白駒過隙，逝者如斯。經過斷斷續續幾個月的更新，關於無線路由器和Wi-Fi的介紹終於告一段落。
其實，這個話題下還有很多很多的內容沒有涉及到，然生有涯而知無涯，隻能在此暫且擱筆，後續緣起再續。
下面，正文開始。
1. 什麼是無線路由器?
在5Ｇ時代，手機套餐中所含的流量越來越多，單位價格也越來越便宜，即便如此，也難以毫無顧忌地刷劇。
傢庭寬帶，按帶寬收費，流量不限，通過無線路由器將其轉化為Wi-Fi信號，不但可供全傢共享，連接各種智能傢居也不在話下。
因此，將無線路由器稱為傢庭的數據樞紐也毫不為過。
無線路由器這個名稱可以拆出來兩個關鍵詞：無線和路由。理解瞭這兩個詞背後的技術原理，就理解瞭無線路由器。
無線也就是我們常說的Wi-Fi。無線路由器可以將傢庭寬帶從有線轉換為無線信號，所有設備隻要連接自傢Wi-Fi，就能愉快地上網瞭。除此之外，這些設備還組成瞭一個無線局域網，本地數據高速交換，不受傢庭寬帶的帶寬限制。
舉個例子，很多人傢裡都有智能音箱，可以用來控制各種智能電器。當你說小X小X，打開電視時，音箱實際上是通過局域網找到電視並發送指令的，並不需要連接互聯網；而你如果讓它播放新聞時，就必須要通過互聯網來獲取數據瞭。
我們前面說到的局域網，也被稱為內網，在路由器上用LAN(Local Area Network)來表示，因此Wi-Fi信號也被稱作WLAN(Wireless LAN，無線局域網)；而我們要訪問的互聯網，也被稱作外網，在路由器上用WAN(Wide Area Network)來表示。
在內網中，每個設備的IP地址是不同的，這被稱作私有地址；而所有設備上外網則共用同一個公有地址，由電信聯通這樣的寬帶運營商分配。
路由器，正是連接內網和外網的橋梁。上面說到的IP地址轉換，數據包轉發，就是路由器的路由功能。
也就是說，路由器是傢庭網絡的樞紐，所有的設備的數據都必須經過它的轉發才能彼此訪問或者到達外部網絡，頗有一夫當關，萬夫莫開的意思，因此功能全面的路由器又被稱作“傢庭網關”。
2. Wi-Fi的關鍵技術
無線路由器的無線接入功能，就是之前說過的無線局域網（WLAN）。目前WLAN隻有Wi-Fi這一種主流技術，因此可以認為兩者是等同的。
Wi-Fi由Wi-Fi聯盟進行技術認證和商標授權。實際應用中Wi-Fi經常被寫作WiFi或者Wifi，但這兩種寫法並沒有被聯盟認可。
Wi-Fi聯盟（全稱：國際Wi-Fi聯盟組織，英語：Wi-Fi Alliance，簡稱WFA），是一個 商業聯盟 ，擁有 Wi-Fi的商標。. 它負責Wi-Fi 認證與商標授權的工作，總部位於美國德克薩斯州 奧斯汀 （Austin）。
Wi-Fi這個朗朗上口的名字被廣泛認為是對無線高保真（Wireless Fidelity）的縮寫，實際上是誤讀。它隻是個單純的名稱，並沒有實際含義，當然也沒有全稱。
Wi-Fi背後的技術標準，則是由美國的電氣電子工程師協會（IEEE）制定的802.11系列協議。
2.1 Wi-Fi協議的發展
從1997年的第一個版本開始，802.11系列協議不斷向前演進，經歷瞭802.11a/b/g/n/ac等多個版本，支持的上網速率也不斷提升。目前最新的協議版本是802.11ax，也就是近年來迅速發展的Wi-Fi 6。
在最初的很多年裡，Wi-Fi雖然一代代向前發展，但世界上並沒有Wi-Fi幾代這樣的說法，直接就用802.11後面加幾個字母這樣的協議編號，對普通用戶非常不友好。
直到2018年，Wi-Fi聯盟才決定把下一代技術標準802.11ax用更為簡單易懂的Wi-Fi 6來宣傳，上一代的802.11ac和802.11n就順理成章地成瞭Wi-Fi5和Wi-Fi4。至於更早的技術，反正也沒人關註瞭，也就不用再起馬甲瞭。
2019年9月16日，Wi-Fi聯盟宣佈啟動Wi-Fi 6認證計劃。此後，Wi-Fi 6的大名響徹瞭全世界，目前新發佈的設備基本都已經支持Wi-Fi 6瞭。
2.2. Wi-Fi信道及使用的頻段
Wi-Fi主要工作在2.4GHz和5GHz這兩個頻段上。這兩個頻段被稱作ISM（Industrial Scientific Medical 工業，科學，醫學）頻段，隻要發射功率滿足國傢標準要求，就可以不用授權直接使用。
2.4GHz作為全球最早啟用的ISM頻段，頻譜范圍是2.40GHz～2.4835GHz，共83.5M帶寬。
我們常用的藍牙，ZigBee，無線USB也工作在2.4GHz頻段。此外，微波爐和無繩電話使用的頻段也是2.4GHz。甚至，有線USB接口的內部芯片在工作時，也會發射2.4GHz的無用信號，造成幹擾。
由此可見，2.4GHz上同時工作的設備眾多，頻段擁擠不堪，幹擾嚴重。當萬傢燈火，你和樓上樓下的鄰居在用Wi-Fi愉快上網的時候，路由器卻在背後默默地挑選信道，協調幹擾。
