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盲目跟風不可取!滿足未來5年需求 家庭千兆網路組網規劃設計淺析
- 由 百分HOW 發表于 垂釣
- 2022-10-07
交換機可以當分流器用嗎
一、家庭千兆網路的組成
家庭網路中的主要裝置包括:寬頻光貓、無線路由器、軟路由以及交換機:
光貓:
以聯通寬頻光貓為例:它有四個網口,其中第一個為千兆口,其它三個都是百兆口,故一定要將路由器連線到光貓的千兆網口上。
無線路由器:
一定要購買帶有千兆網口無線路由器,首推帶有mesh功能的WiFi6路由器。
領勢(LINKSYS)MX5502 AX5400M 5G雙頻WIFI6無線千兆分散式路由器:
領勢(LINKSYS)MX5502 AX5400M 5G雙頻WIFI6無線千兆分散式路由器
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軟路由:
目前大部分軟路由都是支援千兆的,不過還是預先用測速軟體測試一下為好,確保它可以跑滿千兆頻寬。
軟路由:
友善Nanopi R2SR4S軟路由Openwrt LEDE 雙千兆路由器全金屬外殼JEQL 梔司
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倍控 N5105四網口千兆軟路由器LEDE迷你電腦主機:
千兆交換機:在選擇交換機時:一定注意商家標明的是“千兆交換機”,還是“百兆交換機”,只要你不圖便宜就不會錯。
TP-LINK 8口千兆交換機 企業級交換器 監控網路網線分線器 分流器 金屬機身 TL-SG100
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這裡最容易忽略的是網線,穩定跑滿千兆頻寬一定要使用CAT6網線,CAT5e也不是不可以,短距離家庭用足夠,但是新家裝修時,務必要選CAT6。
千兆交換機:
秋葉原(CHOSEAL)六類千兆網線【0。57±0。02mm】CAT6類純銅線芯
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CAT6網線:
二、WiFi訊號高質量覆蓋
我們可以透過如下的組網方式來實現WiFi訊號的高質量覆蓋:
TP-LINK 8口千兆交換機 企業級交換器 監控網路網線分線器金屬機身 TL-SG100:
原本是商業用途的AC+AP網路走進家庭已有些時日,一臺集路由、AC控制器和POE供電網口的一體機+幾個AP面板,可以很容易地實現WiFi訊號的高品質覆蓋。這裡AP面板可以直接安裝在標準86型插座盒上,裝配簡單且十分美觀。下圖中的四個WiFi6 AP面板+9口千兆一體機的價格在3000元左右。
秋葉原(CHOSEAL)六類千兆網線【0.57±0.02mm】CAT6類純銅線芯:
普聯(TP-LINK)全屋WiFi 無線AP套裝 智慧組網分散式路由 POE供電 TL-R479GP
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AC+AP組網
將寬頻光貓與一體機放在弱電箱中,寬頻入戶光纖直接拉入弱電箱。光貓的千兆網口連線一體機的WAN口(紅色),各房間中的AP面板透過網線連線到一體機的POE供電網口上。使用過AP面板的網友都有一個體會,AP面板的WiFi訊號只能覆蓋一個房間,不要指望什麼穿牆了。因此,你一定要預留出幾個網口,以備不時之需。
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Mesh組網
今年賣的最火的當屬WiFi6路由器,標配的Mesh組網功能更為其注入了活力,幾個廉價的WiFi6路由器組建的有線Mesh網路完全可以取代昂貴的AC+AP。Mesh組網非常靈活,即可“有線互連”,亦可“無線互連”,甚至“有線/無線混合互連”。
通常,無線互連需要使用三頻Mesh路由器——由於三頻Mesh路由器價格普遍很高,故只適合用於沒有鋪設網線的場合。使用廉價的雙頻路由器組建的有線互連Mesh網路在效能上與AC+AP相比毫不遜色,且效能上還要優於三頻路由器組建的無線互連Mesh網路。一句話,有線Mesh組網才是王道!
這是一個由四臺TP-LINK WMC181 WiFi6雙頻路由器組建的“有線互連”Mesh網路,客廳中的為“主路由”,其它三臺全是“從路由”。主路由的WAN口連線光貓千兆網口(紅線),主路由的LAN口與從路由的LAN口用網線互連起來(黑線)。這個Mesh網路最多可以由8臺路由器組成,為WiFi訊號的高質量覆蓋提供了廉價的解決方案,目前WMC181的單臺價格僅需150元左右。
主路由對外PPPoE撥號上網,對內為從路由、以及連線Mesh網路的客戶端(電腦、手機、平板等)分配IP地址。此外,從利用只有將資料“回傳”到主利用後才能上網,整個家庭網路的拓撲簡單、清晰、明瞭。
家庭網路中的主路由
在上面的示例中,AC+AP中的“一體機”以及Mesh網路中的“主路由”就是家庭網路中的“主路由”。簡言之,它們都是一個完整的家庭千兆網路,完全可以滿足日常上網、看影片、玩遊戲的需求。
然而,一體機和Mesh主路由所提供的功能未必能滿足某些使用者的特殊需求(如:VPN等),這裡最為簡單的解決辦法是:配置一臺“軟路由”,並讓它作為家庭網路中的“主路由”,刷寫了OpenWrt系統韌體的軟路由可以提供你所需的任何功能。
在網路連線上,將主路由的WAN口連線到光貓千兆網口(紅色),一體機或Mesh主路由的WAN口連線到主路由的LAN口上(棕色)。此時,PPPoE撥號上網,以及分發IP地址的任務由軟路由負責,只是多了一級NAT轉換。另外,Mesh網路中的主路由只作為一個AP來使用。
三、透過Vlan交換機實現IPTV功能
IPTV和寬頻屬於不同的網路協議,在北京聯通千兆光貓上有各自的網口——紅色是寬頻網口,綠色是IPTV網口。如果你希望在電視機上收看IPTV,就需要另外拉一根網線到客廳。
或者你家中不止一臺電視機要連線IPTV,再或者你只為客廳拉了一根網線。這時你會想:能否將IPTV與原有的家庭千兆網路融合在一起呢?
