便携路由器直接插上网线就可以使用，不用担心什么。家里用过的众多路由器，大部分也是直接插上电源，用手机就可以轻松配置。至于使用的工作模式和组网方案，没有特别关注。

最近拿出落满灰尘的便携路由器研究了一下，发现事情并没有那么简单。为了实现更好的覆盖，路由器可以灵活组网，具有多种工作模式。了解这些原理后，您在规划家庭网络覆盖时就可以充满信心。

SSID

SSID的全称是ServiceSetIdentifier，翻译成中文就是服务集标识符。这个概念看似高大上，其实就是Wi-Fi信号的名称。

无论身在何处，只要用电脑或手机搜索，就能看到一系列的Wi-Fi SSID及其信号强度。这些 Wi-Fi 信号可以加密或未加密。

这就是SSID的核心功能：将一个无线局域网（WLAN）划分为若干个需要不同认证的子网，每个子网都需要独立的认证，以防止未经授权的用户进入网络。网络会设置一个密码。

一般的双频路由器可以将2.4GHz和5Hz这两个频段划分为两个SSID，但是这样可能会造成混淆。经常会出现连接2.4GHz频段的SSID很难切换到5GHz的情况。因此，很多路由器也支持双频合一，系统自动设置信号切换阈值，用户根本察觉不到。

网段

局域网中的每台手机或电脑都有一个IP（Internet Protocol，网络层协议）地址，用于相互通信。我们的通用格式 (IPv4) 由 32 位 0 或 1 组成。

32位二进制IP地址的格式大致如下：11000000101010000000000000000001，但这看起来一点都不直观。

所以我们把它分为四段：11000000.10101000.00000000.00000001，还是不够直观。于是我们把它换算成十进制：192.168.0.1，终于看起来顺眼多了。

为了方便管理，我们将IP地址分为网络前缀和主机地址两部分。网络前缀标识一个网络，也称为网段，主机地址用于标识网络内的各个设备。

如上图所示，地址的前三段“192.168.0”为网络前缀，最后一段“123”为主机地址。最终主机地址中8位二进制数的范围为0~255，0和255为特殊用途，实际可用范围为1~254。

子网掩码使用一系列 1 来指示 IP 地址中的哪些位是网络前缀。上例中IP地址的24位前三段为网络前缀，掩码标记为111111111111111111111100000000（不计数，24个1），同样分成4段，转成十进制为255.255 .255.0 ，也可以附在IP地址后面，写成192.168.0.123/24。

同一网段内的设备可以相互通信。不同网段的设备之间需要通过路由器的路由功能进行转发，才能相互通信。家庭网络中的设备不多。组网时，建议所有设备尽量在同一网段，以方便相互访问。

上图仅以网线连接的PC电脑为例。事实上，每个网段都可以通过有线或无线的方式接入，设备不限于电脑、手机、音箱、摄像头、门铃等可以上网的设备。好的。

无线路由器的工作模式有很多种，大致可以分为路由模式和AP模式。 AP模式又可以细分为AP模式（套娃）、中继模式、桥接模式和客户端模式。

基于这些基本工作模式，可以在多个路由器之间形成AP AC和Mesh，实现无缝覆盖和自动漫游。

大多数无线路由器工作在这种模式下，同时使用路由器的无线接入功能和路由功能。

最常见的用法是将路由器的WAN口连接到家用光猫，设置PPPoE拨号上网，并提供各种路由和安全保护功能。对于小熊的未来，还可以在上面配置各种在线控制策略，比如IP地址、URL、应用访问限制等。

相应的，路由器的无线接入功能负责传输Wi-Fi信号，组成无线局域网WLAN，让无线信号覆盖全屋。连接WLAN和有线LAN口的多台设备位于同一个局域网内，具有相同的网段，可以在内网直接通信。

另外，也可以将路由器的WAN口与上级路由器的LAN口相连，形成二级路由，然后可以配置两个网段的内网和两个不同的Wi-Fi名称（它也可以配置相同）。

这种组网无法实现两台路由器之间的无缝漫游。一个Wi-Fi信号减弱并切换到另一个的过程伴随着IP地址的变化，网络中断是显而易见的。

AP指的是接入点（AccessPoint）。顾名思义，工作在这种模式下的路由器只有接入功能，不使用路由功能，所以路由这个词就不提了，直接称为接入点。

接入点不具备路由功能，并不代表路由功能不存在，而是被其他路由器承担了。也就是说AP模式下的路由器无法独立完成上网的繁重任务，需要与另一台路由器配合，多用于覆盖扩展。

