深入了解無線路由器

編者按：無線路由器從買回來以后，就一直待在弱電箱或某個角落。如果無線信號正常，也許它落滿灰塵，也從來沒有受到過你的注意。對無線路由器你到底了解多少？本期幾位嘉賓來聊一聊無線路由器的方方面面，和你一起揭開無線路由器的面紗。

主持人：

劉宗凡? 廣東省四會市四會中學

嘉? 賓：

邱元陽? 河南省安陽縣職業中專

倪俊杰? 浙江省桐鄉市鳳鳴高級中學

楊? 磊? 天津市第五中學

金? 琦? 浙江師范大學附屬中學

由于智能設備的普及，無線路由器成為了連接互聯網最后一米的重要功臣。掌握了無線路由器，就是掌握了家庭智能設備的橋頭堡。小米、華為、360、華碩等科技公司不斷在無線路由器領域發力，一時成為風光無兩的入口之爭。路由器也從傳統路由器向智能路由器不斷發展，易用、安全、穩定、快速、智能，成為無線路由器追求的目標。

無線路由器要怎么連接？以后的路由器要如何發展？5G能不能取代無線路由器？幾位嘉賓將帶我們深入了解無線路由器。

路由器的連接

邱元陽：也許大家會奇怪，路由器還能有什么連接方法？不就是插上網線就上網嗎？大家千萬不要小看路由器的連接，不同的接法作用是完全不同的。

1.普通連接

家用路由器中實際上集成了交換機，一般有好幾個RJ45的網線接口，雖然看起來是一樣的，但是作用卻不相同。這些接口有兩種，一種是WAN接口，也就是廣域網口，用來連接外網，俗稱外網口;一種是LAN接口，也就是局域網口，用來連接內網，俗稱內網口。外網口一般只有一個，少數家用路由器有兩個外網口，可以同時連接兩個運營商的網絡;內網口一般有2～4個，可以連接幾臺電腦或交換機，也可以串連其他路由器。

從功能上來說，路由器是用來連接不同網絡的。家用路由器正是用來連接外部互聯和家庭內部網絡的，從而實現多臺電腦同時上網。路由器的內部通常會內置有DHCP服務器，用來給連接到它的內網接口的電腦自動分配IP地址，簡化上網設置。

2.路由器級聯

這種桌面型路由器也經常用到辦公場所，而辦公場所的網絡，其上線往往并不是直接連接外網的，而是連接在單位的網絡上，這樣連接的結果，就可能會在辦公環境中出現多個路由器。正常情況下，這些路由器是級聯的，下層的路由器能起到隔離辦公室物理網絡的作用，比VLAN劃分更簡單也更安全。

雖然這種路由組網方式在轉發效率上較低，但是因為不需要專業的網絡知識和設置，傻瓜式的操作非常方便，在辦公網絡中還是非常常見的。如果不小心，本應該接到WAN口上的外線，接到了某個LAN口上，那么，這個路由器就相當于以交換機的身份連接到一個局域網中了。雖然起不到網絡隔離的作用，但是這種連接也是可行的，也能讓它上面連接的電腦上網。問題在于，路由器內部的DHCP服務器默認是開啟的，這樣就會在同一局域網上存在兩個DHCP服務，它們都會向局域網內的電腦分配IP地址。所以這樣接入的時候，這臺路由器的DHCP服務必須關閉，以免造成干擾。

3.DHCP防偽

如果局域網中的電腦使用的是固定IP地址，會指定相應的網關和DNS服務器，多余的DHCP服務器不會對這臺電腦造成影響。但通常情況下，大部分電腦都是采用自動獲取IP地域的，同一局域網中因為路由器接錯（或者并非接錯）而出現的多個DHCP服務器就會互相沖突，當電腦是從這臺沒有連接外網的路由器獲得IP地址時，就無法正常上網，因為它本不具備正確的網絡地址轉換（NAT）能力。

