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tp路由器网路互联-(tp路由器网络)

来源：191路由网 2022-11-06 21:31:32

tp路由器网络互联 (tp路由器网络)

白驹过隙，死者如此。关于无线路由器和Wi-Fi介绍终于结束了。

事实上，这个话题下还有很多内容没有涉及到，自然是有限的，知道是无限的，只能暂时搁置在这里，后续的起源才能继续。

下面，正文开始。

1. 什么是无线路由器？

在5G时代，手机套餐的流量越来越多，单位价格也越来越便宜。即便如此，也很难毫无顾忌地刷剧。

家庭宽带按带宽收费，流量无限，通过无线路由器转化为Wi-Fi信号不仅可以全家共享，还可以连接各种智能家居。

无线路由器

因此，将无线路由器称为家庭数据枢纽并不过分。

两个关键词：无线和路由。了解这两个词背后的技术原理，了解无线路由器。

无线就是我们常说的Wi-Fi。无线路由器可以将家庭宽带从有线转换为无线信号，所有设备只需连接自己Wi-Fi，你可以愉快地上网。此外，这些设备还形成了不受家庭宽带带宽限制的无线局域网。

比如很多人家里都有智能扬声器，可以用来控制各种智能电器。当你说小X小的时候X，打开电视时，扬声器实际上是通过局域网找到电视并发送指令，不需要连接互联网；如果你让它播放新闻，你必须通过互联网获取数据。

我们前面提到的局域网，又称内网，用于路由器LAN(Local Area Network)所以Wi-Fi信号也被称为WLAN(Wireless LAN，无线局域网)；我们要访问的互联网，又称外网，用于路由器WAN(Wide Area Network)来表示。

无线路由器接口指示

在内网中，每个设备IP地址不同，称为私有地址；所有设备在外网共享相同的公共地址，由电信联通等宽带运营商分配。

路由器是连接内网和外网的桥梁。上面说到的IP路由器的路由功能是地址转换和数据包转发。

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转发才能相互访问或到达外部网络，这意味着一夫当关，所以功能齐全的路由器也被称为家庭网关。

无线路由器组网示意

2. Wi-Fi的关键技术

无线路由器的无线接入功能是之前提到的无线局域网（WLAN）。目前WLAN只有Wi-Fi因此，这种主流技术可以认为两者是相等的。

Wi-Fi由Wi-Fi联盟进行技术认证和商标授权。实际应用中Wi-Fi经常被写作WiFi或者Wifi，但这两种写法并没有得到联盟的认可。

Wi-Fi联盟LOGO

Wi-Fi联盟(全称:国际Wi-Fi联盟组织，英语：Wi-Fi Alliance，简称WFA），是一个商业联盟，拥有 Wi-Fi的商标。. 它负责Wi-Fi 总部设在德克萨斯州的认证和商标授权奥斯汀（Austin）。

Wi-Fi朗朗上口的名字被广泛认为是无线高保真（Wireless Fidelity）缩写实际上是误读。它只是一个简单的名字，没有实际意义，当然也没有全称。

Wi-Fi美国电气电子工程师协会背后的技术标准（IEEE）802.11系列协议。

IEEE全称：Institute of Electrical and Electronics Enginees

2.1 Wi-Fi协议的发展

从1997年的第一个版本开始，802.一系列协议不断前进，经历了802.11a/b/g/n/ac等多个版本，支持的上网速度也在提高。最新的协议版本是802.11ax，也就是说，近年来发展迅速Wi-Fi 6。

IEEE 802.从第一代到第六代，历程，从第一代到第六代

多年来，Wi-Fi虽然世代相传，但世界上没有Wi-Fi几代人这样说，直接用802.11后加几个字母等协议号，对普通用户非常不友好。

直到2018年，Wi-Fi联盟决定下一代技术标准802.11ax用起来更容易理解Wi-Fi 6.宣传，上一代802.11ac和802.11n顺理成章Wi-Fi5和Wi-Fi4。

直到2018年，Wi-Fi联盟决定下一代技术标准802.11ax用起来更容易理解Wi-Fi 6.宣传，上一代802.11ac和802.11n顺理成章Wi-Fi5和Wi-Fi4.至于更早的技术，反正没人注意，就不用再起马甲了。

Wi-Fi 6 出生后，才有Wi-Fi 5的叫法

2019年9月16日，Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划。此后，Wi-Fi 6的名字在全世界都很有名。目前，新发布的设备基本上得到了支持Wi-Fi 6了。

Wi-Fi 6 认证标志

2.2. Wi-Fi使用和使用频段

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 只要发射功率符合国家标准的要求，就可以直接使用工业、科学、医学等频段。

不同国家的ISM频段不同

2.4GHz作为世界上最早使用的ISM频带，频谱范围为2.40GHz～2.4835GHz，共83.5M带宽。

我们常用的蓝牙，ZigBee，无线USB也工作在2.4GHz频段。此外，微波炉和无绳电话的频段也是2.4GHz。甚至，有线USB工作时，接口内芯片也会发射2.4GHz造成干扰的无用信号。

由此可见，2.4GHz同时工作的设备很多，频段拥挤，干扰严重。一万盏灯，你和楼上楼下的邻居在用Wi-Fi快乐上网时，路由器却在背后默默地选择信道，协调干扰。

Wi-Fi把2.4Ｇ频段上的83.5M带宽分为13个信道，每20个信道M一个。请注意，这些信道是重叠的，最初只能放下3个，但现在硬挤进13个，相互干扰是不可避免的，只能尽可能减少，大家都慢，排队轮流使用。

