让你化身技术宅 全方位带你了解无线路由器

[导读] “无线路由器”,按字面意思理解,大家可能都以为是增加了无线功能的路由器。但是,业内人士,一般都会把这种家用的无限路由器叫做“无线AP”,而并非是路由器(Router)。而实际上,无线AP除了它本身以外,也是是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

一、无线路由器基本介绍

无线路由器”,按字面意思理解,大家可能都以为是增加了无线功能的路由器。

但是,业内人士,一般都会把这种家用的无限路由器叫做“无线AP”,而并非是路由器(Router)。

而实际上,无线AP除了它本身以外,也是是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

wuxian01

首先,我们来讲什么是“无线AP”,无线AP全称叫无限接入点(Access Point),是有线网络的延伸。简单来讲,就是路由器上面的几根天线。

在大型企业、学校、酒店的应用当中,一般都是使用无线AP(瘦)实施WI-FI覆盖,然后连接至POE交换机。而它们的外形各种形状都有,并非是现在无线路由器的普遍模样。

而无线路由器就是一个带路由器(Router)部分功能的无线AP,接入在ADSL宽带线路上,通过路由器的功能实现自动拨号接入网络,并通过无线功能,建立一个独立的无线家庭局域网网。

二、无线路由器的基本功能

无线路由器的功能当然不能与真正的路由器(Router)相比。再因为路由器是基于CPU和内存的硬件并在其之上运行软件的设备,可以根据固件和插件实现不同种类的功能,这里我只说几个比较重要和常见的功能:

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),它一般用来动态地分配局域网中的私有IP地址。每一台电脑既然要访问网络,它都会有一个IP地址(默认127.0.0.1)。

而要使用NAT/PAT访问外网,首先就是每个内网设备拥有一个私有IP地址,才能转换为公网IP。

NAT(Network Address Translation,网络地址翻译),它可以将设备的私有IP地址转换成一个外网的公共IP地址(也就是运营商提供的IP地址)。而NAT有三种实现方式:静态转换(Static Nat)、动态转换(Dynamic Nat)、端口多路复用(OverLoad)和应用程序级网关技术(Application Level Gateway)。

而我们家庭环境中最常用的就是端口多路复用(OverLoad),简称PAT。

PAT(Port address Translation,端口多路复用)。它的作用是将内网中所以的私有IP地址,通过对IP层和传输层头部进行转换处理,转换为公网IP地址。

有了这个功能,数个内网设备(手机、电脑)才能够访问外网(在几年以前很少家庭会用无线路由器的时候,Modem都只能供一个设备上网,那时人们还没有意识到IPv4地址不够用)。

有一点需要注意的是,基于公网IP的广告会对内网中所有的设备进行相同的推广(所以不要在朋友家蹭WiFi的时候去搜一些害臊的东西)。

PPPoE(Point-to-Point Protocol over Etherne,基于以太网的点对点通讯协议),这个就是熟悉的拨号功能了。大家可能都会记得,在以前没有无线路由器的时候,Modem直连PC,一般都是在PC上进行拨号。

这里简单讲一下,这里的“以太网”就是现在互联网常用的网络架构,而PPPoE中的“PPP”呢,简单来说就是方便运营商计费的。

除以上功能以外,现在的家用无线路由器还具有以下功能:

QoS(Quality of Service,服务质量),就是在网络对某设备进行限速控制,也可以针对数据包(通过应用端口号进行识别)进行优先级控制,比如:游戏优先,网页优先,视频优先等智能控制。

DDNS(Dynamic Domain Name Server,动态域名服务),可以将运营商动态分配给你的IP地址(不断变化的)和固定的域名绑定。此功能可以应用于在家里建立小型网站(不过一般使用树莓派会更好一点)。

NAS(Network Attached Storage,网络附属存储),简单来讲就是在局域网中的网盘,家用一般用来离线下载。而带有此功能的路由器基本可以等同于一个NAS(比如某某路由器自带1T存储这种),但是性能以及功能上还是不如真正的NAS(比如不支持RAID)。但是取决于NAS过于昂贵,带有此功能的家用无线路由器还是有实际意义的。

防火墙(Firewall,也称防护墙),除了操作系统上的软件防火墙外,自然有更加强大的硬件防火墙。现在的家用无线路由器一般都带有了基本的防火墙功能(虽然比不上真正的路由器甚至是单独的硬件防火墙),但是一般只用于屏蔽广告而已,只有最基本的包过滤技术。

三、无线路由器的性能参数

说到路由器的性能,一些专业人士就会想到:数据转发……路由选径……不如ASIC等等。

其实,家用路由器基本上用不到内网通信(不是所有人都玩的起NAS),他们只是单纯的访问一下外网罢了。所谓的性能,只要能速度能跟的上宽带的速度以及稳定不掉线就可以了。