為預防這種情況發生，即防止局域網中個人未經授權的DHCP服務器對正常的電腦用戶造成干擾，一些網絡設備設置了DHCP防偽功能，讓設備只信任通過授權的DHCP服務。不同設備廠商的設置命令會稍有不同，如在銳捷的交換上，設置命令如下：

Ruijie（config）#ip dhcp snooping? ?//配置模式下，啟用DHCP偵測

Ruijie（config）#int g0/24? ?//進入相應的端口

Ruijie（config-if-GigabitEthernet 0/24）#ip dhcp snooping trust? //設置為信任端口

這樣設置后，只有通過這個交換機的24號口過來的DHCP報文才被轉發，局域網上的電腦只能獲取到這個端口上連接的DHCP服務器分配的地址，有效防止了個人私設DHCP服務器對其他用戶造成的干擾。

華為交換機的命令也類似，先用“dhcp enable”開啟DHCP服務，再用“dhcp snooping enable”在接入層的所有端口開啟DHCP偵測，最后用“dhcp snooping trusted”在連接DHCP服務器的端口或者中繼端口開啟端口信任。

4.無線橋接

無線路由器的覆蓋半徑有限，一般只有100米左右，在空曠地帶會遠一些，但在障礙物較多時會更短，僅僅增加天線數量和加大發射功率并不能很好地解決覆蓋半徑的無線延伸問題。而利用無線路由器的橋接功能，可以方便地擴展無線網絡的范圍。前提條件是，這個路由器須具有無線橋接（WDS）功能。只要不是太老的型號，在路由器的設置中一般都有橋接的功能選項。

橋接功能只需要在下級路由器（副路由器）中設置，上級路由器（主路由器）只是提供連接信號而已，無需進行橋接設置，甚至沒有橋接功能也能連接。所以只要有了可供連接的無線信號，自己就能在下面進行無線橋接了，下級的無線路由器相當于一臺中繼或AP。

在副路由器的WDS設置中，啟用WDS，掃描周邊可連接的信號，選擇要連接的主路由器的SSID，輸入連接密碼，連接成功后會要求輸入副路由器的SSID和密碼，這個可以設置成跟主路由器一樣，這樣還能實現無線漫游，自動切換。接下來，要將副路由器的LAN口IP地址修改為與主路由器在同一網段且不沖突。最后，不要忘記關閉副路由器的DHCP服務，避免沖突。通過副路由器連接上的電腦會自動獲得由主路由器的DHCP分配的地址。LAN口IP修改等設置可能會要求重啟路由器，橋接成功后，有的在副路由器的WDS狀態中會顯示出來。

路由器的輻射

倪俊杰：現代人越來越關注身體健康，而在信息時代，電磁輻射的關注度也越來越高。網絡上有不少媒體曾報道電磁輻射的危害，指出電磁輻射會引起不良疾病，長期處于高電磁輻射的環境中，會使血液、淋巴液和細胞原生質發生改變，還會誘發癌癥并加速人體的癌細胞增殖，等等。

1.你擔心過路由器輻射嗎？

有不少人開始擔心路由器輻射會對身體產生不利影響。而且路由器的品種也繁多，有單天線的、雙天線的，還有多天線的，天線越多，信號越強，但人們也擔心輻射也會越大。有文章報道說，路由器的輻射值還與其所連接電腦的工作狀態有關。當在看電影、下載文件等需要大流量支持的情況下，無線路由器的輻射值會相應增加。那么，路由器的輻射大不大？會不會對人體健康產生影響？若有，我們應該如何規避？

