前言

想必很多人经常头疼家里的路由器使用吧，比如常见的环境配置问题/网速问题/组网问题。我也时常头疼关于路由网速受限的问题，再加上最近刚好涉及到需要对通信知识的复习。因此特地查找各种资料学习，顺带把以前学习过的通信知识总结一下，这段时间实在是想写想总结的东西太多了，也深深感受到自己的不足，希望边学习系统理论的同时，温习以前有相关联的知识面。在此暂时先以写一部分无线路由相关的知识点作为开头来串讲。

想看具体的实践步骤，可以直接下拉到设置无线家用路由配置的部分。

1.基础知识

1.1网络制式

本来是想讲路由器的，既然说是回忆部分串讲到了网络通信部分的知识，那也顺带回忆一下先前在通信公司有应用到的理论知识部分。

手机制式也称为手机网络制式，它是一种手机信号传输标准。从手机诞生之日到现在主要有以下几种网络制式：1G时代的NMT、AMPS、TACS（现在已经淘汰），2G时代的GSM、CDMA和3G时代的TD-SCDMAS、WCDMA和CDMA2000。如果细化来分，可以按照三大运营商的网络模式进行归纳。例如：

中国移动：移动4G 移动TD-LTE 移动3G TD-SCDMA 移动2G GSM

中国联通：联通4G 联通TD-LTE/联通FDD-LTE 联通3G WCDMA 联通2G GSM

中国电信：电信4G 电信TD-LTE/电信FDD-LTE 电信3G CDMA2000 电信2G CDMA

在公司里，实际使用三大运营商的公网卡对DTU模块进行拨号，移动是无法强制注册网络制式为3g的，联通无法强制注册网络制式为2g，而电信的强制注册网络制式拨号2G和3G是随机的。再者说，严格来说TD-LTE和TDD-LTE不是一个东西（但是技术上没有区别，TD-LTE强调是由TD-SCDMA演进而来，LTE-TDD强调是LTE的TDD模式），因此两种分时长期演进技术分别是TD-LTE和FDD-LTE。如果硬要纠结来说，TD-LTE就好比是WIFI，LTE TDD就好比是802.11 WLAN

注：LTE（long time revolution）物理层就分FDD和TDD两种，FDD和TDD分别是频分双工和时分双工；上述说过的GSM/CDMA/WCDMA都是典型的FDD系统。目前由于各种因素的影响，TD-LTE发展领先于TDD-LTE，FDD-LTE已经成为当今世界上广泛使用的一种4G标准。

在速度方面，TD-LTE的下行速率和上行速率分别为100Mbps和50Mbps，而FDD-LTE的下行速率和上行速率分别为150Mbps和40Mbps，在速度上两者相差不大。

1.2WLAN无线上网和Wi-Fi

随着技术手段的发展，无线网络已经逐渐被大家熟知，并且也广泛的应用在我们的生活中。但是Wi-Fi是什么？什么是WLAN？他们的区别是什么？我们经常都能在各个地方看到这些名词，但是你要提出这些问题，可能对于一些从事通信网络行业或者无线技术行业的工作人员来说，都有可能有些混淆。

先从WLAN开始说起，它是基于IEEE802.11标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用未授权的2.4或5.3GHz射频波段进行无线连接，是相当便利的数据传输系统，简单的说就是以无线方式构成的局域网。

再说Wi-Fi，Wi-Fi是一个无线网路通信技术，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。市场上经常是应用与个人电脑、平板电脑、智能手机等终端，以无线方式互相连接进行通信网络数据的传输和共享。它与蓝牙一样，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，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，覆盖范围则可达90米。随着技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。

二者的区别如下：

简单来说，Wi-Fi是WLAN的一个标准；Wi-Fi的覆盖举例小，WLAN最大可到5KM；Wi-Fi适合小型数码产品，WLAN无线上网覆盖范围更宽。

2.无线路由器

2.1认识无线路由器

什么是无线路由器？无线路由器是应用于用户上网，带有无线覆盖功能的路由器。那路由器又是什么？简单来说路由器就是连接多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的TCP/IP协议簇。

