1、无线路由器

无线，也即Wi-Fi，我们知道在一个家庭中，设备只需要连接家庭Wi-Fi就可以上网。这些设备组成了一个无线局域网，本地数据高速交换，不受家庭宽带的带宽限制。这样的局域网也被称为内网，路由器上用LAN(Local Area Network)来表示，Wi-Fi信号被称作WLAN(Wireless LAN，无线局域网)；而要访问的互联网（外网），在路由器上用WAN(Wide Area Network)表示。

每个设备有自己的IP地址（私有地址），但是连接外网时共用一个共有地址，由运用商分配。路由器即是局域网连接互联网的桥梁。

无线路由器组网示意

2、Wi-Fi协议

Wi-Fi由Wi-Fi联盟进行技术认证和商标授权。其背后的技术标准是IEEE制定的802.11系列协议。目前最新的协议版本是802.11ax，即Wi-Fi 6。

主要工作频段是2.4GHz和5GHz，这两个频段被称为ISM（Industrial Scientific Medical 工业，科学，医学）频段。

2.4GHz 是全球最早启用的ISM频段，频谱范围是2.40GHz～2.4835GHz，共83.5M带宽。如蓝牙等设备可能也会工作在2.4GHz频段上，所以会有干扰。Wi-Fi会将其划分为13个信道，但是信道之间也是交叠的，干扰难以完全避免。

5GHz频段的可用范围是4.910GHz～5.875GHz，有900多M的带宽。中国5GHz频段共有13个20M的信道可以用作Wi-Fi。5GHz带宽大干扰小，但是信号传播衰减块，容易被阻挡，穿墙能力弱。

Wi-Fi关键技术

OFDM vs. OFDMA

正交频分复用OFDM，在频域上把载波贷款分割成相互正交的子载波。每个用户必须同时占用全带宽下的所有子载波，使用率不高。

因此Wi-Fi6引入了OFDMA技术——正交频分复用多址。支持多个用户同一时刻共享所有子载波。

调制编码策略（MCS）

包括调制和编码两部分，它们共同决定了单位时间可以同时发送的比特数。调制编码策略一般将调制和编码两部分综合起来分为多个等级，级别越高，数据发送的速率也就越快。

调制的作用就是把经过编码的数据（一串0和1的随机组合）映射到帧结构的最小单元：OFDM符号上。经过调制的信号才能最终发射出去。

常用的调制方式包括BPSK、QPSK、16QAM，64QAM和256QAM，能同时发送的比特数为1个，2个，4个，6个和8个。Wi-Fi 6可以支持1024QAM，可同时发送10个比特的数据。

原始数据在编码时，为了纠错而加入了很多的冗余比特。当提到上网速率时，指的是有用数据的收发速率，冗余比特都在解码的时候丢弃了。

码率：有用的数据在编码后总数据量中的占比。如码率=1/2，则是指编码后的数据中，1/2是有用数据，1/2是后来添加的冗余比特。

不同的调制方式，加上不同的码率，就组成了调制编码策略（MCS）。

3、Wi-Fi的上网速率估算

三个重要因素：

MIMO：也就是通过多根天线，在空间中能同时发送的数据流数。
OFDM：正交频分复用，把整个系统带宽划分为多个正交的子载波，划分的粒度越细，子载波越多，可同时发送的数据就越多，速率自然也就越高。
MCS：调制解码策略，调制方式和码率的组合。无线环境越好，可使用的调制阶数越高，单位时间携带的比特数也越多，用于检错纠错的冗余比特也就可以少加一些，码率提升。

空间流数相当于多层交通，子载波数量相当于每层公路上的多条车道，调制阶数相当于路上货车的车厢容积，码率相当于给货物增加了包装箱，OFDM符号时长和符号间隔相当于货车在公路的通行时长再加上发车间隔。