接下来说参数

首先说现在商家宣传的最多的参数,也就是“噱头”。

“双频”,就是双频无线路由器,指可以同时工作在2.4GHz和5.0GHz频段的无线路由器。而2.4GHz和5.0GHz区别呢,就是2.4GHz穿墙能力强,因此覆盖广,而5GHz则穿墙不如2.4GHz但是传输速率比2.4GHz快,抗干扰能力强。

一般呢,在信号强的时候使用5GHz网速更快,信号差的时候用2.4GHz凑合。一般的单频无线路由器一般都是先保证信号强度,所以都采用2.4GHz而不是5GHz,这也取决于部分手机不支持5GHz的WI-FI有关(你们懂得)。

“千兆无线”&”5GWIFI”,这里的千兆无线指的是无线传输的最大带宽的1000Mbps,而无线路由器所宣传的多少多少M,都是无线最大的传输速率(并不是越大信号越强啊)。

不过说到网速单位,就要提一下各个单位的转换进制了,而且这里有很大的误区(真的不是只有一点大)。

首先,有一下最基本的单位:

Bit(比特,也称“位”)和Byte(字节),然后更大的是Kb和KB(这里的大小写要区分清楚,小写b指的是Bit,其中Bit/S也就是bps电信网通宣传网速时用的单位)

以及……

Kib和KiB

这个你们可能没听说过吧。简单来讲,中间有没有i的区别就是,有i的是以1024的千位二进制进一位,而没有的是以1000的千位十进制进一位。

从全称就可以看出差别:

Kb和KB分别是Kilo Bit和Kilo Byte

而Kib和KiB分别是Kilo binary Bit和Kilo binary Byte。

而在Windows中,数据单位都是以KiB为单位的(自然也有MiB和GiB),但是在使用中一般都会忽略掉,这TM就尴尬了!

(我可以把锅甩给微软吗?)

而细心的同学就会发现苹果的MAC OS X和Linux系统等其他系统中迷之差距,而储存厂商制造的硬盘和U盘等,也是以千位十进制而制造的,所以才会造成买成64G的U盘实际只有57G左右。

当然,在网络速率上也是用Mb为单位的而并非Mib,如果有谁说100Mbps网速的理论下载速度是12.5MB/S的请给他一巴掌,实际只有12MB/S不到!

计算的话可以用Win10自带的计算器转换(打开计算器,选择数据转换功能),或者“手动”计算:

100Mbps=100,000,000bps=(除8由“位”变为“字节”)=12,500,000B/s=(除两个1024由B变MiB)≈11.92MiB/s

现在回到正题,接下来是5GWIFI

在严格意义上来讲,商家所宣传的5GWIFI并不能指支持5GHz频段的WI-FI(因为第一代WI-FI也是5GHz的,那速度简直感人~)。

而支持802.11ac的才是真正的5GWIFI(这当然也要终端支持了,华稽)。

关于802.11ac是什么,WI-FI到底是什么,这里我先列一个表:

wuxian02

WI-FI(WIreless-FIdelity,无线保真协议),是一种将个人计算机和手机等终端设备以无线方式相互链接的技术,是一个由WI-FI联盟所持有的无线网络通讯技术品牌。

IEEE 802,又称为LMSC(LAN /MAN Standards Committee,局域网/城域网标准委员会)。IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准。而其中的802.11系列就是无线局域网标准,应用于WI-FI!

而关于每一代无限协议的速率可以参考表格(其中略去了工作带宽对速率的影响,直接取的最大传输速率)

此外,还有尚未普及的IEEE 802.11ad及IEEE 802.11ax。

其中IEEE 802.11ax是IEEE 802.11ac是升级版,速度最大提升到了10Gbps左右。而IEEE 802.11ad工作在40GHz频段或者60GHz频段上,应用距离只有3米-5米,用VR美滋滋。

不过,重点来了,由此可见宣传5GWIFI的路由器若不支持IEEE 802.11ac,都有虚假宣传的嫌疑。所以购买路由器时请看是否支持IEEE 802.11ac,而不是商品页面所描述的“5GWIFI”。这里还需要注意的是,无线路由器所宣传的多少多少M(比如:“TP-LINK 1200M双频路由器”),它指的是2.4GHz频段和5GHz频段带宽的总和,而实际每个频段到底有多少还需要你去看商品页面写的是多少(比如这款TP路由器的2.4GHz带宽是450Mbps,5GHz带宽是867Mbps)。

关于连接的WI-FI的带宽是多少,可以在手机中的“WI-FI”,再点所连接WI-FI的详情页面查看。电脑若有无线网卡,网卡的属性也能看到。

外置天线,这里指外置的信号增益天线

先前已经讲了IEEE 802.11的标准,其中标注了最大传输速率,这里我要说的是……那只是单路的最大速率,在IEEE 802.11n以后,已经新增了多路技术的支持:

MIMO(Multi-input Multi-output ,多输入多输出),简单来讲,就是一个协议的射频芯片可以同时用多根天线进行传输(类似与内存多通道)。其中IEEE 802.11n最多支持4路,IEEE 802.11ac则是8路。