作为家用的无线路由器我们就把它看作是一个转发器，将家中的宽带网络信号通过天线转发给附近的网络设备（笔记本电脑、支持wifi的手机、平板以及所有带有wifi的设备），一般来说无线路由器的信号范围半径为50m，也只支持15-20个以内的设备同时使用，当然可以通过组网来实现更强的信号覆盖和多设备的支持。

2.2路由工作原理

路由器是一种三层设备，是使用IP地址寻址，实现从源IP到达目标IP地址的端到端的服务，其工作原理如下：

1.路由器接收到数据包，提取目标IP地址及子网掩码计算目标网络地址
2.根据目标网络地址查找路由表，如果找到目标网络地址就按照相应的出口发送到下一个路由器
3.如果没有找到，就看一下有没有默认路由，如果有就按照默认路由的出口发送给下一个路由器
4.如果没有找到就给源IP发送一个出错ICMP数据包表明没法传递该数据包如果是直连路由就按照第二层MAC地址发送给目标站点

这里因为只谈论家用路由器，故不详细说明路由的工作原理。

2.3路由端口/接口

我们只单独说路由器这些理论知识，在接触实际的路由器产品后，我们需要熟悉它的主要硬件接口。

看下图，能看到常见的接口如USB口，WAN口/LAN口，电源接口，电源开关等。

WAN口（wide area network - 广域网）：上行到外部网络的接口（一般是接以太网或者光纤

LAN口（local area network - 局域网/本地网）：用来连接内部局域网有线设备，下行接PC接电视等

2.4无线路由配置相关知识

2.4.1SSID

通俗来说就是wifi的名称，全称是service set identifier

2.4.2信道

以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道，无线宽带路由器可在许多信道上运行。如802.11g、802.11b无线标准有11条信道，但只有3条是非重叠信道（信道1、信道6、信道11-----配置是推荐使用），例如下图就是常见的配置推荐。

2.4.3网段

局域网内的每个手机或电脑（也可以是其他的硬件终端）都有一个IP（internet protocol，网络层协议）地址用于相互之间通信（相互联系），我们常见的格式（IPv4）由32位的0或者1组成。

32位二进制IP地址的格式大体如下：11000000101010000000000000000001，可是这看起来一点都不直观。

于是我们把它分为四段：11000000.10101000.00000000.00000001，这还是不够直观。于是我们把它转换为十进制：192.168.0.1，这下终于看着顺眼多了。

但是，为了方便管理我们还能更加详细的去标识该网络内部的每一台设备。我们将IP地址分成两部分，网络前缀和主机地址。网络前缀标识了一个网络，也称为网段，如下图所示：

首先，网络前缀是固定的（当然个别路由器也可以自定义修改），然后最后的主机地址的范围是0～255，不过实际可以用的范围是1～254，0和255作为特殊用途。

对于配置路由器来说，我们需要在网络设置里进行ip的获取，有分为自动和手动，如下图所示为手动配置的结果：

上图有一个新的名词叫子网掩码，子网掩码用一连串的1来表示IP地址中哪些位是网络前缀。在上图的例子中，IP地址的前三段24位都是网络前缀，掩码标记为11111111111111111111111100000000（不用数，24个1），同样分为4段再转换为10进制，就是255.255.255.0，也可以附在IP地址的后面，写作192.168.0.123/24，在图里的配置是写成192.168.0.234/24。

在同一网段内部的设备是可以相互通信的，处于不同网段的设备，需要通过路由器的转发功能才能互通。家庭网络的设备不多，不像工业级别的路由器下接的终端多，就会需要继续端口和ip的转发，家庭网络进行组网时建议尽量让所有设备处于同一网段下，方便相互访问。

2.4.4路由器的工作模式和组网

路由器的工作模式众多，大体可分为路由模式和AP模式。AP模式又可细分为AP模式（套娃），中继模式，桥接模式以及客户端模式。基于这些基本的工作模式，多个路由器之间可以形成AP+AC，以及Mesh这两种组网方式，达到无缝覆盖，自动漫游的效果。