2.我國電子設備輻射有什么標準？

實際上，我國為防止電磁輻射污染，保障公眾健康，對電磁輻射有嚴格的技術限制標準。國家相關部門自20世紀90年代以來，先后制定頒發了《環境電磁波衛生標準》等7部法規和國家標準，確定了電磁輻射的分級標準：一級標準，也就是安全標準，為輻射小于10V/m，這一限值范圍內的輻射對人體沒有任何影響;二級標準的輻射值會對人體帶來有害影響，當輻射大于10V/m小于25V/m時，對人體會產生危害，輻射值大于25V/m產生的危害更大。我們國家對無線路由器的輻射量有著嚴格的規定，折合成發射功率是無線路由器的發射功率不能超過100mw，而我國一般的家用級無線路由器的默認發射功率是50mw。無線路由器產生的電磁輻射是很微弱的，與收音機相差不多。

北京環境科學學會技術人員實驗發現，無線路由器工作狀態輻射瞬間最大值為0.2瓦/平方米，待機時輻射量僅為0.01瓦/平方米;如果是半米之外，無線路由器的輻射量迅速衰減，此時的數值與日常使用的手機的輻射值差不多。

3.路由器有沒有輻射？如何盡量減少路由器輻射？

據相關報道，只要距路由器的距離超過1米，其輻射值都會低于10V/m，即處于安全范圍內，不會對人體健康產生不利影響。有網友曾經使用輻射檢測儀對不同的電子設備檢測輻射情況。測試結果顯示，冰箱在通電的條件下，電場輻射為0，磁場輻射為0。電視機在正常播放的條件下，電場輻射為45，磁場輻射為0，但當輻射儀遠離電視10厘米后電場大幅減弱。無線路由器在正常使用的條件下，使用檢測儀緊貼路由器測試出電場輻射為22.57，磁場輻射為0.01，電磁輻射在國家標準范圍之內。而當檢測儀距離路由器10厘米左右后，數字發生了很大變化，顯示電場輻射為0.02，磁場輻射為0，遠低于國家標準，處于安全的區域。這說明，日常狀態下路由器對人體并無危害，即便發射功率很大的無線路由器，在保持一定距離后，其輻射值也遠低于國家標準，可以放心使用。

雖然路由器對人體并無傷害，但也要注意以下幾點：①無線路由器不要放在床頭，最好放置在客廳等開放空間內。②不要將路由器和其他家用電器、電子設備放在一起。電子設備越多會導致電磁輻射量的累加，還會引起無線間的相互干擾。這樣不僅對電器的使用壽命造成危害，對自身的健康也會有所影響。③建議購買正品行貨路由器，好的路由器不僅壽命更長，網絡也更加穩定，相應的輻射量也會少一些。

路由器的發展

邱元陽：家用路由器從有線發展到無線之后，并沒有停滯不前，而是根據用戶和市場的需要一直在變化，從而衍生出多種類型的產品。

1.千兆路由器

隨著家庭寬帶的升級，很多網絡運營商提供的小區寬帶都達到200～400M的帶寬，但是用戶感覺上網速度并沒有明顯的變化。這并不是因為運營商虛報帶寬，而是這樣的高帶寬沒有被充分利用。這里的主要原因就是相關的網絡設備還是工作在100M的連接上。

從寬帶接入光纖到用戶桌面，涉及的網絡設備有光貓（光收發器及調制解調器）、路由器、交換機、網卡等，這里面任何一個環節的連接速度過低，都會成為最終網速的瓶頸。要充分利用100M以上的帶寬，這些網絡設備都需要支持千兆網絡。光貓是由運營商提供的，都會支持千兆，有的光貓設備有兩個百兆的局域網接口，如果分別接到電視和電腦（路由器）上，也是可以共享高帶寬的，否則就需要它的局域網的接口也是千兆的，但是自己安裝的路由器也需要是千兆路由器，并且是全千兆路由器，這樣它的外網接口（WAN）和內網接口（LAN）才能都支持百兆以上的連接。只要電腦不是很古老，主板上的網卡都是千兆網卡。

需要注意的是，有些號稱千兆的路由器，很可能只是WAN口是千兆的而LAN口是百兆的，甚至只是無線連接的最大速率總和達到1000M，這樣的路由器是無法提供從桌面到外網百兆以上的連接的。

