路由器常识指南

原创
2017/06/06 11:55
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路由器世界的信息不如普通电脑那么亲切近人,我们需要一些基础知识铺垫。

比特与字节的单位换算

速度计算中,b 与 B 是不同的单位,8 bit = 1 Byte,而 ps 是 per second 每秒的意思,也就是“/s”,所以 100Mbps = 12.5MB/s,这种单位换算。

上行与下行网速有差距

国内宽带接入和 ADSL 接入的上下行网速均有极大差距,一般是上行网速远小于下行网速。

除了普通用户无需极高的上行网速外,这么多的上行带宽主要提供给企业用户了。

运营商质量参差不齐

前几年工信部对电信进行了重组,将原有南方省份的电信和北方的联通组建了新电信,将北方的电信和南方的联通组建了新联通。

因为传输网络及网络带宽出口是老电信的最好,所以重组后是南电信和北联通的宽带最好。

网通已于联通合并,移动与铁通合并,移动没有自己的宽带。

成都鹏博士是民营企业,收购了长城宽带,成都鹏博士、长城带宽、宽带通、北京电信通是同一家。一般需要接入主干电信网才能访问到多数国内外网站,出口带宽又有限,所以实际带宽并不如标称的那么高。

网速的木桶原理

真实体验到的网速,以该条线路上所有机器的最低网速为准。

一般情况下,入户的限定带宽、运营商终端交换机容量和线上共享的用户是最大的限制。

除此之外,网速受路由器的 WAN 口速率、LAN 口速率、网线类型和机器的网口速率的制约。

网线分类

双绞线又称网线。

屏蔽双绞线(STP)相比于非屏蔽双绞线(UTP),抗电磁干扰,稳定性强。

  • 五类线(CAT-5):理论速率 100Mbps
  • 超五类线(CAT-5E):理论速率 1000Mbps,衰减小,串扰少,时延低
  • 六类线(CAT-6):理论速率 1Gbps,串扰少,回波损耗少

路由器的组成

常见的路由器是由 CPU+RAM+ROM 组成的嵌入式机器,提供多个 RJ-45 网线接口和无线接口。

CPU 主要以处理器架构(ARM/MIPS)、芯片方案、核心数、频率区分。 RAM:规格(DDR2/DDR3)、容量、频率 ROM:规格(NOR Flash/NAND Flash/eMMC)、容量

RAM 是内存,ROM 是闪存(存储空间)。WAN 口是外网接口,LAN 口是内网接口。

中低端路由器的 CPU 同时负责交换路由信息、路由表查找和数据包转发,高端路由器提供特定的 ASIC 或协处理器负责数据包转发。

无线技术

2.4G

2.4G 是指 2.412Ghz ~ 2.472Ghz 频段的无线电波,共 60Mhz。FCC 将其分为 14 个信道(因国家限制可能有所减少),每个信道独占 5Mhz,信号传输需要 20Mhz,因此信道间互相重叠。相隔 5 个信道则频段不重叠互不干扰(如 1、6、11)。关于更多 2.4G/5G 信道频段与重叠与否的信息参见 维基百科

支持 2.4G 网络的标准:802.11b、802.11g、802.11n

2.4G 频段开发使用较早,像蓝牙、无线键鼠甚至微波炉都是用的此频段,因此干扰较多,网速和质量往往无法令人满意。

5G

5G 带宽较为充足,每个信道 20Mhz,信道之间均不重叠。

支持 5GHz 网络的标准:802.11n、802.11ac、802.11ac wave2

频率越高,随距离衰减越快,所以 5G 信号一般覆盖能力和穿墙能力较差,但性能提升明显。

无线传输标准协议(IEEE 802.11)

802.11b 是多数无线网卡支持的最老标准,只描述了 2.4G 的情况,理论速率 11Mbps。

802.11g 是传统无线路由器支持的最老标准,只描述了 2.4G 的情况,理论速率 54Mbps。

802.11n 标准支持合并相邻的 20Mhz 信道组成 40Mhz 信道,支持 MIMO 技术,支持短帧间隔(Short GI)技术。

802.11ac 标准,3 天线最高速率支持到 1.3Gbps。

802.11ac wave2 修订标准支持 MU-MIMO 技术,4 天线最高速率支持到 3.467 Gbps。

因为不同的组合下有不同的理论速率,使用调制与编码策略(MCS)索引号编制了对照表

读表可知,目前市面上最常见的 2 根 2.4G 天线的路由器,使用 40MHz 频宽,开启 Short GI 技术理论速率是 300Mbps。

常见技术解析

波束成形(Beamforming)技术:使多根天线产生具有指向性的波束,增加信号品质,减少用户间的干扰。

多入多出(MIMO)技术:使信号通过多个天线收发,成倍提高信道容量。

多用户多入多出(MU-MIMO)技术:能够同时使用多个天线的多入多出技术。MU-MIMO 技术需要路由器和用户的无线网卡均支持。例如,若路由器有 3 天线,用户有 2 天线,理论速率最高 433Mbps * 3 * 2 = 2600Mbps。

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