2.4G频谱和信道(第14信道在中国不允许使用)

信道交叠到什么程度？从下图可以直观地看出，在这些信道中，只有1、6、11或2、7、12、3、8、13组完全不重叠，可见2.4GHz频段拥堵程度。就像一条很窄的路，上面有很多车，交通堵塞频繁，必然导致交通速度下降。

2.4G不重叠的信道分布

到了802.11n，用户可以使用40M的信道，但2.4GHz频段仍然只有83个.5M总带宽只能容纳两个信道。因此，单个用户只有在夜深人静的网络空闲时才能使用40M802.11n很大程度上很难达到高速率。

2.4G 40M带宽信道

如果说2.4GHz如果频段是羊肠小道，5GHz频段无疑是康庄大道。

5GHz频段的可用范围为4.910GHz～5.875GHz，带宽900多M，是2.4G的10倍还多！这个频谱太宽了，不同的国家根据自己的情况来定义Wi-Fi可用范围。

例如，在中国5GHz频谱共有13个20M信道可用作Wi-Fi，连续的20M信道也可以形成40M，80M，甚至160M信道。

中国5G信道分布图

5GHz带宽大，设备少，自然速度快，干扰小。因此，如果你想让家庭网络获得良好的速度体验，可以考虑使用5GHz全屋覆盖。

但是尺子短，寸长，5GHz虽然带宽干扰小，但信号传输衰减快，容易堵塞，穿墙能力弱。

2.4G和5G Wi-Fi穿透信号的损失

因此，跟2.4GHz相比，5GHz信号通常要弱得多。至于它们能覆盖多少米，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以及个人预期的上网率，很难给出具体的信息。

如果只考虑家里各种智能家居的联网，2.4GHz覆盖和容量通常足够。但如果需要高速上网，充分发挥家庭宽带的价值，必须依靠5GHz才能实现。

因此，Wi-Fi建议不要考虑2.4GHz，直接以5GHz全屋覆盖作为设计目标。一般来说，单个路由器很难在复杂的家庭环境中实现无死角覆盖，需要考虑多个路由器之间的网络组合和漫游问题。

2.3. Wi-Fi关键技术

为什么Wi-Fi越来越快？其实在IEEE802.11系列协议一直在与3GPP4G和5G相互借鉴，底层技术通用。

OFDM/OFDMA

OFDM全称为正交频分复用。系统将载波带宽划分为多个正交子载波，相当于将一条道路划分为多条平行车道，自然大大提高了交通效率。

在Wi-Fi 5及以前（802.11a/b/g/n/ac），子载波宽度为312.5KHz，到了Wi-Fi 6（802.11ax），子载波宽度缩小78.125KHz，相当于宽度的道路划分为更多的车道。

Wi-Fi 6有更多的子载波

在OFDM在全带宽下，每个用户必须同时占用所有子载波。如果需要发送的数据不多，对频率资源不满意，其他用户不能灵活使用，只能排队等待，频谱资源的使用效率不高。

要解决这个问题，Wi-Fi 6引入了OFDMA技术，后面有字母A，其全称已成为正交频分复用多址。多址意味着多用户重用。

OFDM vs. OFDMA

OFDMA同时支持多个用户共享所有子载波。相当于运输公司统一包装多个用户的数据，共同装载，充分利用车厢容量，加快发货速度，提高频谱效率。

MIMO/波束赋形

路由器上的天线越来越多，从看不到天线，到一、两、三、四、六、八...现在，不管路由器的价格如何，它看起来都像螃蟹。张牙舞爪不吓人。

为什么要用这么多天线？只是为了更好的实现MIMO(多输入多输出)技术。简单地说，当信号发射时，使用多个天线同时发送不同的数据，速度自然翻倍；接收时，多个天线同时接收手机发送的信号，就像戴助听器一样，接收灵敏度也增强了。

单用户MIMO（SU-MIMO）

若所有天线同时只为用户服务，则称为单用户MIMO（SU-MIMO）。此外，路由器四路发射，手机四路接收，也可以称为4x4 MIMO。

有时候路由器的天线很多，但是四顾茫然，发现手机都是弱鸡。路由器可以发送4个信号，但手机最多只能接收两个信号，最后路由器必须配合只发送两个信号。这不是浪费吗？

多用户MIMO（MU-MIMO）

还有一些解决办法，一部手机接收天线少，多部手机加起来不多？因此，路由器将多部手机视为强大的虚拟手机，从而实现高级手机MIMO了。这种多手机共同参与MIMO叫多用户MIMO（MU- MIMO），又叫虚拟MIMO。

此外，多个天线还可以通过波束赋形技术形成指向窄波束，准确覆盖用户。由于窄波束的能量集中，可以覆盖得更远，穿墙效果也可以提高。

波束赋形

这样，路由器的天线数量越多越好。买路由器一定要选择天线多吗？这可能是陷阱。不管有多少天线，只是堆一些外部可见的硬件，看起来很棒，但内部设计是否能支持这么多天线还不得而知。

更重要的是，不管是MIMO，或者波束赋形都需要软件算法的支持，其复杂性远高于硬件

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