2.雙頻無線路由器

早期的無線路由器所使用的電磁波頻率在2.4GHz頻段，這個頻段分為13個信道，遵循的相關協議是IEEE 802.11b/g/n等。現在的路由器又開發出了5GHz頻段，對應的傳輸協議是IEEE 802.11a/ac等。

2.4GHz和5GHz頻段各有利弊，一般認為2.4GHz頻段的頻率，穿墻能力強一些，但信道質量會差，5GHz頻段正好相反，穿透力弱，但抗干擾強，帶寬較大，并且避開了擁堵的2.4GHz頻段。雙頻無線路由器則同時具有2.4GHz和5GHz兩個頻段，可以互補。但對于一個具體的無線終端來說，只能連接其中的一個頻段，不能兩個同時連接，即使這個設備同時支持2.4GHz和5GHz。

3.多WAN口路由器

由于不同運營商之間網絡互通障礙的問題，不同商家的寬帶網絡在訪問某些站點時會有明顯的網速差別。網吧和服務器機房的解決辦法是雙線路由，單位用戶則是采用策略路由，無論哪種，都需要同時接入不同運營商的網絡。

對于家庭用戶來說，在寬帶資費普遍下調之后，也可以采用雙線接入，這就需要使用多WAN口的家用路由器，以適應不同的站點。雙線接入還可以讓不同的線路分擔不同類型的流量，如讓視頻流量都通過其中的一個線路，避免其他應用受到影響。

4.智能路由器

路由器本身就相當于一臺單一用途的電腦，它其實是可以添加更多的功能的。智能路由器的問市，滿足了人們對路由器功能上越來越多的需求，融入了更為豐富的用戶體驗。

例如，有的智能路由器帶有大容量的硬盤，可以在電腦沒有開機的情況下，通過設置自動下載電影到硬盤中;有的智能路由器則集成智能家居功能，成為家庭的信息中心。

5.4G路由器

在4G網絡速度提升和資費大幅度下降的情況下，利用4G的無線網絡帶動一個小型局域網也就可以成為現實。4G路由器正是可以利用手機SIM卡連接無線網絡并共享上網的設備，其原理類似于手機熱點，但其能力遠比手機熱點強大。4G路由器的上網速度會受到4G信號的影響，還無法跟通常的無線路由器相比，但在一些沒有上網條件的場合還是很有用處的，如室外會議、移動直播等。

6.多合一家庭網關

為了方便用戶使用，減少不同設備安裝設置的麻煩，一些網絡運營商從用戶角度考慮，將家庭寬帶中用到的設備和功能全部集成到一個設備中，極大地方便了用戶和工作人員的設置、維護。例如，部分地區的移動寬帶使用的多合一的家庭網關，其內部就集成了光貓、交換機、無線路由器等功能，用戶不需要再購置路由器，直接通過有線和無線連接多個設備同時上網。

下一代無線路由器協議

楊磊：1990年，IEEE 802.11無線網絡標準頒布，經過幾十年不斷發展完善，目前802.11AC協議已經得到普遍使用。那么，802.11協議族在未來將有什么發展方向？

下一代Wi-Fi標準802.11ax也稱為Wi-Fi6（第6代Wi-Fi），是無線技術持續創新所取得的最新成果。這項標準以強大的802.11ac為基礎，進一步提升了效率、靈活性和可擴展性，使新網絡和現有網絡能夠滿足下一代應用對速度和容量的更高要求。

802.11ax又稱為“高效率無線標準”（High-Efficiency Wireless，HEW），旨在實現一項極具挑戰性的目標：將用戶密集環境中的每位用戶的平均傳輸率提升至4倍以上。這項全新標準著重于機制的實際操作，以期在人員眾多的環境下，為更多使用者提供一致且穩定的數據流（平均傳輸率）。