Wi-Fi把2.4Ｇ頻段上的83.5M帶寬劃分為13個信道，每20M一個。註意這些信道是交疊的，本來隻能放下3個，現在卻硬生生地擠進去瞭13個，相互之間的幹擾難以避免，隻能盡量減輕，大不瞭大傢速度慢一些，排隊輪著用。
信道交疊到什麼程度呢？由下圖可以比較直觀地看出，在這些信道裡面，隻有1，6，11或者2，7，12，或者3，8，13這三組是完全沒有交疊的，可見2.4GHz頻段的擁堵程度。就好比一條很窄的路，上面通行的車卻很多，堵車頻頻，勢必造成通行速度的下降。
到瞭802.11n，用戶可以使用40M的信道，但2.4GHz頻段依然隻有83.5M的總帶寬，就隻能容納兩個信道瞭。因此隻有在夜深人靜網絡空閑的時候，單個用戶才有可能使用40M信道，加之來自隔壁老王傢的幹擾，802.11n的高速率很大程度上難以達到。
如果說2.4GHz頻段是羊腸小道的話，5GHz頻段無疑就是康莊大道瞭。
5GHz頻段的可用范圍是4.910GHz～5.875GHz，有900多M的帶寬，是2.4G的10倍還多！這段頻譜過於寬瞭，不同國傢根據自身情況，定義瞭Wi-Fi可以使用的范圍。
比如，在中國5GHz頻譜共有13個20M信道可用作Wi-Fi，連續的20M信道還可以組成40M，80M，甚至160M信道。
5GHz的帶寬大，上面跑的的設備少，用起來自然速度快，幹擾小。因此，如果想要傢庭網絡達到良好的速率體驗，可用考慮用5GHz來進行全屋覆蓋。
然而尺有所短，寸有所長，5GHz雖然帶寬大幹擾小，但是信號傳播衰減快，還很容易被阻擋，穿墻能力很弱。
因此，跟2.4GHz相比，5GHz信號通常要弱得多。至於它們到底各能覆蓋多少米，這個由於路由器的天線增益，接收靈敏度，傢裡墻體和障礙物的分佈，以及個人期望達到的上網速率都有關聯，很難具體給出。
如果僅考慮到傢裡的各種智能傢居的聯網，2.4GHz的覆蓋和容量通常就夠用瞭。但如果需要高速上網，最大化發揮傢庭寬帶的價值，就必須依靠5GHz才能實現。
因此，Wi-Fi的覆蓋建議不用考慮2.4GHz，直接以5GHz全屋覆蓋作為設計目標。一般情況下單個路由器在傢庭的復雜環境下難以實現無死角覆蓋，需要考慮多臺路由器之間的組網以及漫遊問題，這點後面再講。
2.3. Wi-Fi關鍵技術
為什麼Wi-Fi的速度越來越快？其實在IEEE的802.11系列協議一直在跟3GPP的4Ｇ和5Ｇ相互借鑒，使用的底層技術都是通用的。
OFDM/OFDMA
OFDM的全稱是正交頻分復用。系統會在頻域上把載波帶寬分割為多個相互正交的子載波，相當於把一條大路劃分成瞭並行多個車道，通行效率自然就大幅提升瞭。
在Wi-Fi 5及以前（802.11a/b/g/n/ac），子載波寬度是312.5KHz，到瞭Wi-Fi 6（802.11ax），子載波寬度縮小為78.125KHz，相當於將同樣寬度的路劃分成瞭更多的車道。
在OFDM下，每個用戶必須同時占用全帶寬下的所有子載波。如果某個需要發送的數據沒那麼多，把頻率資源用不滿的話，其他用戶也沒法靈活使用，隻能幹巴巴地排隊等著，頻譜資源的使用效率不高。
為瞭解決這個問題，Wi-Fi 6引入瞭OFDMA技術，後面多瞭個字母A，其全稱也就變成瞭正交頻分復用多址。多址就是多用戶復用的意思。
OFDMA可以支持多個用戶在同一時刻共享所有子載波。相當於運輸公司把多個用戶的數據統一打包，共同裝車，充分利用車廂容量，大傢的發貨速度就都加快瞭，頻譜效率得以提升。
MIMO/波束賦形
路由器上面的天線數量是越來越多，從看不到天線，到一根，兩根，三根，四根，六根，八根…現在不管啥價錢的路由器，都長得跟螃蟹似的，張牙舞爪好不唬人。
為啥要用這麼多天線？就是為瞭更好地實現MIMO（多輸入多輸出）技術。簡單來說，就是在信號發射時，用多根天線來同時發送多路不同的數據，速度自然成倍提升；在接收時，多個天線同時接收手機發來的信號，跟戴瞭助聽器一樣，接收靈敏度也得到瞭增強。
如果所有天線同時隻為一個用戶服務，就叫做單用戶MIMO（SU-MIMO）。更進一步，路由器四路發射，手機四路接收，也可以更精細地叫做4×4 MIMO。
有時候，路由器的天線眾多能力強悍，但四顧茫然，發現手機個個都是弱雞。路由器能發4路信號，但手機最多隻能收兩路，最終下來路由器也就不得不配合著隻發兩路。這不是浪費麼？
解決辦法也是有的，一個手機的接收天線少，多個手機加起來不就多瞭？於是，路由器便將多個手機一起考慮，視作一個功能強大的虛擬手機，這樣就又能實現高階MIMO瞭。這種多手機共同參與的MIMO就叫做多用戶MIMO（MU- MIMO），又叫虛擬MIMO。
除此之外，多個天線還可以通過波束賦形技術，形成指向性的窄波束，對準用戶精準覆蓋。由於窄波束的能量集中，因此可以覆蓋得更遠，穿墻效果也能得以提升。
