路由器有推荐的吗(路由器推荐买哪款)
大家好，我是无线深海。
上一期，我们谈到了什么是无线路由器。本期我们就紧随其后，说说无线路由器的无线接入功能，也就是大家熟悉的历史、频段以及与Wi-Fi相关的关键技术。
无线路由器
路由器的无线接入功能是无线局域网(WLAN)。目前WLAN只有Wi-Fi作为主流技术，可以认为两者是等价的。
Wi-Fi经过Wi-Fi联盟的技术认证和商标授权。在实践中，Wi-Fi经常被写成WiFi或Wifi，但这两种写法都不被联盟认可。
Wi-Fi联盟
Wi-Fi联盟(全称:国际Wi-Fi联盟，英文:Wi-Fi Alliance，简称WFA)是以Wi-Fi为商标的商业联盟。负责Wi-Fi认证和商标授权，总部位于美国德克萨斯州奥斯汀。
Wi-Fi，一个朗朗上口的名字，被普遍认为是无线保真的缩写，其实是误解。只是一个没有实际意义的简单名字，当然也没有全称。
Wi-Fi背后的技术标准是由美国电气和电子工程师协会(IEEE)开发的802.11系列协议。
IEEE:电气和电子引擎协会
1.Wi-Fi协议的发展从1997年第一个版本开始，802.11系列协议不断向前演进，经历了802.11a/b/g/n/ac等多个版本，支持的上网速率也在不断提高。目前最新的协议版本是802.11ax，也就是近年来发展迅速的Wi-Fi 6。
IEEE 802.11系列标准的发展，从第一代到第六代
在最初的很多年里，虽然Wi-Fi发展了一代又一代，但世界上并不存在几代Wi-Fi的说法。仅仅使用802.11的协议号后面跟着几个字母，对普通用户来说是非常不友好的。
直到2018年，Wi-Fi联盟才决定以更简单易懂的Wi-Fi 6推进下一代技术标准802.11ax。上一代的802.11ac和802.11n变成了Wi-Fi5和Wi-Fi4。至于更早的技术，反正也没人关注，没必要再造马甲了。
Wi-Fi 6诞生后，Wi-Fi 5应运而生。
2019年9月16日，Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划。从此，Wi-Fi 6的名字就传遍了全世界。目前新发布的设备已经基本支持Wi-Fi 6。
Wi-Fi 6认证
二。Wi-Fi信道和频段Wi-Fi主要工作在2.4GHz和5GHz两个频段。这两个频段称为ISM(工业科学医疗工业，科学，医学)频段，只要发射功率符合国家标准要求，就可以直接使用，无需授权。
ISM频段在不同国家是不同的。
2.4GHz作为全球最早的ISM频段，频谱范围为2.40 GHz至2.4835 GHz，总带宽83.5M。
我们常用的蓝牙、ZigBee、无线USB也工作在2.4GHz频段。另外，微波炉和无绳电话使用的频段也是2.4GHz，即使有线USB接口的内部芯片在工作时，也会发出2.4GHz的无用信号，造成干扰。
可见2.4GHz上同时工作的设备很多，频段拥挤，干扰严重。当千万盏灯都亮着，你和楼上楼下的邻居正在用Wi-Fi愉快地上网时，路由器在背后默默选择频道，协调干扰。
Wi-Fi将2.4G上的83.5M带宽分成13个频道，每20M一个。请注意，这些通道是重叠的。本来只能放下三个频道，现在强行挤进来13个频道。它们之间的干扰是难以避免的，只能尽量减少。大不了大家都会放慢脚步排队。
2.4G频谱和频道(国内不允许使用14频道)
渠道重叠到什么程度？从下图可以直观的看出，在这些信道中，只有1、6、11、2、7、12或者3、8、13组完全没有重叠，可见2.4GHz频段的拥挤程度。就像一条窄路，上面通过的车很多，经常堵车，必然会导致车速降低。
2.4G非重叠渠道分布
在802.11n，用户可以使用40M的频道，但2.4GHz频段仍然只有83.5M的总带宽，只能容纳两个频道。所以只有在网络空空闲的夜深人静的时候，单个用户才有可能使用40M的信道。再加上隔壁老王家的干扰，802.11n的高速率很大程度上很难实现。
2.4G 40M带宽通道
如果说2.4GHz频段是一条窄路，那么5GHz频段无疑是一条康庄大道。
5GHz频段可用范围4.910 GHz ~ 5.875 GHz，带宽900 M以上，是2.4G的10倍以上！这个频谱太广了，不同的国家根据自己的情况定义了Wi-Fi可以使用的范围。
例如，中国5GHz频谱中有13个20M信道可以用作Wi-Fi。连续的20M通道也可以形成40M、80M甚至160M通道。
中国5G渠道分布图
5GHz的带宽大，上面运行的设备少，用起来自然快，干扰小。所以，如果想让家庭网络达到良好的速率体验，可以考虑使用5GHz覆盖全屋。
然而尺有所短，寸有所强。5GHz虽然带宽大，干扰小，但信号传播衰减快，容易被遮挡，穿墙能力弱。
2.4G和5G Wi-Fi信号穿透损耗
所以相对于2.4GHz，5GHz的信号通常要弱很多。至于每个能覆盖多少米，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、个人期望达到的上网速率等因素，很难具体给出。
