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无线路由器核心硬件及知识普及  

2014-04-17 11:11:46|  分类: Internet |  标签: |举报 |字号 订阅

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一般的家用无线路由器大多为2.4G频段,标称的传输速率在150Mbps或300Mbps。这里说的150Mbps和300Mbps都指的是从你的电脑到路由器之间无线传输的理论速率,实际使用中平均传输速率能达到理论值的1/3到1/2就不错了。

如果你家只有一台电脑,或有多台联网设备但不需要互相访问,那150Mbps 的路由器或300Mbps的路由对你来说都是一样的,但如果你家里有多台不同设备需要相互访问,比如搭建NAS,那你的内部带宽即路由器速率当然要越高越好。

由于使用2.4G频段进行通讯的设备极多,如蓝牙、监视器、微波炉等,经常会对路由器无线传输造成较大干扰,所以现在多数家用路由器开始标配5G频段,这类路由就是所谓双频路由器(不一定全是AC双频,此处感谢读者Gizardry的提醒)。

5G频段的优势是信号更少被干扰,但劣势也较明显,标配5G频段无线网卡的终端设备还比较少,而且5G频段衰减速度比2.4G要快,覆盖范围没有2.4G好。

大家选购时要关注下自己家里的设备的无线网卡是不是已经支持5G频段,目前常见的支持5G频段的无线设备有iPhone 5、iPad、Mac Pro等。

知识:网络系统常用单位为比特(bit),文件系统常用单位为字节(Byte), 1字节= 8比特 。例如:联通10M光纤,指的是10Mbps,换算成我们常说的文件下载速度,则是1.28MB/S,也就是说我们下载文件的最大速度是每秒1.28兆。

再来看看影响路由器性能的主要硬件构成:

主控CPU

无线路由器的芯片厂商主要有Broadcom、高通Atheros、MTK、Ralink等,其中Broadcom和Atheros最为主流。ASUS、Bufflo、Linksys、NetGear等厂商较多使用Broadcom的芯片,TP-Link、D-Link、水星等较多使用Atheros芯片,Ralink则主打低端市场,MTK也在近期推出了定位高端市场的802.11ac无线路由芯片方案,中兴、华为、水星等厂商也有部分产品使用MTK芯片。

同时,无线路由器的CPU也有多核和单核之分,无线路由很多CPU的运算能力都很高,可为什么使用起来性能还是像垃圾一样?

还是因为无线路由的高速CPU并不只做网关包的转发,大多的资源都用在了无线模块、界面、功能上。这样一来,CPU的平均性能是足够了,但瞬间的运算堵塞还是让如此高性能的CPU吃不消。

解决这个问题的核心并不是加大CPU的主频那么简单。

当多进程由单一线程的CPU处理时总会出现卡顿,所以多核心或者专用核心对无线路由器来说非常重要。比如硬件AES加密、VPNQOS等。这些硬件加速引擎就像显卡的3D加速,是特别针对网络数据进行优化的。如此一来,CPU的占用就会低很多,这些对无线路由器来说才是处理多进程的核心。

举例:如小米新发布的路由CPU就带有硬件加速,并配置双核。

天线

天线的主要作用是将无线信号覆盖到位,最重要的指标是"增益"。从数字上看,增益表示天线功率的放大倍数,增益数值越大,信号越强,传输质量越好。就外置天线来讲,增益天线外形个头越大,增益效果越明显。实际上,天线本身不过是一根铜丝,呈螺旋状。一般来说,路由器原配的增益天线多数是2dBi的(dBi是增益单位),如果觉得信号覆盖不好,可以考虑换购增益值更高的天线。

如果非要增强天线的覆盖能力,可以考虑使用定向天线。定向天线具有很强的指向性,外形看起来有点像卫星接收用的锅。当然,也有人自己用易拉罐来改装提升无线路由器的增益

举例:小米路由采用的CPU是博通的BCM4709,带有2×2的内置天线。同样采用此芯片的其他无线路由产品多是带3×3天线,天线的成本也让小米在成本上省掉不少。

内存、闪存

无线路由器的内存可以类比为电脑里的内存(RAM),闪存可以类别为电脑硬盘(Flash)。如果你想给路由器刷入第三方固件如DDWRT、OpenWRT,需要最低4MB闪存、16MB内存的硬件配置,但这个配置基本不能安装和运行任何第三方软件,所以一般推荐硬件配置在8MB/64MB及以上。

一般情况下,无线路由器是可以增加内存及闪存的。但是,前提条件是这种扩容是在CPU及固件本身限定和支持范围内,因为CPU的二级缓存大小决定了其最佳配套的内存容量,CPU的片内缓存一般都很小(KB级别),由于无线路由内存速度慢、带宽小,如果内存容量足够正常使用的情况下,则容量越小越好。因为容量越大,处理器寻址速度效率就越慢。特别是在CPU一二级缓存容量很小的情况下。

所以,决定无线路由器性能的因素有很多,配置超强CPU的路由性能并不一定强,性能强悍的路由CPU一定强。不过,一般舍得用高配CPU的主儿,造出来的产品一定不会差到哪儿去。

DDWRTOpenWRTTOMATO 等第三方开源的路由器固件,主要是让无线路由器具备可扩展能力,让它更好玩更有趣,而无线路由器最核心的NAT还是要靠路由器本身的配置,不可本末倒置。

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