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科普 | 無線路由器硬件解密

2021/09/15
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說到路由器硬件,很多人可能會(huì)說,我就是要買個(gè)路由器而已,又不是造個(gè)路由器,知道這么多細(xì)節(jié)又能做啥?

這種想法,其實(shí)......也對(duì)。路由器其實(shí)跟我們常用的電腦或者手機(jī)類似,內(nèi)部也包含了CPU、內(nèi)存、硬盤等等對(duì)應(yīng)的配置,這些硬件能力越強(qiáng),想必路由器的性能也就越強(qiáng)悍。但當(dāng)你在購物網(wǎng)站打開某款路由器的介紹時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)廠家的各種牛逼閃閃的亮點(diǎn)宣傳,其實(shí)都是顧左右而言它,就是不想告訴你這玩意兒內(nèi)部到底配了啥。反正絕大多數(shù)人對(duì)此也沒有太多要求。

如果優(yōu)秀的你想要詳細(xì)了解一款路由器的肚子里到底有多少貨,做工到底扎不扎實(shí),就只能去看拆機(jī)視頻了。到了這一步,事先了解下路由器的硬件組成和作用就是有必要的了。好,那我們這就開始。

CPU

說是CPU,其實(shí)叫做SoC(System On Chip,片上系統(tǒng))更為精確,因?yàn)橐话愕奶幚?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87/">芯片都集成了CPU和很多其他的重要功能,形成了一個(gè)片上系統(tǒng)。無論是中端還是高端路由器,CPU都是當(dāng)仁不讓的計(jì)算核心,所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都會(huì)經(jīng)過CPU。因此CPU決定了路由器的負(fù)載能力,能夠承受多少的數(shù)據(jù)吞吐量,其性能、功耗、散熱措施等都是非常重要的。在低端家用路由器中,CPU負(fù)責(zé)路由表查詢和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。在中高端家用路由器中,CPU主要負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)和其他附加功能的運(yùn)行,包轉(zhuǎn)發(fā)和路由表查詢則主要由ASIC芯片完成。

目前常見的家用無線路由器CPU廠商主要是這么幾個(gè):博通(Broadcom),高通Qualcomm),MTK(聯(lián)發(fā)科),瑞昱(Realtek)。對(duì)于動(dòng)手能力強(qiáng),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(hào)了,我們通常認(rèn)為博通>高通>其它。

此外集成了CPU的SoC芯片還決定了對(duì)外網(wǎng)口接口的數(shù)量,USB接口類型等等。當(dāng)然,有些路由器使用外置接口的擴(kuò)展,而不使用SoC集成的配置。

內(nèi)存(RAM)

這里的內(nèi)存(RAM)和我們通常所說的電腦內(nèi)存的含義相同,在手機(jī)上也叫做運(yùn)存。無線路由器中的內(nèi)存主要用來儲(chǔ)存操作系統(tǒng)指令,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、緩沖報(bào)文等數(shù)據(jù)。通常來說,路由器內(nèi)存越大越好。路由器廠家的軟件算法優(yōu)化地好的話,可以節(jié)省大量?jī)?nèi)存,硬件使用效率更優(yōu)。相對(duì)智能手機(jī)動(dòng)輒6G到8G的內(nèi)存來說,路由器的功能比較少,對(duì)內(nèi)存的需求沒有那么大。

一般來說,千兆路由器使用128M內(nèi)存就夠用了,256M已經(jīng)屬于高配大內(nèi)存了。閃存(Flash)閃存相當(dāng)于路由器的硬盤,用來存儲(chǔ)路由器的固件,也就是操作系統(tǒng)。一般來說,容量16M或者32M就夠用了,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(guān)注。

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(gè)發(fā)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(dú)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(guān)、低噪聲放大器(LNA)、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)等子模塊組成,也都封裝射頻芯片中。射頻前端是無線信號(hào)處理距離天線最近的一步,其性能直接和Wi-Fi信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性相關(guān)。

無線管理芯片一般都集成了內(nèi)置的射頻前端,但廠家也可以棄之不用,而使用性能更強(qiáng)的外置獨(dú)立射頻前端。一般認(rèn)為,每根天線都擁有獨(dú)立的射頻前端時(shí)路由器才能達(dá)到最佳的無線性能,因此有很多路由器以此作為賣點(diǎn)宣傳。網(wǎng)絡(luò)端口網(wǎng)口是路由器上所必備的,分為連接光貓或者上級(jí)路由器的WAN口和具有內(nèi)部交換功能的LAN口。絕大多數(shù)的家用無線路由器都具備一個(gè)WAN口和四個(gè)LAN口,組網(wǎng)一般都是夠用的??紤]到目前無線組網(wǎng)已成為絕對(duì)的主流,很多路由器已經(jīng)把LAN口減配為一個(gè)或者兩個(gè),甚至不再從硬件上區(qū)分WAN口和LAN口,而靠軟件去自適應(yīng)識(shí)別。

在Wi-Fi6和超過100M以上的寬帶已普及的時(shí)代,網(wǎng)口速率至少需要選擇千兆的。當(dāng)心不要被配備百兆網(wǎng)口的千兆路由器欺騙,這類路由器的價(jià)格一般非常低,購買的時(shí)候需要注意。

隨著光纖入室(FTTR)技術(shù)的發(fā)展,家庭全光組網(wǎng)方案也已上市。光纖這種介質(zhì)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(jí)的同學(xué)可以考慮。實(shí)際路由器架構(gòu)圖及拆解蜉蝣君找到了一張TP-Link某款路由器的架構(gòu)圖,我們可以一起來簡(jiǎn)單看看這款產(chǎn)品(非廣告,這玩意普聯(lián)也不在國內(nèi)賣)的里面到底配了些啥。

首先,最中間的是高通的SoC芯片,內(nèi)部集成了主頻為700MHz的CPU,以及2.4GHz頻段的無線管理模塊,可支持802.11g(Wi-Fi 3),并連接到了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),也連接到了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(gè)頻段共配置有6根天線,分別都可以支持3x3MIMO,用料還是不錯(cuò)的??墒?,路由器的外部?jī)H僅赫然挺立著3根天線,剩余的3根去了哪里?其實(shí)是集成在路由器內(nèi)部的,人家就是這么低調(diào)。

由此可見,靠外置天線數(shù)量來推測(cè)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(shù),拆硬件。

好了,關(guān)于無線路由器硬件的介紹就到這里,希望對(duì)大家有所幫助。

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