如果只考虑家里各种智能家居的联网，2.4GHz的覆盖和容量通常是足够的。但如果需要高速上网，最大限度发挥家庭宽带的价值，就必须依靠5GHz来实现。
所以建议Wi-Fi的覆盖不要考虑2.4GHz，直接以全屋覆盖5GHz作为设计目标。一般单个路由器很难在复杂的家庭环境下实现无死角覆盖，所以要考虑多个路由器之间的组网和漫游，后面会讲到。
三。Wi-Fi的关键技术为什么Wi-Fi越来越快？其实IEEE 802.11系列协议一直在向3GPP 4G和5G学习，使用的底层技术是通用的。
OFDM/OFDMA
OFDM的全称是正交频分复用。系统将载波带宽在频域上划分为多个正交的子载波，相当于将一条道路划分为平行车道，通行效率自然会大大提高。
在Wi-Fi5及之前(802.11a/b/g/n/ac)中，副载波宽度为312.5KHz，在Wi-Fi 6(802.11ax)中，副载波宽度降为78.125KHz，相当于把同样宽度的道路分成了更多的车道。
Wi-Fi 6的副载波更多。
在OFDM下，每个用户必须同时占用全部带宽中的所有子载波。如果没有那么多数据要发送，频率资源也没有用够，其他用户无法灵活使用，只能干排队等待，频谱资源的使用效率不高。
为了解决这个问题，Wi-Fi 6引入了OFDMA技术，后面多了一个字母A，全称变成了正交频分复用多址。多址意味着多用户重用。
OFDM与OFDMA
OFDMA可以支持多个用户同时共享所有子载波。相当于运输公司把多个用户的数据统一打包，一起装载，充分利用车厢能力，让大家的投递速度加快，频谱效率提高。
MIMO/波束成形
路由器上的天线数量不断增加，从看不见的天线到一根、两根、三根、四根、六根、八根...现在无论什么价位，路由器都像螃蟹一样，张牙舞爪，虚张声势。
你为什么需要这么多天线？为了更好的实现MIMO(多输入多输出)技术。简单来说，传输信号时，用多根天线同时发送多个不同的数据，速度自然翻倍；接收时，多根天线同时接收手机信号。就像戴助听器一样，接收灵敏度也增强了。
单用户多输入多输出
如果所有天线同时只服务于一个用户，则称为单用户MIMO(SU-MIMO)。再者，路由器四通道发射，手机四通道接收，也可以更准确的称为4x4 MIMO。
有时候，路由器的天线很强大，但是环顾四周，发现手机都是弱鸡。路由器可以发四个信号，手机最多只能接收两个。最终，路由器将不得不合作只发送两个。这不是浪费吗？
多用户多输入多输出
也有一些解决办法。一部手机接收天线少，那么多部手机加起来就多了。所以路由器会把多个手机一起考虑成一个强大的虚拟手机，从而再次实现高阶MIMO。这种涉及多个手机的MIMO称为MU-MIMO，也叫虚拟MIMO。
此外，多天线可以通过波束形成技术形成定向窄波束，旨在精确覆盖用户。由于窄波束的能量集中，可以覆盖更远，穿墙效果得到改善。
波束形成
这样，路由器的天线越多越好。买路由器一定要多选天线吗？这可能是个陷阱。天线再多，也只是一堆外在可见的硬件。看起来很牛逼，但内部设计能不能支持这么多天线还是个未知数。
更重要的是，MIMO和波束形成都有软件算法支持，复杂度远高于硬件。不同厂商优化能力不同，可能导致性能差异很大。
所以建议大家在选购路由器的时候，不要太在意从外面能看到多少根天线，而要看其产品宣传。它们支持波束成形、4x4MIMO或MU-MIMO吗？如果厂商在这方面有很大的宣传声势，至少说明他们对这些功能比较有信心，并以此作为卖点。
编码策略(MCS)
调制分为两部分:调制和编码，它们共同决定了单位时间内可以同时发送的比特数。通常，调制策略将调制和编码组合成多个级别，级别越高，数据传输速率越快。
调制的功能是将编码数据(0和1的随机组合)映射到OFDM符号，OFDM符号是上述帧结构的最小单位。最终可以发送调制信号。
BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM星座
常用的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM，可同时传输的比特数有1、2、4、6、8。Wi-Fi 6可以支持1024QAM，可以同时发送10位数据，速度自然大大提升。
256QAM和1024QAM对比图
但是在对原始数据进行编码的时候，加入了很多冗余比特进行纠错，真正有用的数据实际上只占了一部分。我们在考虑上网速率时，只讲有用数据的发送和接收速率，解码时丢弃冗余比特。
有必要引入码率的概念，即编码后有用数据占总数据的比例。如果码率是3/4，说明在编码的数据中，3/4是有用的数据，1/4是后面加入的冗余比特。
不同的调制模式，加上不同的码率，构成了调制编码策略(MCS)。下表是Wi-Fi 6中的MCS表。可以看出，最高阶MCS是11，这对应于1024QAM加5/6的码率。
Wi-Fi 6的MCS表
正是通过这些技术的不断演进，Wi-Fi标准一代代在进步，速度越来越高，让我们上网更流畅。
好了，本期就到这里。希望对你有帮助。