1.現有Wi-Fi機制不利于高密度傳輸

802.11通信協議采用了載波感測多路存取（CSMA）方式，在此種方式中，無線基地臺（STA）會先感測通道，而且只會在感測到通道閑置時進行傳輸，借此避免沖突。如果任一STA聽到有其他STA存在，就會在再次收聽前等候一段時間，以待對方停止傳輸并釋放通道。當STA可進行傳輸時，將會傳輸完整的封包數據。STA可藉由RTS/CTS封包來調停共享媒體的存取。存取點（AP）每次只會將一個CTS封包發給一個STA，而對方則會將完整的框架送回AP。接著，STA會等候AP用來告知封包已正確接收的確認封包（ACK）。如果STA沒有及時收到ACK，就會假設封包與其他傳輸產生沖突，并進入二進制指數輪詢期間。在輪詢計數到期后，STA將試圖存取媒體并重新傳輸封包。此空閑通道評估和沖突預防通信協議雖有助于將信道平均分配給沖突網域中的所有參與者，但如果參與者數量過于龐大，分配效率會隨之下降;多個AP服務區域重疊，則是造成網絡效率不高的另一原因。

2.802.11ax MAC機制變更

為了改善密集部署情境中的系統層級性能以及頻譜資源的使用效率，802.11ax標準采用了空間重復使用技術。STA可以識別來自重疊基本服務組（BSS）的信號，并根據這項信息來做出媒體競爭和干擾管理決策。當正在主動收聽媒體的STA偵測到802.11ax訊框時，它就會檢查BSS色彩位（ColorBit）或MAC表頭文件中的MAC地址。如果所偵測的協議數據單元（PPDU）中的BSS色彩與所關聯AP已發表的色彩相同，STA就會將該訊框視為Intra-BSS訊框。然而，如果所偵測訊框的BSS色彩不同，STA就會將該框架視為來自重疊BSS的Inter-BSS框架。在這之后，只有在需要STA驗證框架是否來自Inter-BSS期間，STA才會將媒體當成忙碌中（BUSY）。不過，這段期間不會超過指定的訊框酬載時間。盡管標準仍需定義某些機制來忽略來自重疊BSS的流量，在實際操作上，則可包含提高Inter-BSS訊框的空閑信道評估信號偵測（SD）門坎值，并同時降低Intra-BSS流量的門坎。如此一來，來自鄰近BSS的流量就不會造成不必要的通道存取競爭。當802.11ax STA使用色碼架構的CCA規則時，它們也允許搭配傳輸功率控制來一同調整OBSS信號偵測門坎。這項調整可望改善系統層級性能以及頻譜資源的使用效率。除此之外，802.11ax STA也可調整CCA參數，如能量偵測層級和信號偵測層級。除了使用CCA來判斷目前通道是否為閑置或忙碌中，802.11標準也采用了網絡配置矢量（NAV），這個時間機制會保持未來流量的預測，以供STA指出緊接在目前訊框后的訊框需要多少時間。NAV可作為虛擬載波感測，用來為802.11通信協議作業至關重要的訊框確保媒體預約（如控制框架以及RTS/CTS交換后的數據和ACK）。負責開發高效率無線標準的802.11工作團隊可能會在802.11ax標準中包含多個NAV字段，也就是采用兩個不同的NAV。同時擁有Intra-BSS NAV和Inter-BSS NAV不僅可協助STA預測自身BSS內的流量，還能讓它們在得知重疊流量狀態時自由傳輸。

3.應對802.11ax新挑戰

802.11ax可將密集環境的每位用戶平均數據傳輸率提升4倍，而MU-MIMO和MU-OFDMA等形式在內的多使用者技術，則是促成此效率的最大幕后功臣之一。針對人口密集環境做出的此頻譜使用改善，可望以前所未見的速度推廣802.11ax的采用。然而，此功能的實際操作也會對負責實現上述工程奇跡的科學家、工程師和技術人員帶來全新的挑戰。