AP模式有3个子模式：AP模式（套娃）、中继模式、桥接模式。

AP模式

开启AP模式的路由器通过网线连接上层路由器，仅接入功能作为无线覆盖扩展（也可作为主覆盖），路由、DHCP等功能由上层路由器完成。因此，连接AP的手机或电脑与上级路由器处于同一网段，可以直接相互通信。

AP的无线网络名称（SSID）和密码可独立设置，与上级路由器相同或不同。如果Wi-Fi名称设置不同，两台设备之间肯定无法无缝漫游。您只能在一个信号太弱而无法断开或手动连接后连接到另一个。

即使这些AP都设置了相同的SSID，看似家里只有一个Wi-Fi信号，但实际上AP与主路由器的无线信号没有交互，配置管理繁琐，无法实现无缝漫游。

该网络中的AP功能完善，每个节点都必须单独配置，彼此独立工作，因此被称为“胖AP（FatAP）”。

Fat AP占用空间巨大，没有统一管理，无法在各自覆盖范围内漫游。他们可以在家中使用少量 AP。在商场、机场等超大空间，需要的AP数量极其庞大，只能请机灵。

AP交流组网

由于胖AP难以管理，我们可以将其再次拆分，只保留最基本的接入功能，将配置管理功能分离出来，构建成一个全新的设备：接入控制器（Access Controller，AC），一般是简称AC。

AC负责管理所有AP。只要在AC上进行统一配置，就可以自动同步到所有AP节点，AC上可以实时监控所有AP的工作状态，维护起来非常方便。这种状态的AP只需要努力工作，其他什么都不用操心。当然也没什么花哨的，所以叫“Fit AP（飞度AP）”。

更重要的是，通过让AP支持802.11k/v/r协议，可以实现AP之间的无缝漫游。

802.11k：无线资源测量协议，可以帮助终端快速搜索到附近可以作为漫游目标的AP。

802.11v：无线网管协议，用于解决AP之间的负载均衡，以及终端省电等功能。

802.11r：快速漫游协议，用于加快手机或电脑漫游时的认证过程。

上述漫游协议需要路由器和手机都支持才能正常工作。

各厂商的实际AP产品大多支持802.11k/v协议，对于家庭网络来说已经足够了。

这个方案很完美，还有改进的余地吗？

假设有大量的 AP 需要连接到 AC。除了提前铺设大量网线外，还需要准备相应的电源为AP供电。这是一项繁重的工作。网线本身是电线吗？ AP的功耗一般不高。网线在传输数据的同时还能供电吗？

真的很棒。这种供电方式有一个特殊的协议，称为PoE（Power over Ethernet，以太网供电），需要交换机等连接设备和AP的支持才能正常供电。

这样我们在AC后面接一个PoE交换机，然后把其他AP全部换成可以支持PoE的型号，这样就可以实现PoE供电了，省去了很多地方拉电源线的麻烦，立马感觉那网络爽快多了。

不过有人可能会说，我家只有2房1厅，一共3个AP就够了。最后不仅需要主接入路由器、AC，还需要PoE交换机。没有剩余的空间！

的确，AC AP解决方案主要应用于大型商业场所，甚至是多层、多房间的别墅。真的不适合普通住宅。

不过商家也开发了一种流线型的解决方案，将路由器、AC、PoE交换机合二为一，称为“路由器/AC/PoE一体机”，体积与普通家用交换机差不多，成本是也大大减少。

同时，上述方案还将AP集成到传统的86型网线插座面板中，完全隐藏不可见，却达到了Wi-Fi无缝覆盖、信号强劲的最佳状态。

AC AP 的优点是显着的，但也有缺点。即所有AP都需要使用网线连接AC，这就需要在装修时考虑Wi-Fi组网和网线。如果没有网线可以到达，则必须考虑其他解决方案。

与AP模式不同的是，中继器模式下路由器与上级路由器之间没有网线连接。它只是简单的接收上级路由器的无线信号，放大后发送出去，不做任何处理。

因此，中继器模式下AP信号的Wi-Fi名称和密码与上级路由器相同，所有设备都位于同一网段。对于用户来说，接入中继AP的效果与接入主路由器完全一样。中继AP只相当于一个扩展覆盖的管道，所有处理都由主路由器完成。