這樣看來，路由器的天線個數是多多益善呀，買路由器就一定要挑天線多的嗎？這可能是一個陷阱。天線再多，隻是在堆一些外部看得見的硬件而已，看起來牛逼閃閃，但內部的設計到底能否支撐這麼多天線還是未知數。
更重要的是，不論是MIMO，還是波束賦形，都是需要軟件算法支撐的，這裡面的復雜度遠高於硬件，不同廠傢算法優化能力不同，可能導致很大的性能差異。
因此，建議在購買路由器時，不用太關註外部到底能看到多少根天線，而要看他們的產品宣傳，是否支持波束賦形，4x4MIMO，或者MU-MIMO？如果廠傢在這方面的宣傳聲勢很大，那至少說明他們對這些功能比較自信並將其作為賣點。
調制編碼策略（MCS）
調制編碼，分為調制和編碼兩部分，它們共同決定瞭單位時間可以同時發送的比特數。調制編碼策略一般將調制和編碼兩部分綜合起來分為多個等級，級別越高，數據發送的速率也就越快。
調制的作用就是把經過編碼的數據（一串0和1的隨機組合）映射到前面所說幀結構的最小單元：OFDM符號上。經過調制的信號才能最終發射出去。
常用的調制方式包括BPSK、QPSK、16QAM，64QAM和256QAM，能同時發送的比特數為1個，2個，4個，6個和8個。Wi-Fi 6可以支持1024QAM，可同時發送10個比特的數據，速率自然大為提升。
可是，原始數據在編碼時，為瞭糾錯而加入瞭很多的冗餘比特，真正的有用數據其實隻占一部分。我們考慮上網速率時，說的僅僅是有用數據的收發速率，冗餘比特都在解碼的時候丟棄掉瞭。
這就要引入碼率的概念，也即是有用的數據在編碼後總數據量中的占比。如果碼率是3/4，就是指編碼後的數據中，3/4是有用數據，1/4是後來添加的冗餘比特。
不同的調制方式，加上不同的碼率，就組成瞭調制編碼策略（MCS）。下表是Wi-Fi 6中的MCS表，可以看出最高階MCS為11，對應於1024QAM加5/6的碼率。
正是通過這些技術的不斷演進，Wi-Fi標準一代代向前，速率越來越高，讓我們更為暢快地上網。
3. Wi-Fi的上網速率估算
Wi-Fi到底能達到多大速率呢？
路由器廠傢宣傳的Wi-Fi 6可以達到1800Mbps，3000Mbps，甚至5400Mbps速率，到底是怎麼算出來的呢？
要計算Wi-Fi可以達到的峰值速率，必須用到前文講到的幾點技術：OFDM，MCS，以及MIMO。
OFDM：正交頻分多址，把整個系統帶寬劃分為多個正交的子載波，劃分的粒度越細，子載波越多，可同時發送的數據就越多，速率自然也就越高。
此外，OFDM技術最終要把數據打包在一個一個的符號（Symbol）中發送，每個符號花的時間越短，兩個符號之間的間隔（Guard Interval，GI）越小，速率也就越高。
MCS：調制編碼策略，對速率的影響主要是調制方式和碼率這兩方面。無線環境越好，可以使用的調制階數越高，單位時間攜帶的比特數也就越多，用於檢錯糾錯的冗餘比特也就可以少加一些，碼率提升，有用數據的發送速率自然也就加快瞭。
MIMO：也就是通過多根天線，在空間中能同時發送的數據流數。空間流數越多，速率越高。比如，4x4MIMO的理論速率是2×2 MIMO兩倍，效果立竿見影。
綜上，單個頻段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式來計算。跟5G峰值速率的計算類似，上述公式也可以用公路系統來類比。
空間流數相當於多層交通，子載波數量相當於每層公路上的多條車道，調制階數相當於路上貨車的車廂容積，碼率相當於給貨物增加瞭包裝箱，OFDM符號時長和符號間隔相當於貨車在公路的通行時長再加上發車間隔。
空間流數：隨著協議的演進，Wi-Fi能支持的空間流數越來越多，推動峰值速率不斷提升。
如下表所示，IEEE制定的802.11ac最多能支持8流，但是Wi-Fi聯盟（WFA）在認證的時候，覺得這個能力過於強瞭，實現起來成本太高，因此就分成瞭兩個階段：wave 1和wave 2。
這兩個階段的能力也比較保守，並未最終實現IEEE的設計能力。Wave 1可支持3流，Wave 2可支持4流。
到瞭802.11ax，最多可以支持到8流。Wi-Fi聯盟將其包裝為Wi-Fi 6，也不再搞過渡版本瞭。但你的路由器到底能支持到幾流，還要看廠傢具體的實現。
有效子載波數量：802.11系列協議對子載波的劃分越來越細，可支持的信道帶寬越來越大，這兩點促使有效子載波數量不斷增加。
如下表所示，802.11n可支持最大40M信道帶寬，802.11ac則能支持160M帶寬，因此有效子載波數量翻瞭4倍有餘。
到瞭802.11ax，同樣最大支持160M信道寬度，但子載波間隔卻僅為之前協議的1/4，從而最大支持的子載波數量相比802.11ac又翻瞭4倍。
調制階數：802.11ac最大支持256QAM，調制階數為8，也就是每個符號可同時攜帶8個比特的數據。
802.11ax則最大支持到1024QAM，每個符號可同時攜帶10個比特的數據，比前一代提升瞭25%。
