家庭网络知识概述

现在使用的网络无非是移动端网络（手机流量）和PC端网络（宽带）。移动 端网络由运营商的基站提供，由无线电磁波传递信号；宽带网络有专门的信号传输设备，由光纤传递信号入户。移动端网络受环境和信号强度影响，下载和上传速度非常快。宽带网络的速度也很快，交换频率极快，且稳定性强。
一般，人们在家中使用宽带网络，即光纤入户的网络。光纤网线首先接入光猫（光调制解调器），然后接入路由器的WAN口（广域网接口），那么连接路由器LAN口（局域网接口）的设备和无线（局域网无线覆盖）连接的设备就可以上网了。光猫是用于广域网中光电信号的转换和接口协议的转换的设备，路由器是连接广域网与局域网的设备，其具有虚拟拨号的功能，因此路由器经设置上电后，局域网就可以上网。
路由器的无线频段一般有两个，一个为2.4G频段，一个为5G频段。
其中，我国2.4G频段可以使用的具体信道中心频率为2.412GHz~2.472GHZ，总共是80MHZ的带宽。这一频段的信道有13个相互重叠的信道，每个信道的带宽为20MHZ或者22MHZ（DSSS调制）。

注：2.4GHz频段一共有14个信道，我国只是用了1~13共13个信道。
每相邻信道中心频率间隔为5MHz，但是每个信道的带宽是22MHz或者20MHz，故各信道之间的频谱有重叠，因此相邻信道会有干扰。由图可知1、6、11三个信道之间没有重叠，故可以避免干扰。
另外，5GHZ的频率资源丰富，可用频段为4.9GHz_{5.9GHz,5G频段的信道有36、40、44、48、52、56、60、64、149、153、157、161、165等13个信道。从信道编号可以看出每两个信道相差4个数字，故与2.4GHz频段不同，各个信道之间没有重叠，所以信道间几乎不存在干扰。国内规定可用的5G信道为149}165这5个。
现在的2.4GHz频段由于使用广泛（比如蓝牙、无线设备等），因此不同设备之间干扰严重，频段拥挤。而5GHz频段在日常生活中则使用的较少，该频段较2.4GHz频段干净。
因为多台无线路由器共用同一个信道，可能会存在信号干扰的情况，从而影响到无线信号的传输，因此为了防止各个路由器无线信号之间相互干扰，建议将各个路由器之间的信道错开，比如中心信道为1、6、11。