路由模式

绝大多家用/商用的无线路由都是在这样的模式下工作的，同时使用了路由器的无线接入功能和路由功能。最常见的用法是，路由器WAN口连接入户光猫，并设置PPPoE拨号上网并提供各种路由及安全防护功能。为了目标用户的使用，上面还可以配置多种上网管控策略，如IP地址，网址，应用访问的限制等。

AP模式

AP就是指接入点（Access Point）。顾名思义，工作在这种模式下的路由器只有接入功能，并没有用到路由功能，因此就不提路由二字了，直接叫做接入点。

接入点没有路由功能，并不代表路由功能就不存在，只是由另一台路由器来承担了而已。也就是说，AP模式下的路由器无法独立完成上网重任，需要跟另外一台路由器协作，多用于覆盖的扩展。

启用AP模式的路由器通过网线和上级路由器连接，仅有接入功能作为无线覆盖扩展（用作主力覆盖也可以），路由和DHCP（dynamic host configuration protocol，动态主机配置协议，是一个应用层协议。当我们将客户主机ip地址设置为动态获取方式时，DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP，使得客户机能够利用这个IP上网。）等功能由上级路由器完成。因此接入AP的手机或者电脑和上级路由器处于同一网段，可直接互通。只不过，这样的AP没有统一的管理，各自的覆盖之间也无法漫游，在家里数量少了还能凑合用，在商场，机场这些超大空间需要的AP数量过于大，只能另请高明。

AC+AP

上面这种组网下的AP功能完善，每个节点都要分别配置，相互独立工作，因此叫做“胖AP（Fat AP）”。为了方便管理，我们可以把它进行再拆分，只保留基本的接入功能，将配置管理功能独立出来，组建为一个全新的设备：接入控制器（Access Controller，AC），普遍简称作AC。

AC负责管理所有的AP，只要在AC上进行统一配置，就可以自动同步到所有的AP节点，并且所有AP的工作状态都可以在AC上进行实时监控，维护起来也非常方便。这种状态的AP只需要好好干活就行，其他啥都不用管，当然也就没啥花花肠子了，因此叫做“瘦AP（Fit AP）”

再将其进行优化一下，大量的AP要跟AC连接，除了要提前铺设大量的网线之外，还要准备对应的电源给AP供电，这工作量就大了去了。网线本身也是电线么，AP的功耗一般也不高，网线能不能在传数据的同时也把供电的活给干了呢？

还真可以。

这种供电方式有专门的协议，叫做PoE（Power over Ethernet，以太网供电），需要交换机等连接设备和AP双方都支持才能正常供电。这样一来，我们在AC的后面再接上一个PoE交换机，再把所有等AP换成可以支持PoE的型号，就可以实现PoE供电了，省去了多处拉电源线的烦恼，顿时感觉网络清爽了许多。不过，这个AC+AP+PoE供电的方案主要用于大面积的商业场所，再不济也是别墅这种多层楼且房间多的情况，对于普通住宅有些杀鸡焉用宰牛刀的意思，确实不大合适。

但是也有商家针对性地开发了精简的方案，把路由器/AC和PoE交换机合体，这样一体的机器和普通的家用交换机大小差不多，成本也大幅降低。

中继模式和桥接模式

跟AP模式不同，在中继模式下的路由器和上级路由器之间并没有网线连接，只是单纯地接收上级路由器的无线信号，进行放大后再发出去，不做任何处理。

因此中继模式下AP信号的Wi-Fi名称（SSID）和密码都跟上级路由是一样的，所有的设备也都位于同一网段。对于用户说，接入中继AP和主路由的效果是完全一样的，中继AP相当于一个扩展覆盖的管道，一切的处理都由主路由进行。

桥接模式和中继模式比较类似，也是在没有网线的情况下，通过无线来连接两个路由器。两者的差异在于：中继模式工作于物理层，不能做任何设置，而桥接模式则工作于数据链路层，可以配置独立的SSID。

mesh组网

首先知道一个概念，路由器之间的有线连接叫做“有线回程”，对应的，无线连接就叫做“无线回程”。网上经常会讨论家用的组网到底是mesh好还是AC+AP好。mesh和AC+AP有以下各自的特点，大家在选择组网方案的时候可以综合考虑。