桥接模式与中继器模式类似，也是在不使用网线的情况下无线连接两个路由器。两者的区别在于中继模式工作在物理层，不能设置，而桥接模式工作在数据链路层，可以配置独立的SSID。

虽然SSID可以不同（也可以相同），但是桥接模式的路由器和主路由器的网段是一样的，设备连接后可以互相访问。

工作中继或桥接模式路由器必须在主路由器的覆盖范围内，以放大信号以访问互联网。如果主路由器信号很差，即使放大后手机看到的Wi-Fi信号已经满了，但网速还是很慢，甚至可能很不稳定。

而且，主路由器不知道从属中继或桥接节点的存在，它们之间没有管理和交互关系。无法漫游，只能等待信号太差掉线后手机重新连接到另一个节点。 .

有没有办法将AC AP等有线组网和中继或网桥等无线组网结合起来，智能管理这个网络，实现简化配置和无缝漫游？

这就需要Mesh组网技术。

Mesh 也称为多跳网络。多个状态相同的节点通过有线或无线的方式相互连接，形成多条路径，最后连接到接入互联网的网关。这样的网络有一个控制节点来管理所有节点并传递配置数据。

下图是一个实际组网的案例。主路由器作为网关和控制节点，其余节点通过有线或无线连接到主路由器，或通过无线相互连接。这样，在覆盖薄弱的区域，无论有无网线，都可以按需灵活扩展网络。

路由器之间的有线连接称为“有线回传”，相应地，无线连接称为“无线回传”。

Mesh组网非常适合家庭Wi-Fi覆盖。想象这样一个场景：

第一步：小明买了房子。一开始只有小两口住，他先买了个路由器放在客厅。附近的主卧室也有很好的覆盖。这对夫妇认为这已经足够了。

第二步：宝宝出生后，妈妈和婆婆也过来帮忙照顾，但是其他房间的Wi-Fi信号不好，直接买了路由器，用有线的Mesh网络实现了良好的无缝漫游效果。

第三步：大家一致认为卫生间很难上网，所以再买一个路由器挂在墙上，用无线的方式连接前两个Mesh网络。现在大家都很满意了，但是在浴室里待的时间变长了。

这些路由器虽然型号不同，但只要都支持Mesh组网，就可以搭配使用。与AC AP不同，需要AC和PoE交换机，并且对网线有限制。最重要的是，普通家用路由器已经普遍支持最新的Wi-Fi协议，而且价格还很低。

目前各个厂商对Mesh组网的实现方式不同，叫法自然也不尽相同。一般来说，不同厂商的路由器不能形成Mesh，这可能会限制路由器的购买选择。

为了解决不同厂商路由器之间互联互通的问题，Wi-Fi联盟推出了EasyMesh技术，可以让不同厂商的路由器也支持Mesh组网。

但是，每个制造商都有自己的计算。本来，不兼容的Mesh技术会坑用户。支持EasyMesh让用户可以选择其他产品，这显然对他们不利。因此目前EasyMesh的支持率并不高。

为了更好的支持Mesh组网，让用户获得更高的网速，厂商特意在路由器之间使用5GHz频段进行无线回传，这样路由器需要同时支持1个2.4GHz和2个5GHz频段。因此得名“三频路由器”。

互联网上经常有关于家庭网络哪个解决方案更好，Mesh 或 AC AP 的问题。下面是蜉蝣先生的一些看法。

无论是Mesh网络还是AC AP，都可以达到全屋覆盖和无线漫游的效果。当使用所有有线回程时，Mesh 网络基本上相当于一个 AC AP。

Mesh组网更灵活，可用于无线回传、有线回传或混合使用，而AC AP只能使用有线连接，需要提前规划布线。

另外，AC AP方案中的AC可以放置在弱电箱内，AP采用面板式，不占空间。所有设备都没有任何裸露的网线和电源线，非常清爽美观。但是，Mesh 方案需要拖网线和电源线，美观度大打折扣。

AC AP需要至少购买一台路由器/AC/PoE一体机和两台AP才有意义。如果你想支持千兆以太网端口和 Wi-Fi6，这些设备并不便宜； Mesh组网就友好多了，两个路由器的价格比AC AP低很多。