4、路由器的工作模式和组网

SSID (Service Set Identifier)：服务集标识是Wi-Fi信号的名称。

组网：网络组建技术。计算机网络有不同的类型，根据不同的组网技术有不同的分类依据。

（1）按交换技术可分为：线路交换网、分组交换网。

（2）按传输技术可分为：广播网、非广播多路访问网、点到点网。

（3）按拓朴结构可分为：总线型、星型、环形、树形、全网状和部分网状网络。

（4）按传输介质可分为：有线网络和无线网络。

有线网是指为同轴电缆、双绞线、光纤连成的网络。
无线网是指采用一种电磁波作为载体来实现数据传输的网络类型。

（5）按网络分布规模来可分为：局域网、城域网和广域网。

4.1 无线路由器的工作模式

AP模式和路由模式。AP模式可划分为AP模式、中继模式、桥接模式及客户端模式。

基于这些基本模式，多个路由器之间形成AP+AC以及Mesh两种组网方式，达到自动漫游的效果。

（1）路由模式（Router）

大多数路由器的工作模式。最常见的用法是：路由器WAN口连接入户光猫（ADSL Modem），并设置PPPoE拨号上网并提供各种路由及安全防护功能。路由器的无线接入功能负责发射Wi-Fi信号组成无线局域网WLAN，进行全屋无线信号覆盖。

适用场合：用户办理了宽带业务时。

（2）AP模式

AP指接入点（Access Point）。在这种模式下的路由器只有接入功能，作为无线覆盖扩展。路由和DHCP等功能由上级路由器完成。只需要把一根可以上网的网线插在路由器上，无需任何配置就可以通过有线和无线上网。此模式下，该设备相当于一台带有无线功能的交换机。

此时通过LAN口或者无线上网的用户设备获取的IP为上级路由分配的IP地址，无法管理本路由。

AP适用场合：例如只是作为有线与无线接入点时，需要与上级路由下的设备互通时使用。

（3）中继模式（Repeater）

路由器通过无线的方式与一台可以上网的无线路由器建立连接，用来放大可以上网的无线路由器上的无线信号。

AP信号的Wi-Fi名称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。

对于用户来说，接入中继AP和主路由的效果是完全一样的，中继AP仅相当于一个扩展覆盖的管道，一切的处理都由主路由进行。

适用场合：有一台可以上网的无线路由器，但是该无线路由器的无线信号覆盖有限，希望无线信号可以覆盖更广泛的范围时使用。

（4）桥接模式

和中继模式类似，也是在没有网线的情况下，路由器通过无线的方式与一台可以上网的无线路由器建立连接，用来放大可以上网的无线路由器上的无线信号。两者的差异在于：

中继模式工作于物理层，不能做任何设置，
桥接模式则工作于数据链路层，可以配置独立的SSID。

处于桥接模式下的路由器和主路由器的网段相同，设备连接之后可以互相访问。但是SSID不一样。

缺点是必须在主路由覆盖范围才能放大信号上网，如果主路由信号查，则网速慢甚至不稳定。且主路由不知道下级中继或者桥接节点的存在，它们之间也不存在管理和交互的关系，没法进行漫游，只能等待信号过差断开之后手机再重新连接另一个节点。

适用场合：有一台可以上网的无线路由器，但是该无线路由器的无线信号覆盖有限，希望无线信号可以覆盖更广泛的范围时使用。

4.2 组网方式

（1）Mesh组网

Mesh又叫多跳网络，由多个地位相同的节点通过有线或者无线的方式相互连接，组成多条路径，最终连接到跟互联网相连网关。网络存在一个控制节点来对所有节点进行管理和配置数据下发。

路由器之间的有线连接叫做“有线回程”，无线连接叫做“无线回程”。

Mesh组网非常适合于家庭Wi-Fi覆盖使用，一般情况下，不同厂家的路由器之间是不能组Mesh。EasyMesh技术，可以让不同厂家的路由器之间也支持Mesh组网。

（2）AC+AP

接入控制器（Access Controller，AC）实现配置管理。

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。

通过让AP们支持802.11k/v/r协议，就可以实现AP间的无缝漫游了。

802.11k：无线资源测量协议，可帮助终端快速搜索附近可作为漫游目标的AP。
802.11v：无线网络管理协议，用来解决AP之间的负荷均衡，以及终端节电等功能。
802.11r：快速漫游协议，用于加速手机或者电脑在漫游时的认证流程。

原文参考：无线路由器及Wi-Fi组网指南（史上最全） - 知乎

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