无论是mesh还是AC+AP，都可以达到全屋覆盖和无线漫游的效果。mesh组网在全部使用有线回程的情况下，基本上等同于AC+AP。不过mesh组网更为灵活，可以用无线回程也可以用有线回程，还可以混合使用，而AC+AP则只能使用有线连接，需要提前规划布线。

AC+AP方案中的AC可以置于弱电箱，AP使用面板式也不占空间，所有设备没有任何的网线和电源线外露，非常清爽美观。而Mesh方案则需拖着拉网线和电源线，美观性上要差得多。

最后，AC+AP需要购置至少一台路由/AC/PoE一体机和两台AP才有意义，如果要支持千兆网口和Wi-Fi6，这些设备都不便宜；而Mesh组网则亲民多了，两台路由的价格远低于AC+AP。

2.5无线路由其他功能

WAN口的联网方式还有动态IP和静态IP这两种方式，不过国内的运营商基本上是不用的。如果家里有两个以上的路由器组成多级路由的话，就需要设置上述两种方式。工业级别的路由器会对此有要求。

NAT（网络地址转换）

我们知道，路由器的LAN口及WLAN（Wi-Fi）组成了一个局域网，路由器同样会给接入的每一个设备分配一个不同的IP地址。这些IP地址一般以192.168.x.x开头，他们属于私有地址，只能在局域网内部使用。这些设备要上网，就必须把私有IP转换成对外的公有IP才行，这就要用到NAT协议。NAT可以把多个私有地址转换为公有地址，这样一来多个设备就可以共享同一个公有IP来上网了。

地址过滤（IP/MAC）

限制接入路由器的用户访问某些ip地址，或者根据mac地址来限制局域网内的某个设备联网（因为mac地址是固定不变的，配合上时间段的配置，可以实现精细的设备管理）。

QoS（Quality of Service）

对某个设备进行限速控制，也可以针对数据包进行优先级控制，比如：游戏优先/网页优先/视频优先等智能控制。

DDNS（Dynamic DNS，动态域名服务）

可以用来在自己的或家里架设WEB\MAIL\FTP等服务器，借助路由器DDNS绑定域名，可以将我们电脑作为服务器功能来使用，供外部用户访问。

2.6无线路由硬件部分

其实，到这里已经说了太多的路由器的原理和应用，超出了很多人对家用路由器的认知。这里我们再稍微拓展补充一些路由的硬件设备，其实它和我们常用的电脑或者手机类似，内部也包含了CPU/内存/硬盘等对应的配置，这些硬件能力越强，相比之下路由器的性能也就越强悍。这些都是通用的硬件储备知识。

CPU（SoC）

这里说是CPU，其实叫SoC（system on chip，片上系统）更为精确，因为一般的处理芯片都集成了CPU和很多其他的重要功能，形成了一个片上系统。无论是中端还是高端路由器，CPU都是当仁不让的计算核心，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，能够承受住多少的数据吞吐量，其性能/功耗/散热措施等都是非常重要的。

内存（RAM）

这里的内存（RAM- random access memory）和我们通常所说的电脑内存的含义相同，在手机上也叫做运存。

无线路由器中的内存主要用来存储操作系统指令，动态数据，缓冲报文等数据。通常来说，路由器内存越大越好。路由器厂家的软件算法优化地好的话，可以节省大量内存，硬件使用效率更优。相对智能手机动辄6G到8G的内存来说，路由器的功能比较少，对内存的需求没有那么大。一般来说，千兆路由器使用128M内存就够用了，256M已经属于高配大内存了。

只读内存（ROM）

ROM又被称为“只读存储器”，ROM所存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变。现在已经被flash替代。

闪存（Flash）

闪存相当于路由器的硬盘，用来存储路由器的固件，也就是操作系统。一般来说，容量16M或者32M就够用了，附加功能或者魔改较多的路由器可能要128M乃至256M，如果不太想刷固件折腾的话不用特别关注。