入户光纤为宽带，常见的有100M、200M宽带。宽带的单位为bps，100M宽带即最大网速为100Mbps，也就是最大为12.5MB/s，但一般达不到最大。100M及其以下的宽带为百兆宽带，100M及其以上的宽带为千兆宽带。
100M宽带与200M宽带的区别：100兆带宽与200兆带宽最大的区别在于下载速度，前者最大可以实现12.5兆每秒的下载速度，后置最大可以实现25兆每秒的下载速度。
如果你家是100M带宽，是否有必要将带宽进行升级呢？
这主要与您的使用情况有关。如果家用终端设备过多，或者需要经常下载东西，那么更新带宽是有必要的；如果设备不是很多，仅日常生活中满足看视频，浏览网页等需求，100M宽带还是可以的。
如果将100M宽带升级至200M宽带，除了在运营商那将宽带套餐升级至200M宽带，还需要将家里的百兆光猫升级至千兆光猫，如果本来就是千兆光猫那么把输出网口改用千兆网口即可。另外连接光猫与路由器的这根很短的网线也是不可忽视的，因为网线也分为千兆和百兆网线。常见的网线有五类、超五类、六类、超六类。
五类网线，外皮会标注“CAT5”字样，传输带宽为100M，最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于百兆网络。
超五类网线，外皮标注“CAT5e”字样，传输带宽可达1000Mbps，但一般只应用在百兆网络中。在传输百兆网络中，超五类非屏蔽网线比普通的五类网线传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强。因此，百兆宽带建议使用超五类。
六类网线外皮标注“CAT6”字样，一般指的都是非屏蔽网线，主要应用在千兆网络中，在传输性能上远远高于超五类网线标准。
超六类网线 外皮标注“CAT6e” 超六类网线也叫6A，能支持万兆上网，目前最大能达到500MHZ，是六类网线的两倍。因此，千兆网络建议使用六类或者超六类。
正常情况下，网线内部有8根线，但现在有时还会看到有的网线里面只有4根线，这属于低配版的五类线，因为百兆网线实际使用的只有1、2、3、6，另外的四芯作用是降低串扰，以及作为备用。有的为了节约成本就直接将那四根线去掉了。在家用网线选择中，千万不要为了省一点钱就选择那4根线的，正常的8芯五类线虽然实际使用了4根线，但其余那四根线起着降低串扰的作用，实际使用效果优于4根的。当家用宽带大于百兆时，就更不能使用这四根线的了。
最后，路由器也需要更换千兆路由器，购买时千万要注意一定要选购千兆网口的。选购时注意千兆路由器和千兆wifi是两个概念，千兆路由器的WAN网口和LAN网口是千兆网口，而千兆wifi是wifi技术的提升。网口升级为千兆网口才能真正体验到网速的升级。
路由器作为家庭中广域网与局域网的连接设备，是家庭网络设备重要的成员。路由器从WAN口接入广域网，连接LAN口和无线则为局域网。
Wifi的发展史：1997年，电气和电子工程师协会制定和推出了第一代WLAN协议-802.11协议，规定WLAN运行在2.4GHz频段，且最大速率为2Mbps。
为了提升无线传输的速率，IEEEE（电气和电子工程师协会）推出802.11a，该协议的频段为5G频段，最高传输速率为54Mbps。随后，IEEE又推出了802.11b，该协议的频段为2.4G，最高传输速率为11Mbps。
2003年，IEEE制定了第三代WiFi标准：802.11g。该协议继承了802.11b的2.4GHz频段和802.11a的5G频段。
2009年，IEEE宣布了wifi4（802.11n），该协议使用了MIMO技术（多输入多输出技术），指在发射端和接收端分别使用多个发射接收天线来发送和接收，因此提高了数据传输速率。802.11n支持在标准带宽（20Mhz）上的速率包括有7.2、14.4、21.7、28.9、43.3、57.8、65、72.2（单数据流）。当使用4×4MIMO时速率最高为300bps。802.11n也支持双倍带宽（40MHz），当使用40M带宽和4×4MIMO时，速率最高可达600bps，总之，MIMO和40MHz带宽提高了传输速率，另外使用的波束成形技术提高了传输距离。
2013年，wifi5（802.11ac）发布，采用5GHz频段，单天线最低传输速率可达到433Mbps，2×2MIMO的速率可达866Mbps。802.11ac在提供很好的兼容性的同时，把每个通道的工作频宽由40Mhz提升至80Mhz或160Mhz。另外WiFi5提出了MU-MIMO，MU-MIMO使得路由器可以和多个用户设备并行通讯，大大提高了网络带宽的利用率，wifi4的MIMO属于SU-MIMO，同一时间只能有一个终端设备与路由器通讯。
2019年推出WiFi6，采用2.4G和5GHz的频段，最大单流可达1200Mbps，其特点是低延时、低功耗、高速度（MU-MIMO），核心技术为OFDMA和MU-MIMO。OFDMA（正交频分多址接入）。传统的OFDM技术在同一时间段内，只能有一个载波传输一个数据包，存在设备端等待排队，相互竞争的问题。而OFDMA可以让多个设备并行传输，大大降低设备网络时延。另外，wifi5使用的MU-MIMO下行，提高了路由器传输数据给设备的能力，wifi6进一步发展了上行MU-MIMO，使得上传的速率大大提高了，wifi6支持8个设备同时上行/下行，是wifi5的两倍。

MU-MIMO与OFDMA：
MIMO即多个信息流传输，对应多个天线同时收发（n×n MIMO）。相当于空间复用，以前是单根天线进行收发信息，只有一条信息流，现在多根天线进行收发，多个信息流进行传输，提高了传输速率。就好像以前是单车道公路，而现在是多车道一样。
SU-MIMO（单用户MIMO）：即同一时间只能有一个终端与路由器交换数据，相当于同一时间只能有一条公路通往一个目的地。
MU-MIMO（多用户MIMO）：即同一时间可以有多个终端设备与路由器进行交换，相当于同一时间可以有多条公路通往不同的目的地。
假如路由器是4×4MIMO，设备A是2×2MIMO，设备B也是2×2MIMO，两个设备都与路由器进行数据交换。如果它们都是SU-MIMO，那么路由器同一时间只能与设备A或B进行2个数据流的交换。如果它们是MU-MIMO，那么路由器同一时间可以与设备A进行2个数据流的交换，同时与设备B进行两个数据流的交换。
OFDMA：频分复用。将WiFi信道的频谱资源分割成多个频谱段，分配给多个终端设备同时使用。单天线也可以做到OFDMA。

图中的横轴为时间轴，纵轴为频谱轴。将某时刻的资源划分为多个资源片段，分配到不同的频率子载波上，并传输到不同的设备终端 。Wifi20Mhz的信道带宽下，有最多256个子载波。
对于路由器的选购，选购具有wifi6协议的，双频段（2.4GHZ与5GHz）、天线数量大于等于4个，网口选择千兆网口的。

提高无线的传输速率的方法有增大频宽、多天线MIMO、还有改变调制方法。
由香农定理可以得到，在信噪比不变的情况下，增大信道频宽，可以提高传输速率，但不能无限提高。使用多天线，多条天线同时收发提高传输速率。改变调制方法，在每个码元上加载更多的数据。