在选择组网方案时，可以根据以上两种方案的特点综合考虑。

对于无线路由器来说，除了前几期提到的无线接入功能外，路由功能也很重要。它解决了您如何上网的问题。

一般情况下，当你申请家庭宽带时，运营商会给你分配一个账号，具体表现为用户名和密码，这是你上网的通行证。

路由器上的WAN口是用来连接光猫的，然后可以在WAN口配置中选择上网方式。大多数情况下，您需要选择PPPoE拨号，输入用户名和密码后，运营商会为您分配一个IP地址，路由器就可以成功上网了。

连接WAN口有两种方式，动态IP和静态IP，但是国内运营商基本不用。如果家里有两台以上的路由器组成多级路由器，就需要通过以上两种方式进行设置。

运营商只会给你分配一个公网IP地址，理论上只允许一台设备上网。但是现在每个家庭都有多部手机，多台电脑，还有各种需要联网的物联网设备。我们应该做什么？

我们知道，路由器的LAN口和WLAN（Wi-Fi）组成一个局域网，路由器也会为每台连接的设备分配不同的IP地址。这些IP地址一般以192.168.x.x开头，属于私有地址，只能在局域网内使用。

这些设备要想上网，必须将私有IP转换为外部公网IP，这就需要用到NAT协议。 NAT可以将多个私网地址转换为公网地址，使多台设备可以共享同一个公网IP上网。

安全管理

路由器作为家庭网关，一般需要防火墙的功能来抵御网络攻击。

防火墙最常见的功能是 DoS（拒绝服务）攻击防护。 DoS攻击，俗称拒绝服务攻击，发送大量无用的请求包，从而耗尽路由器的CPU和内存资源，导致无法正常服务。

除了防火墙之外，安全管理还有很多有用的功能。

很多人想限制孩子访问某些网站，限制某些APP的使用，或者限制上网的时间段，都可以通过防火墙功能来实现。

IP地址过滤：限制访问路由器的用户访问某些IP地址，或者限制局域网内的某个IP地址访问外网。

MAC地址过滤：根据MAC地址限制局域网内的设备上网。 MAC地址一般是固定的。结合时间段的配置，该功能可以实现精细化的设备管理。

URL/域名过滤：限制联网设备访问某些URL或域名。如果家里有小孩，可以有效管理小孩浏览某些网站。

应用过滤：限制某些应用的联网，启用时间段可精细设置。例如，您可以根据需要设置工作日禁止游戏、周末限时游戏等规则。

QoS（Quality of Service，服务质量）：对某台设备的限速控制，以及对数据包的优先级控制，如：游戏优先级、网页优先级、视频优先级等智能控制。

DDNS（DynamicDNS，动态域名服务）：可用于在自己或家中架设WEB\MAIL\FTP服务器。借助路由器DDNS绑定域名，我们的电脑可以作为服务器功能，供外部用户访问。

远程下载：可设置下载地址，自动从指定服务器地址下载文件到路由器存储空间（通过USB接口外接移动硬盘），实现资源共享。

除了拨号上网和NAT之外，路由器的其他功能，虽然我们一般用的不多，但是对它们有一个大概的了解，说不定哪天会用到。你说什么？

说到路由器的硬件，很多人可能会说，我就是想买个路由器，又不想自己造个路由器。知道那么多细节又能怎样呢？

这种想法其实是……正确的。

其实路由器类似于我们常用的电脑或者手机。它还包含相应的配置，如CPU、内存和硬盘。硬件能力越强，路由器的性能必然越强。

但是当你打开某个购物网站上某款路由器的介绍时，你会发现大多数厂家都有各种给力的促销。 .反正一般人都不会要求太多。

如果你很优秀，想详细了解一台路由器的肚子到底有多少货，做工是否扎实，那只能看拆机视频了。此时，有必要提前了解路由器的硬件组成和功能。

好的，我们开始吧。

说是CPU，其实叫SoC（System On Chip，片上系统）更准确，因为一般的处理芯片都集成了CPU和很多其他重要的功能，形成片上系统。

无论是中端路由器还是高端路由器，CPU都是计算的核心，所有的数据转发都会经过CPU。因此，CPU决定了路由器的负载能力，能承受多少数据吞吐量，其性能、功耗、散热措施都非常重要。

在低端家用路由器中，CPU负责路由表查找和数据包转发。在中高端家用路由器中，CPU主要负责操作系统的运行和其他附加功能，而数据包转发和路由表查询主要由ASIC芯片完成。

