路由器常識指南 原

路由器世界的信息不如普通電腦那麼親切近人,我們需要一些基礎知識鋪墊。

比特與字節的單位換算

速度計算中,b 與 B 是不同的單位,8 bit = 1 Byte,而 ps 是 per second 每秒的意思,也就是“/s”,所以 100Mbps = 12.5MB/s,這種單位換算。

上行與下行網速有差距

國內寬帶接入和 ADSL 接入的上下行網速均有極大差距,一般是上行網速遠小於下行網速。

除了普通用戶無需極高的上行網速外,這麼多的上行帶寬主要提供給企業用戶了。

運營商質量參差不齊

前幾年工信部對電信進行了重組,將原有南方省份的電信和北方的聯通組建了新電信,將北方的電信和南方的聯通組建了新聯通。

因爲傳輸網絡及網絡帶寬出口是老電信的最好,所以重組後是南電信和北聯通的寬帶最好。

網通已於聯通合併,移動與鐵通合併,移動沒有自己的寬帶。

成都鵬博士是民營企業,收購了長城寬帶,成都鵬博士、長城帶寬、寬帶通、北京電信通是同一家。一般需要接入主幹電信網才能訪問到多數國內外網站,出口帶寬又有限,所以實際帶寬並不如標稱的那麼高。

網速的木桶原理

真實體驗到的網速,以該條線路上所有機器的最低網速爲準。

一般情況下,入戶的限定帶寬、運營商終端交換機容量和線上共享的用戶是最大的限制。

除此之外,網速受路由器的 WAN 口速率、LAN 口速率、網線類型和機器的網口速率的制約。

網線分類

雙絞線又稱網線。

屏蔽雙絞線(STP)相比於非屏蔽雙絞線(UTP),抗電磁干擾,穩定性強。

  • 五類線(CAT-5):理論速率 100Mbps
  • 超五類線(CAT-5E):理論速率 1000Mbps,衰減小,串擾少,時延低
  • 六類線(CAT-6):理論速率 1Gbps,串擾少,回波損耗少

路由器的組成

常見的路由器是由 CPU+RAM+ROM 組成的嵌入式機器,提供多個 RJ-45 網線接口和無線接口。

CPU 主要以處理器架構(ARM/MIPS)、芯片方案、核心數、頻率區分。 RAM:規格(DDR2/DDR3)、容量、頻率 ROM:規格(NOR Flash/NAND Flash/eMMC)、容量

RAM 是內存,ROM 是閃存(存儲空間)。WAN 口是外網接口,LAN 口是內網接口。

中低端路由器的 CPU 同時負責交換路由信息、路由表查找和數據包轉發,高端路由器提供特定的 ASIC 或協處理器負責數據包轉發。

無線技術

2.4G

2.4G 是指 2.412Ghz ~ 2.472Ghz 頻段的無線電波,共 60Mhz。FCC 將其分爲 14 個信道(因國家限制可能有所減少),每個信道獨佔 5Mhz,信號傳輸需要 20Mhz,因此信道間互相重疊。相隔 5 個信道則頻段不重疊互不干擾(如 1、6、11)。關於更多 2.4G/5G 信道頻段與重疊與否的信息參見 維基百科

支持 2.4G 網絡的標準:802.11b、802.11g、802.11n

2.4G 頻段開發使用較早,像藍牙、無線鍵鼠甚至微波爐都是用的此頻段,因此干擾較多,網速和質量往往無法令人滿意。

5G

5G 帶寬較爲充足,每個信道 20Mhz,信道之間均不重疊。

支持 5GHz 網絡的標準:802.11n、802.11ac、802.11ac wave2

頻率越高,隨距離衰減越快,所以 5G 信號一般覆蓋能力和穿牆能力較差,但性能提升明顯。

無線傳輸標準協議(IEEE 802.11)

802.11b 是多數無線網卡支持的最老標準,只描述了 2.4G 的情況,理論速率 11Mbps。

802.11g 是傳統無線路由器支持的最老標準,只描述了 2.4G 的情況,理論速率 54Mbps。

802.11n 標準支持合併相鄰的 20Mhz 信道組成 40Mhz 信道,支持 MIMO 技術,支持短幀間隔(Short GI)技術。

802.11ac 標準,3 天線最高速率支持到 1.3Gbps。

802.11ac wave2 修訂標準支持 MU-MIMO 技術,4 天線最高速率支持到 3.467 Gbps。

因爲不同的組合下有不同的理論速率,使用調製與編碼策略(MCS)索引號編制了對照表

讀表可知,目前市面上最常見的 2 根 2.4G 天線的路由器,使用 40MHz 頻寬,開啓 Short GI 技術理論速率是 300Mbps。

常見技術解析

波束成形(Beamforming)技術:使多根天線產生具有指向性的波束,增加信號品質,減少用戶間的干擾。

多入多出(MIMO)技術:使信號通過多個天線收發,成倍提高信道容量。

多用戶多入多出(MU-MIMO)技術:能夠同時使用多個天線的多入多出技術。MU-MIMO 技術需要路由器和用戶的無線網卡均支持。例如,若路由器有 3 天線,用戶有 2 天線,理論速率最高 433Mbps * 3 * 2 = 2600Mbps。

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