MCS和碼率：協議定義瞭多種調制方式和碼率的組合，就是調制編碼策略（Modulation Coding Scheme, MCS）。
調制階數越高，碼率越高，抗幹擾能力也就越差。因此在無線信號強度足夠，且幹擾很小的時候，高階MCS才能發揮作用。
符號長度 + 符號間隔：在802.11ac及以前，單個符號長度3.2微秒，符號間隔是0.8微秒，但也支持0.4微秒。我們計算峰值速率當然用短的間隔，因此802.11ac的符號長度+符號間隔為3.6微秒。
到瞭802.11ax，符號長度成瞭12.8微秒，間隔長度為至少0.8微秒，兩者加起來就是13.6微秒。
這個值雖遠高於之前的協議，看似吃瞭虧，但802.11ax在其他方面非常優秀，速率還是對前輩形成瞭碾壓之勢。
把上述多個表格中的數據帶入公式計算，采用該協議可支持的最高階調試方式及碼率，符號間隔使用最小值，先不考慮空間流數，單流的計算結果見下表。
不同無線路由器Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要體現在2.4G和5G這兩個頻段可支持的帶寬，以及空間流數。
2.4GHz通常最大支持到40M帶寬，5GHz頻段可最大支持160M帶寬，再根據協議版本的不同，以及空間流數的不同，把兩個頻段能支持的峰值速率加起來，就是路由器官方宣傳的峰值速率瞭。
上圖是我根據路由器的標稱速率，來估計2.4GHz和5GHz這兩個頻段可支持的信道帶寬以及流數，並對速率計算進行瞭驗證。
舉例來說，對於AC1200，其中的AC是指它最高可以支持到802.11ac協議（Wi-Fi 5），2.4GHz頻段隻能使用802.11n ，支持2×2 MIMO，速率可達300Mbps，5GHz頻段也是2×2 MIMO，速率為867Mbps，總和為1167Mbps，就按照1200M來宣傳瞭。
對於AX5400，其中的AX是指它最高可以支持到802.11ax協議（Wi-Fi 6），2.4GHz頻段支持2×2 MIMO，速率可達573.6Mbps，5GHz頻段可支持160M信道帶寬及4×4 MIMO，速率為4804Mbps，總和為5377.6Mbps，就按照5400M來宣傳瞭。
4. 傢用Wi-Fi組網指南
話說在遠古時代，我出差亞非拉時總是有一種焦慮感，唯恐入住的酒店或者宿舍沒有網絡或者沒有Wi-Fi，因此必隨身攜帶插線板，網線和一個便攜式路由器。近幾年發現Wi-Fi幾乎已經無處不在瞭，這套裝備也逐漸蒙上瞭厚厚的塵土。
這個便攜路由器，直接插上網線啥都不用管就能用瞭，傢裡也曾使用過的多款路由器，大部分也都是直接插上電源，用手機簡單配置下就成。至於用的是啥工作模式和組網方案，並沒有特殊關註。
近期，我拿出瞭塵封已久的便攜路由器研究瞭下，發現事情並沒有那麼簡單。為瞭達到更好的覆蓋效果，路由器之間可以靈活組網，有多種工作模式。瞭解瞭這些原理之後，在傢庭網絡覆蓋規劃時，就能做到成竹在胸。
4.1. 兩個基本概念
SSID
SSID的全稱是Service Set Identifier，翻譯成中文就是服務集標識。這個概念看似高大上，其實就是Wi-Fi信號的名稱。
無論在哪裡，隻要用電腦或者手機一搜，必然能看到一連串的Wi-Fi SSID以及它們的信號強度。這些Wi-Fi信號可以是加密的，也可以是不加密的。
這就是SSID的核心功能：將一個無線局域網（WLAN）分為幾個需要不同身份驗證的子網絡，每一個子網絡都需要獨立的身份驗證，防止未被授權的用戶進入本網絡，一般的傢庭組網都會設置密碼。
一般的雙頻路由器都可以把2.4GHz和5Hz這兩個頻段分為兩個SSID，但這可能會造成困惑，經常出現連接2.4GHz頻段的SSID，難以切換到5GHz的情況。因此很多路由器也支持雙頻合一，系統自動設置信號切換門限，用戶無感知。
網段
局域網內的每個手機或者電腦都有一個IP（Internet Protocol，網絡層協議）地址用於相互通信，我們常見的格式（IPv4）由32位0或者1組成。
32位二進制IP地址的格式大體如下：11000000101010000000000000000001，可是這看起來一點都不直觀。
於是我們把它分為四段：11000000.10101000.00000000.00000001，這還是不夠直觀。於是我們把它轉換為十進制：192.168.0.1，這下終於看著順眼多瞭。
為瞭方便管理，我們把IP地址分為兩部分，網絡前綴和主機地址。網絡前綴標識瞭一個網絡，也稱為網段，主機地址用來標識該網絡內部的每一臺設備。
如上圖所示，該地址前三段的“192.168.0”為網絡前綴，最後一段的“123”為主機地址。最後的主機地址中8位二進制數字的范圍是0~255，0和255作為特殊用途，實際可用的范圍是1~254。