目前常见的家用无线路由器CPU厂商主要有以下几家：博通（Broadcom）、高通（Qualcomm）、联发科（MediaTek）、瑞昱（Realtek）。对于动手能力强的用户，想要刷新第三方固件，需要考虑CPU的品牌和型号。我们通常会想到 Broadcom>Qualcomm>Others。

此外，与CPU集成的SoC芯片还决定了外接网口的数量、USB接口的类型等。当然，也有一些路由器采用外部接口扩展的方式，而不是SoC集成的配置。

这里的内存（RAM）和我们平时说的电脑内存是同一个意思，在手机上也叫存储。

无线路由器中的内存主要用于存储操作系统指令、动态数据、缓冲消息等数据。一般来说，路由器的 RAM 越多越好。如果路由器厂商的软件算法优化得好，可以节省大量内存，硬件使用效率也更好。

相对于智能手机6G到8G的内存，路由器的功能相对较少，对内存的需求也没有那么大。一般来说千兆路由器128M内存就够用了，256M已经是高端大内存了。

闪存相当于路由器的硬盘，用来存放路由器的固件，也就是操作系统。一般来说，16M或32M的容量就够了，附加功能较多或魔改的路由器可能需要128M甚至256M。如果您不想担心刷固件，请不要特别注意。

无线管理芯片

顾名思义，无线管理芯片就是用来支持路由器的无线功能的。也就是说，路由器是支持Wi-Fi5还是Wi-Fi6，发射天线的数量，MIMO功能，都是由无线管理芯片决定的。该芯片可以独立部署，也可以集成在SoC芯片中。

功放芯片也就是射频前端模块（FEM），由功放（PA）、滤波器、双工器、射频开关、低噪声放大器（LNA）、接收器和发射器等子模块组成，并且还封装在射频芯片中。

射频前端是无线信号处理中离天线最近的一步，其性能的好坏直接关系到Wi-Fi信号的质量和稳定性。

无线管理芯片一般会内置射频前端，但厂商也可以舍弃，采用性能更强的外置独立射频前端。一般认为，当每根天线都有独立的射频前端时，路由器才能达到最佳的无线性能，所以很多路由器以此为卖点。

网口是路由器上必备的，分为连接光猫或上级路由器的WAN口和具有内部交换功能的LAN口。

大多数家用无线路由器都有1个WAN口和4个LAN口，一般联网就够用了。考虑到目前无线网络已经成为绝对主流，很多路由器将LAN口的配置减少到一两个，甚至不再从硬件上区分WAN口和LAN口，而是依靠软件进行自适应识别。

在Wi-Fi6和100M以上宽带普及的时代，网口速度至少需要千兆。注意不要被配备 100M 以太网端口的千兆路由器所欺骗。这类路由器的价格一般都很低，购买时需要注意。

随着光纤到户（FTTR）技术的发展，家庭全光网络解决方案也相继推出。光纤这种介质可以提供几乎无限的传输能力，有超高带宽需求或者考虑未来带宽升级的同学可以考虑。

蜉蝣君找到了一张某TP-Link路由器的架构图。我们可以简单看一下这款产品配备了什么（不是广告，普联在国内不卖）。

中间的是高通的SoC芯片，集成了主频700MHz的CPU和2.4GHz频段的无线管理模块，可以支持802.11g（Wi-Fi3），连接到3个外置射频前端模块，也就是说2.4GHz支持3根天线。

从SoC的PCIe总线延伸，可以看到另一颗支持5GHz频段的无线管理芯片，支持802.11ac（Wi-Fi5），同时还外接3个射频前端模块，也就是说5GHz也支持3个根天线。

由此可以断定，这是一款支持Wi-Fi5的双频路由器。两个频段一共6根天线，每根都能支持3x3 MIMO，用料不错。

但是，路由器外侧只有3根天线突出，剩下的3根天线在哪里呢？其实它是集成在路由器内部的，而且还这么低调。

可见，根据外接天线的数量来推测路由器的能力是非常不靠谱的。不要迷信章鱼看似牛逼的外表。具体性能取决于参数和拆解硬件。

好了，关于无线路由器和Wi-Fi的介绍到此结束，希望对大家有所帮助。

本文来自微信公众号：无线深海（ID：wuxian_shenhai），作者：蜉蝣菜菜