3.带宽，宽带和网速

3.1带宽

在通信领域，带宽的单位是赫兹，其本质是通信链路所允许通过信号的频带范围。因此可以这么说，在通信领域来说带宽即信道带宽。而在计算机领域里，带宽的单位是比特每秒，因为在计算机网络中，我们关心的不再是具体的物理媒体，而是信息传输的协议标准。在物理层上，我们用比特流来描述数据，这样可以尽可能屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异。

大家可能会问：为什么同样的概念在不同领域中所使用的单位会不一样呢？难道不能都统一用赫兹作为单位吗？

其实这主要是因为代通信已经由传统通信线路采用的连续变化的模拟信号转变为数模信号结合的情况，因此在计算机网络中，就将这些通信线路差异屏蔽，在物理层中统一使用比特每秒作为带宽的单位。 Mbps就是带宽单位，它并不是速度单位，在“Mbps”单位中的“b”是指Bit（位）。而真正的速度单位应为MB/s，其中的B是指字节。因为数据是按字节传输的，并非按位。

3.2宽带

外行人经常将带宽和宽带看成是同一个东西，但实际上这两者却是截然不同的两个概念。带宽的英文是bandwidth，而宽带可不叫wideband而是broadband。指到达一定数据传输速率的带宽。宽带是一个动态发展的概念，随技术的发展，其定义会变化。总而言之，宽带就是一种业务，用来给用户描述网络速率的方式。例如：20M宽带，100M宽带，1000M宽带，速率是bit/s。

也就是比特每秒。

3.3带宽和网速之间的关系

在计算机网络领域中，带宽的单位为B（Byte）/s，1B=8bit，所以顶尖状态下的100M宽带最快就是12.5MB/s的速率。下图附上常见的网速单位和带宽单位的换算。总的来说就是1:8:

4.设置家用无线路由最快网速方法

4.1登陆

在一切设置的前提，就是先登陆。打开浏览器在上方输入Wi-Fi的配置地址打开设置路由器网络的选项(Wi-Fi的设置地址家里路由器背面都写有，并且大部分不一样，准确以自家路由器设置方法为准)

4.2设置信道和信道带宽

2.4G Wi-Fi共有14个信道，工作频率范围是2.4G-2.4835GHz，不过在国内，只应用了13个信道。在2.4GHz的Wi-Fi整个频段中只有1，6，11这三个频率是互不干扰的。一般Wi-Fi的用户没空搭理Wi-Fi，基本都是默认选择第1信道的，为了有效避免信道重叠造成的相互干扰，选择6和11信道最适合不过。当然也可以自己下载相关APP查看信道峰度情况，自己设定稍微空闲的信道。

频段带宽是路由频段带宽的选择，20MHz对应的是65M带宽，穿透性相对较好，40MHz对应的是150M带宽，穿透性肯定不如20MHz 所以追求稳定的话就选择20MHz，近距离传输就可以选择40MHZ。

4.3选择合适的Wi-Fi工作模式

如果你的无线网络中同时存在802.11b或802.11g设备的话，选择“802.11b/g/n混合模式”更可以保持设备的兼容性；但是如果家附近Wi-Fi用户多的话选择802.11n模式，网速传输稳定。

4.4配置

需要检查，是否路由器支持性能优越的千兆宽带；如有支持千兆的网线，六类型或者超六类线，7类线更好。

如果千兆网卡还是不能自适应到1Gbps，需要在以下位置强制千兆模式：我的电脑---击右键：设备管理器---网络适配器---在相应网卡上双击---高级---千兆位主从模式（或其他千兆项目）---选择“强制主模式”再查看即为1Gbps。

总结

长篇大论写了这么多，其实也就是为了研究一下路由器的相关通信知识。通过这些相关知识，不仅对路由器的配置和一些平常经常听到的名词有了熟悉，也对硬件资源的适配有了认知。看来知识融入在生活当中，果然是最能帮助加深印象的。也是在查阅资料中，发现了一句很有趣的话：名可名非常名，事物的本质不是它的名词，而是它的属性。

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