子網掩碼用一連串的1來表示IP地址中哪些位是網絡前綴。在上圖的例子中，IP地址的前三段24位都是網絡前綴，掩碼標記為11111111111111111111111100000000（不用數，24個1），同樣分為4段再轉換為10進制，就是255.255.255.0，也可以附在IP地址的後面，寫作192.168.0.123/24。
同一網段內部的設備可以相互通信，不同處於網段的設備，需要通過路由器的路由功能進行轉發才能互通。傢庭網絡中的設備不多，在組網時建議盡量讓所有設備處於同一網段下，方便相互訪問。
上圖僅用網線連接的PC電腦來作為示例，實際上每個網段都可以通過有線或者無線方式來接入，設備也不限於電腦，手機，音箱，攝像頭，門鈴等可以聯網的設備都是可以的。
4.2. 路由器的工作模式和組網
無線路由器的工作模式眾多，大體可分為路由模式和AP模式。AP模式又可以細分為AP模式（套娃），中繼模式，橋接模式及客戶端模式。
基於這些基本的工作模式，多個路由器之間可以形成AP+AC，以及Mesh這兩種組網方式，達到無縫覆蓋，自動漫遊的效果。
4.2.1 路由模式
絕大多數無線路由器都工作在這種模式之下，同時使用瞭路由器的無線接入功能和路由功能。
最常見的用法是，路由器WAN口連接入戶光貓，並設置PPPoE撥號上網並提供各種路由及安全防護功能。為瞭熊孩子的未來，上面還可以配置多種上網管控策略，如IP地址，網址，應用訪問的限制等。
對應地，路由器的無線接入功能則負責發射Wi-Fi信號組成無線局域網WLAN，進行全屋無線信號覆蓋。接入WLAN和連接有線LAN口的多個設備位於同一個局域網內，擁有相同的網段，可以直接進行內網通信。
此外，還可以把路由器用WAN口和上級路由器的LAN口連接起來，形成二級路由，就可以配置兩個網段的內網，以及兩個不同的Wi-Fi名稱（配成一樣的也行）。
這種組網無法實現兩個路由器之間的無縫漫遊，一個Wi-Fi信號減弱並切換到另一個過程伴隨IP地址的變化，網絡中斷感覺明顯。
4.2.2 AP模式
AP就是指接入點（Access Point）。顧名思義，工作在這種模式下的路由器隻有接入功能，並沒有用到路由功能，因此就不提路由二字瞭，直接叫做接入點。
接入點沒有路由功能，並不代表路由功能就不存在，隻是由另一臺路由器來承擔瞭而已。也就是說，AP模式下的路由器無法獨立完成上網重任，需要跟另外一臺路由器協作，多用於覆蓋的擴展。
AP模式有3個子模式：AP模式（套娃），中繼模式，橋接模式。
AP模式
啟用AP模式的路由器通過網線和上級路由器連接，僅有接入功能作為無線覆蓋擴展（用作主力覆蓋也可以），路由和DHCP等功能由上級路由器完成。因此接入AP的手機或者電腦和上級路由器處於同一網段，可直接互通。
AP的無線網絡名稱（SSID）和密碼可以獨立設置，跟上級路由器的相同或者不同都行。如果Wi-Fi名稱的設置不同，兩個設備之間肯定是沒法無縫漫遊的，隻能是一個信號太弱斷開之後再連另一個，或者手動連接。
就算把這些AP設置為相同的SSID，看似傢裡隻有一個Wi-Fi信號，但實際上AP和主路由的無線信號缺乏交互，配置和管理比較麻煩，也是無法實現無縫漫遊的。
這種組網下的AP功能完善，每個節點都要分別配置，相互獨立工作，因此叫做“胖AP（Fat AP）”。
胖AP們虎踞龍盤，沒有統一的管理，各自的覆蓋之間也無法漫遊，在傢裡數量少瞭還能湊合用，在商場，機場這些超大空間，需要的AP數量極其龐大，就隻能另請高明瞭。
AP+AC組網
既然胖AP不好管理，我們可以把它再進行拆分，隻保留最基本的接入功能，將配置管理功能獨立出來，組建為一個全新的設備：接入控制器（Access Controller，AC），普遍簡稱作AC。
AC負責管理所有的AP，隻要在AC上進行統一配置，就可以自動同步到所有的AP節點，並且所有AP的工作狀態都可以在AC上進行實時監控，維護起來也非常方便。這種狀態的AP隻需要好好幹活就行，其他啥都不用管，當然也就沒啥花花腸子瞭，因此叫做“瘦AP（Fit AP）”。
更重要的是，通過讓AP們支持802.11k/v/r協議，就可以實現AP間的無縫漫遊瞭。
802.11k：無線資源測量協議，可幫助終端快速搜索附近可作為漫遊目標的AP。
802.11v：無線網絡管理協議，用來解決AP之間的負荷均衡，以及終端節電等功能。
802.11r：快速漫遊協議，用於加速手機或者電腦在漫遊時的認證流程。
上述漫遊協議需要路由器和手機同時支持才能正常工作。
在各廠傢的實際AP產品中，大多支持802.11k/v協議，對於傢庭網絡已經足夠用瞭。
這個方案簡直完美啊，還有沒有改進空間呢？
我們考慮下，大量的AP要跟AC連接，除瞭要提前鋪設大量的網線之外，還要準備對應的電源給AP供電，這工作量就大瞭去瞭。網線本身也是電線麼，AP的功耗一般也不高，網線能不能在傳數據的同時也把供電的活給幹瞭呢？