如果听到一个路由器能达到多高的速率,就可以很快的知道它大致有几根天线。目前市场上的无线路由器主要有以下几种:

54Mbps、150M绝对是一根天线

300Mbps是两根天线(两路11n)

450Mbps是三根天线(三路11n)

900Mbps是四根天线(三路11n一路11ac)

1300Mbps是五根天线(三路11n两路11ac)

1750Mbps是六根天线(三路11n三路11ac)

这只是业界的通行做法,如果你的路由器没有这么多的天线,那么只能说明那个路由器使用了“内置天线”或者“假天线”。

天线对于信号强度的影响

无线路由器的参数页面一般都会描述他的天线参数,其中dBi就是天线的增益单位。

wuxian03

如图,这里可以清晰的看出增益越大的覆盖范围越大,但垂直角度就越小。高增益比起低增益却如同一个椭圆拍扁了一样,可以清晰的看到覆盖面积和遮蔽角的关系。

所以,如果在一定范围内使用,3-5dBi的增益是有利于信号接收的,一昧地去增大天线认为会带来更好的效果,是错误的认识。

当然,如果你的家够大,则可以选择电力猫进行WIFI扩展或添加一个大增益的USB天线扩展和添加子路由,而不是选择一个天线增益过大的无线路由器。

除此之外,现在大家可能还听说过“波束成形”的技术,而这种是一种让无线路由器发射端根据接收端位置进行定向发射的技术,如果要采用波束成形技术路由器必须拥有多天线。

wuxian04

波束成型技术(图片来源;小米)

这一技术通过多条路径传输,在接收端采用一定的算法对多个天线收到的信号进行处理,明显改善了接收端的信噪比,使得即使在接收端距离发射端较远的情况下,也能获得不错的信号强度。

简单来说,就是根据你手机&笔记本的位置进行精确的定位传输,而非无脑的全覆盖。

而这种技术叫做:

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户多入多出技术),看名字像是MIMO的强化版。

顾名思义,MU-MIMO是一种让你的路由器同时与多个设备沟通的技术(可以理解为单核CPU和多核CPU的差别),它是802.11ac标准第二阶段的里程碑,比起802.11b/g到802.11n,再到802.11ac这种版本号的进化只是提升了理论速率,MU-MIMO才是真正改善了网络资源利用率。换句话说,它的性能提升都是你看得见摸得着的。

目前只有具备MU-MIMO技术的设备,才能被称作“完整版802.11ac”,而市面上不具备MU-MIMO的无线路由器,全都是“不完整版802.11ac”。

ROM大小,一般来说是Flash大小,所有路由器交换机的“硬盘”,也就是存储固件的容量。容量越大,可以刷的固件就可以更多,添加插件的也可以更多(不过不支持刷固件和添加插件,再大也没卵用)。

如某款路由器搭载的是128MB SLC Nand Flash,也就是128MB的SLC颗粒的Nand Flash(Nand-flash内存是Flash内存的一种)。

无线路由器的有线接口

一个家里一般都会有一台电脑的,那么自然会使用有线连接至路由器。而一般路由器采用的是百兆自适应LAN口(支持10Mbps和100Mbps,它会根据你的设备自动调整;其LAN口指局域网口,连接局域网内的设备,一般路由器有多个LAN口和单个WAN口;WAN口连接外网-Modem调制解调器,俗称“猫”)

你要问我哪个好,那肯定是全千兆好了,但是如果宽带没有超过100M,那么百兆口也够用了。

此外,路由器还会带USB口,一般用于扩展天线或者插USB存储设备来获取NAS服务(用U盘或移动硬盘当网盘)。

既然说到有线,就肯定要提一下网线了,现在一般用的都是双绞线(土豪才用的起光纤)。其双绞线用的都是RJ45网口,而双绞线也分了几种,支持不同的速率。比如大家所听到的什么5类,超5类,超6类啥的,这里列一个表格:

wuxian05

此外,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP),家用一般则使用轻便的非屏蔽双绞线。

需要注意的是,网线还分为直通线和交叉线,在同类设备之间用交叉线,而异类设备之间用直通线(是否为同种或者异种设备取决于它的设备类型,比如PC和路由器均采用CPU和内存,并在其之上运行OS)。

不过,现在直通线和交叉线的区别正在逐渐减小(现在的一般都是自适应)。

处理器

厂商一般都会根据路由器所有的最大带宽来预估这台无线路由器连接多少终端比较合适(那种百元级路由器说能连接128个终端的纯属TM扯淡,连不到20个,甚至不到10个就会开始频繁掉线),而来搭配合适的处理芯片,而现在比较常见的处理器一般是联发科、博通和高通(英特尔做了网卡那么多年也终于在斐讯K3C上出现了)。

未经允许不得转载:数智网 » 让你化身技术宅 全方位带你了解无线路由器

分享到: 更多