彈性十足且模塊化的平臺，提供了備有簡潔振蕩器與低EVM準位的高性能硬件，可用來進行子載波間距密度為以往4倍的1024-QAM測量。WLAN Measurement Suite走在802.11ax標準的最新發展尖端，可協助開發人員設計、描述、驗證和測試802.11ax裝置，做好萬全準備，以迎接多使用者革命的到來。

5G時代到來，無線路由器還會存在嗎

金琦：可以預計，在即將到來的5G時代，隨著用戶快速增長，接入5G網絡的資費將逐漸下降，室內場所互連設備通過5G網絡相連的使用場景將成為現實。不少觀點認為，Wi-Fi的優勢在于無限使用的流量，所以一旦5G網絡數據進入低成本階段，Wi-Fi很可能被5G所取代。為此，以Wi-Fi為主干的無線局域網是否會退出成為了大家討論的一大焦點。

首先我們要了解，5G是授權頻段技術，而Wi-Fi工作在非授權頻段，因此Wi-Fi無需巨額的頻譜使用費。Wi-Fi的設計理念就是簡單、適用范圍廣，但也因此存在大量非授權頻段（智能家電、微波爐、藍牙設備）干擾，導致吞吐速度放緩。隨著移動網絡的發展，Wi-Fi技術也在不斷更新換代，穿透力更強，覆蓋更廣的Wi-Fi技術正在出現。因此，Wi-Fi的靈活和低成本讓它仍然是5G階段室內重要的接入手段之一，第三代合作伙伴計劃（3GPP）也在討論5G和Wi-Fi的融合。最終可實現當用戶從室外進入室內，可以平滑無感知地從5G網絡切換到Wi-Fi網絡。

其次，目前帶5G信號接收模塊的終端不多，可以接觸到的5G終端還主要集中在高端手機上，而主流的筆記本電腦、智能連網設備等還沒有5G信號接收模塊，所以5G信號需要轉換成兼容性更好的Wi-Fi信號才能被連接，目前比較典型的一款CPE（Customer Premise Equipment，客戶預置設備）是華為5G CPE Pro，通過這類CPE設備，僅需一張5G/4G的流量卡/SIM卡，即可提供Wi-Fi。這樣，Wi-Fi的使用范圍也不再僅限于室內，如對家庭用戶來說，不再需要固定的FTTx光貓，只要有5G信號的地方，用戶就可以通過該設備接入5G高速網絡，實測速率也已超過了3.2Gbps，同時CPE設備也具有5G模式下的低時延特性，這樣也為新潮業務（聯網可穿戴設備、增強現實和沉浸式體驗）的極致體驗創造了可能，真正實現了無線上網帶來的超寬帶體驗。同時，也實現了支持2G/3G/4G/5G全覆蓋，支持NSA與SA多模組網，能實現4G到5G的各種組網組合并無縫升級，可滿足不同運營商的復雜網絡條件。

物聯網的發展要求網絡“永遠在線/始終連接”，Wi-Fi會與5G互補，來完成這種“永遠在線/始終連接”的無縫連接的切換。因此，5G在很長的時期內，并不會成為Wi-Fi的終結者。

結

誰是移動互聯網的最佳入口？瀏覽器、搜索引擎、應用商店、地圖（基于LBS的應用）、超級APP等輪番登場。在入口之爭中，智能無線路由器近年受到非常大的關注，首先，這是整個家庭的流量入口，所有移動設備都要通過無線路由器連上網絡。其次，通過內置硬盤或USB連接硬盤，無線路由器就可以打造成NAS（網絡存儲器），搖身一變成為家庭的媒體中心。移動設備上的數據可以自動備份到NAS，各設備也可以共享存儲在NAS上的照片、音頻、視頻等。隨著智能家居的不斷成熟，無線路由器也可能成為智能家居的中心節點，智能家電匯聚到無線路由器，由智能手機APP集中控制。可以預見，無線路由器除了承擔上網的職責外，還將在移動互聯網中扮演更重要的角色。至于哪種模式能在無線路由器商業化中取得最大成就，且讓我們拭目以待。