還真可以。這種供電方式有專門的協議，叫做PoE（Power over Ethernet，以太網供電），需要交換機等連接設備和AP雙方都支持才能正常供電。
這樣一來，我們在AC的後面再接上一個PoE交換機，再把所有等AP換成可以支持PoE的型號，就可以實現PoE供電瞭，省去瞭多處拉電源線的煩惱，頓時感覺網絡清爽瞭許多。
然而有人可能要說瞭，我傢就2個房間再加1個客廳，一共3個AP就夠瞭，結果不但要搭上接入主路由器，AC，再來個PoE交換機，不但成本高，連弱電箱都沒空間放瞭！
確實如此，AC+AP方案主要用於大面積的商業場所，再不濟也是別墅這種多層樓且房間多的情況，對於普通住宅有些殺雞焉用宰牛刀的意思，確實不大合適。
不過商傢也針對性地開發瞭精簡的方案，把路由器，AC和PoE交換機合而為一，稱之為“路由/AC/PoE一體機”，跟普通的傢用交換機大小仿佛，成本也大幅降低。
與此同時，上述方案也將AP也集成在傳統的86型網線插座面板內，完全隱藏於無形，卻達成瞭Wi-Fi無縫覆蓋，信號強勁的最佳狀態。
AC+AP的優點顯著，但也有缺點。那就是所有的AP都需要使用網線和AC連接，這就要求在裝修時就考慮好Wi-Fi組網，並佈好網線。如果沒有網線可達，就必須考慮其他方案瞭。
4.2.3 中繼模式
跟AP模式不同，在中繼模式下的路由器和上級路由器之間並沒有網線連接，隻是單純地接收上級路由器的無線信號，進行放大後再發出去，不做任何處理。
因此中繼模式下AP信號的Wi-Fi名稱和密碼都跟上級路由是一樣的，所有的設備也都位於同一網段。對於用戶來說，接入中繼AP和主路由的效果是完全一樣的，中繼AP僅相當於一個擴展覆蓋的管道，一切的處理都由主路由進行。
4.2.4 橋接模式
橋接模式和中繼模式比較類似，也是在沒有網線的情況下，通過無線來連接兩個路由器。兩者的差異在於：中繼模式工作於物理層，不能做任何設置，而橋接模式則工作於數據鏈路層，可以配置獨立的SSID。
雖說SSID可以不同（也可以配成相同的），但處於橋接模式下的路由器和主路由器的網段是相同的，設備連接之後可以互相訪問。
工作中繼或者橋接模式的路由器，必須在主路由的覆蓋范圍內才能放大信號來進行上網。如果在主路由的信號很差的位置，放大之後雖然手機看到的Wi-Fi信號是滿格的，但是網速依然很慢甚至可能很不穩定。
並且，主路由是不知道下級中繼或者橋接節點的存在的，它們之間也不存在管理和交互的關系，沒法進行漫遊，隻能等待信號過差斷開之後手機再重新連接另一個節點。
有沒有方法能綜合AC+AP這樣的有線組網，以及中繼或者橋接這樣的無線組網，並能智能管理這個網絡，實現簡化配置，無縫漫遊的效果呢？
這就要用到Mesh組網技術瞭。
4.3 Mesh組網
Mesh又叫多跳網絡，由多個地位相同的節點通過有線或者無線的方式相互連接，組成多條路徑，最終連接到跟互聯網相連網關。這樣的網絡存在一個控制節點來對所有節點進行管理和配置數據下發。
下圖是一個實際組網的案例，由主路由作為網關和控制節點，其餘節點通過有線或者無線連到主路由，或者通過無線來相互連接。這樣一來，弱覆蓋的區域不論有沒有網線，網絡都可以靈活地按需擴展。
路由器之間的有線連接叫做“有線回程”，對應地，無線連接就叫做“無線回程”。
Mesh組網非常適合於傢庭Wi-Fi覆蓋使用。想象一下這樣的場景：
第一步：小明買瞭套房子，起初隻有小兩口住，於是就先買瞭個路由器放在客廳，離得近的主臥也覆蓋良好，夫妻倆覺得這就夠用瞭。
第二步：小孩出生後，老媽和丈母娘也來幫忙照顧，但其他房間的Wi-Fi信號不佳，直接再買個路由器，通過有線的方式Mesh組網，無縫漫遊效果好。
第三步：大傢一致反映衛生間上網困難，那就再買個路由器掛墻上，通過無線的方式和前兩個Mesh組網，這下大傢都很滿意，就是如廁的時間變長瞭。
雖說這些路由器的型號不同，但隻要都支持Mesh組網就可以配合使用，不像AC+AP那樣還要搭上個AC和PoE交換機，還有網線的限制。最主要的是，普通的傢用路由器已經普遍支持瞭最新的Wi-Fi協議，價格還低。
目前各個廠傢對於Mesh組網的實現各不相同，起的名字自然也不同。一般情況下，不同廠傢的路由器之間是不能組Mesh的，這可能會限制路由器的購買選擇。
為瞭解決不同廠傢的路由器的互聯互通問題，Wi-Fi聯盟推出瞭EasyMesh技術，可以讓不同廠傢的路由器之間也支持Mesh組網。
但是廠傢都各有自己的算盤，本來用互不兼容的Mesh技術就可以圈住用戶瞭，支持瞭這EasyMesh讓用戶選別傢的產品，這明顯對自己不利啊。因此EasyMesh目前的支持率並不高。
為瞭更好地支持Mesh組網，讓用戶獲得更高的網速，廠傢就專門拿出一個5GHz頻段來做路由器之間的無線回程，這樣路由器就需要同時支持一個2.4GHz和兩個5GHz頻段，因此叫做“三頻路由器”。
網上經常有傢用組網到底Mesh和AC+AP哪個方案好的疑問，在此給出蜉蝣君的一些看法。
首先，無論是Mesh組網還是AC+AP，都可以達到全屋覆蓋和無線漫遊的效果。Mesh組網在全部使用有線回程的情況下，基本上等同於AC+AP。
Mesh組網更為靈活，可用無線回程，也可用有線回程，還可以混合使用，而AC+AP則隻能使用有線連接，需要提前規劃佈線。
另外，AC+AP方案中的AC可以置於弱電箱，AP使用面板式也不占空間，所有設備沒有任何的網線和電源線外露，非常清爽美觀。而Mesh方案則需拖著拉網線和電源線，美觀性上要差得多。
最後，AC+AP需要購置至少一臺路由/AC/PoE一體機和兩臺AP才有意義，如果要支持千兆網口和Wi-Fi6，這些設備都不便宜；而Mesh組網則親民多瞭，兩臺路由的價格遠低於AC+AP。
在選擇組網方案時，可以根據上述兩方案的特點綜合考慮。
5. 無線路由器的其他功能簡介
對於無線路由器而言，除瞭前面幾期說到的無線接入功能之外，路由功能也非常關鍵，它解決的是你怎麼上網的問題。
上網撥號
一般情況下，你在辦理傢庭寬帶時，運營商會為你分配一個賬戶，具體表現就是一個用戶名和密碼，這就是你接入互聯網的通行證。
路由器上的WAN口用於連接光貓，之後就可以在WAN口配置裡，選擇上網接入方式。絕大多數情況下，需要選擇PPPoE撥號，再輸入用戶名和密碼之後，運營商會給你分配一個IP地址，路由器就成功聯網瞭。
WAN口的聯網方式還有動態IP和靜態IP這兩種方式，不過國內的運營商基本上是不用的。如果傢裡有兩個以上的路由器組成多級路由的話，就需要設置上述兩種方式。
NAT（網絡地址轉換）
運營商分配隻會給你分配一個公網IP地址，理論上隻允許一個設備上網。但現在傢傢都有多部手機，多臺電腦，以及各種物聯網設備需要聯網，這可怎麼辦？
我們知道，路由器的LAN口及WLAN（Wi-Fi）組成瞭一個局域網，路由器同樣會給接入的每一個設備分配一個不同的IP地址。這些IP地址一般以192.168.x.x開頭，他們屬於私有地址，隻能在局域網內部使用。
這些設備要上網，就必須把私有IP轉換成對外的公有IP才行，這就要用到NAT協議。NAT可以把多個私有地址轉換為公有地址，這樣一來多個設備就可以共享同一個公有IP來上網瞭。
安全管理
路由器作為傢庭網關，防火墻的功能一般都是必備的，可抵抗網絡攻擊。
防火墻最常見的功能是DoS（Denial of Service）攻擊保護。DoS攻擊，俗稱拒絕服務攻擊，通過發送大量的無用請求數據包，從而耗盡路由器的CPU和內存等資源，導致無法進行正常的服務。
除瞭防火墻之外，安全管理還有很多實用的功能。
很多人想限制孩子上某些網站，限制使用某些APP，或者限制上網時間段，都可以通過防火墻功能來實現。
IP地址過濾：限制接入路由器的用戶訪問某些IP地址，或者限制局域網內的某個IP地址訪問外網。
MAC地址過濾：根據MAC地址來限制局域網內的某個設備聯網。MAC地址一般是固定不變的，結合時間段的配置，該功能可以實現精細的設備管理。
網址/域名過濾：限制聯網設備對某些網址，或者域名的訪問。如果傢裡有小孩，可有效管理小孩對某些網站的瀏覽。
應用程序過濾：限制某些應用程序的聯網，可以精細設置使能時間段。比如，可以根據需要設置周內禁止玩遊戲，周末可限時玩等規則。
其他功能
QoS(Quality of Service，服務質量)：對某設備進行限速控制，也可以針對數據包進行優先級控制，比如：遊戲優先，網頁優先，視頻優先等智能控制。
DDNS（Dynamic DNS，動態域名服務）：可以用來在自己的或傢裡架設WEBMAILFTP等服務器，借助路由器DDNS綁定域名，可以將我們電腦作為服務器功能來使用，供外部用戶訪問。
遠程下載：可以設置下載地址，並自動從指定的服務器地址下載文件到路由器的存儲空間（通過USB接口外接移動硬盤）內，並實現資源共享。
路由器除瞭撥號上網和NAT之外的其他功能，雖然我們一般情況下用得不多，但對此有個大概瞭解，說不定哪天就用到瞭。你說呢？
6. 無線路由器的硬件簡介
到路由器的硬件，很多人可能會說，我就是要買個路由器而已，又不是造個路由器，知道這麼多細節又能做啥？
這種想法，其實……也對。
路由器其實跟我們常用的電腦或者手機類似，內部也包含瞭CPU、內存、硬盤等等對應的配置，這些硬件能力越強，想必路由器的性能也就越強悍。
但當你在購物網站打開某款路由器的介紹時，會發現大多數廠傢的各種牛逼閃閃的亮點宣傳，其實都是顧左右而言它，就是不想告訴你這玩意兒內部到底配瞭啥。反正絕大多數人對此也沒有太多要求。
如果優秀的你想要詳細瞭解一款路由器的肚子裡到底有多少貨，做工到底紮不紮實，就隻能去看拆機視頻瞭。到瞭這一步，事先瞭解下路由器的硬件組成和作用就是有必要的瞭。
好，那我們這就開始。
CPU
說是CPU，其實叫做SoC（System On Chip，片上系統）更為精確，因為一般的處理芯片都集成瞭CPU和很多其他的重要功能，形成瞭一個片上系統。
無論是中端還是高端路由器，CPU都是當仁不讓的計算核心，所有的數據轉發都會經過CPU。因此CPU決定瞭路由器的負載能力，能夠承受多少的數據吞吐量，其性能、功耗、散熱措施等都是非常重要的。
在低端傢用路由器中，CPU負責路由表查詢和數據包轉發。在中高端傢用路由器中，CPU主要負責操作系統和其他附加功能的運行，包轉發和路由表查詢則主要由ASIC芯片完成。
目前常見的傢用無線路由器CPU廠商主要是這麼幾個：博通（Broadcom），高通（Qualcomm），MTK（聯發科），瑞昱（Realtek）。對於動手能力強，想要刷新第三方固件的用戶來說，就需要考慮CPU的品牌和型號瞭，我們通常認為博通>高通>其它。
此外集成瞭CPU的SoC芯片還決定瞭對外網口接口的數量，USB接口類型等等。當然，有些路由器使用外置接口的擴展，而不使用SoC集成的配置。
內存（RAM）
這裡的內存（RAM）和我們通常所說的電腦內存的含義相同，在手機上也叫做運存。
無線路由器中的內存主要用來儲存操作系統指令，動態數據、緩沖報文等數據。通常來說，路由器內存越大越好。路由器廠傢的軟件算法優化地好的話，可以節省大量內存，硬件使用效率更優。
相對智能手機動輒6G到8G的內存來說，路由器的功能比較少，對內存的需求沒有那麼大。一般來說，千兆路由器使用128M內存就夠用瞭，256M已經屬於高配大內存瞭。
閃存（Flash）
閃存相當於路由器的硬盤，用來存儲路由器的固件，也就是操作系統。一般來說，容量16M或者32M就夠用瞭，附加功能或者魔改較多的路由器可能要128M乃至256M，如果不太想刷固件折騰的話不用特別關註。
無線管理芯片
顧名思義，無線管理芯片是用來支撐路由器的無線功能的。也就是說，路由器支持Wi-Fi 5還是Wi-Fi 6，幾個發射天線，MIMO功能到底如何，都是由無線管理芯片決定。該芯片可以獨立部署，也可以集成在SoC芯片中。
功放芯片
功放芯片也就是射頻前端模塊（FEM），由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關、低噪聲放大器（LNA）、接收機和發射機等子模塊組成，也都封裝在射頻芯片中。
射頻前端是無線信號處理距離天線最近的一步，其性能直接和Wi-Fi信號的質量和穩定性相關。
無線管理芯片一般都集成瞭內置的射頻前端，但廠傢也可以棄之不用，而使用性能更強的外置獨立射頻前端。一般認為，每根天線都擁有獨立的射頻前端時路由器才能達到最佳的無線性能，因此有很多路由器以此作為賣點宣傳。
網絡端口
網口是路由器上所必備的，分為連接光貓或者上級路由器的WAN口和具有內部交換功能的LAN口。
絕大多數的傢用無線路由器都具備一個WAN口和四個LAN口，組網一般都是夠用的。考慮到目前無線組網已成為絕對的主流，很多路由器已經把LAN口減配為一個或者兩個，甚至不再從硬件上區分WAN口和LAN口，而靠軟件去自適應識別。
在Wi-Fi6和超過100M以上的寬帶已普及的時代，網口速率至少需要選擇千兆的。當心不要被配備百兆網口的千兆路由器欺騙，這類路由器的價格一般非常低，購買的時候需要註意。
隨著光纖入室（FTTR）技術的發展，傢庭全光組網方案也已上市。光纖這種介質能提供幾乎不受限的傳輸容量，有超高帶寬需求或者考慮未來帶寬升級的同學可以考慮。
路由器架構及實物拆解
我找到瞭一張TP-Link某款路由器的架構圖，我們可以一起來簡單看看這款產品（非廣告，這玩意普聯也不在國內賣）的裡面到底配瞭些啥。
首先，最中間的是高通的SoC芯片，內部集成瞭主頻為700MHz的CPU，以及2.4GHz頻段的無線管理模塊，可支持802.11g（Wi-Fi 3），並連接到瞭3路外置的射頻前端模塊，也就是說2.4GHz支持3根天線。
從SoC的PCIe總線延伸出去，可以看到另一塊支持5GHz頻段的無線管理芯片，可支持802.11ac（Wi-Fi 5），也連接到瞭3路外置的射頻前端模塊，也就是說5GHz也支持3根天線。
由此可以得出，這是一款支持Wi-Fi 5的雙頻路由器，兩個頻段共配置有6根天線，分別都可以支持3x3MIMO，用料還是不錯的。
可是，路由器的外部僅僅赫然挺立著3根天線，剩餘的3根去瞭哪裡？其實是集成在路由器內部的，人傢就是這麼低調。
由此可見，靠外置天線數量來推測路由器的能力是很不靠譜的，不迷信八爪魚看似牛逼的外表，具體性能如何還是要看參數，拆硬件。
好瞭，關於無線路由器及Wi-Fi的介紹就到這裡，希望對大傢有所幫助。
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