答案是肯定的:就是利用Vlan交換機的“單線複用”功能,讓一根網線承載寬頻和IPTV兩種不同型別的網路協議。
先看看下面這個網路拓撲圖,這裡的WiFi6路由器型號為中國移動CMCC R3s-2,與TP-LINK的WMC181屬於同一檔次,效能也一樣。客廳、主/次臥各有一臺電視機都能收看IPTV,而且從弱電箱拉到各房間的網線只有一根,其中橘色的就是“單線複用”網線。
還要說明的是:不僅Vlan交換機,OpenWrt軟路由也支援Vlan。因此,這裡使用了價格更低廉且功耗更低的N1軟路由。單網口的N1配合Vlan交換機A,可以作為家庭網路中的“主路由”。
這裡首先需要配置四條Vlan(VLAN100┅VLAN103),且Vlan交換機埠顏色定義如下:
千兆寬頻資料幀走向:
來自光貓千兆網口的普通“乙太網資料幀”進入交換機A埠1(Access口),因該埠PVID=100,故資料幀被被打上vid=100的標籤。
交換機A埠3(Trunk口)允許VLAN100透過,資料幀轉發給埠3,再轉發給N1主路由。
N1的WAN口收到vid=100的資料幀後,被CPU轉換成vid=101的資料幀轉發到LAN口,並流回埠3。
資料幀到達埠3後,被轉發到允許VLAN101透過的埠4。
資料幀到達埠4後,
透過網線
轉發到交換機B的埠1。
資料幀到達埠1後,被轉發給PVID=101的埠2。
資料幀到達埠2後,先去掉vid標籤(變為普通乙太網資料幀),再送到主AP的WAN口。
主AP將WAN口資料幀轉換成LAN口資料幀回送埠3,且資料幀進入埠3時被打上vid=102的標籤。
一方面埠3將資料幀轉發給PVID=102的埠4,並去掉vid標籤後發給客廳電視機。如果該資料幀是發給電視機的,則此資料流結束。
另一方面因埠1還允許VLAN102透過,故
透過網線
又將資料幀送回到交換機A的埠4。
資料幀到達埠4後,一方面轉發給允許VLAN102透過的埠5、6,另一方面轉發給PVID=102的埠7、8。
資料幀到達埠8後,先去掉vid標籤,並透過網線轉發給從AP(MR4)的LAN口。若該資料幀是發給MR4的,則此資料流結束。
資料幀到達埠5後,
透過網線
將資料幀轉發給交換機C埠1。
資料幀到達埠1後,一方面轉發給允許VLAN102透過的埠2,另一方面轉發給PVID=102的埠3、4。
資料幀到達埠3後,先去掉vid標籤,並透過網線轉發給從AP(MR2)的LAN口。若該資料幀是發給MR2的,則此資料流結束。
資料幀到達埠4後,先去掉vid標籤,並透過網線轉發給主臥電視機。若該資料幀是發給電視機的,則此數流結束。
資料幀到達埠2後,
透過網線
轉發給交換機D埠1。
資料幀到達埠1後,分別轉發給PVID=102的埠2、3、4。
資料幀到達埠2後,先去掉vid標籤,並透過網線轉發給從AP(MR3)的LAN口。若該資料幀是發給MR3的,則此資料流結束。
資料幀到達埠3後,先去掉vid標籤,並透過網線轉發給次臥電視機。若該資料幀是發給電視機的,則此數流結束。
以上就是從光貓千兆網口到AP(或電視機)LAN口的資料流走向。
IPTV資料幀走向:
1。 來自光貓的IPTV訊號進入交換機A埠2(Access口),因該埠PVID=103,故資料幀被被打上vid=103的標籤。
2。 在交換機A中,埠4、5、6(Trunk口)都允許VLAN103透過,故IPTV資料幀被轉發給埠4、5、6。
3。 資料幀到達埠4後,透過網線轉發給交換機B埠1。
4。 資料幀到達埠5後,透過網線轉發給交換機C埠1。
5。 資料幀到達交換機B埠1後,轉發給PVID=103的埠5,然後去掉vid標籤,再轉發至客廳的IPTV機頂盒。
6。 資料幀到達交換機C埠1後,轉發給PVID=103的埠5,然後去掉vid標籤,再轉發至主臥的IPTV機頂盒。
7。 資料幀到達交換機C埠1後,還要轉發給允許VLAN103透過的埠2。
8。 資料幀到達埠2 後,透過網線轉發給交換機D埠1。
9。 資料幀到達交換機D埠1後,轉發給PVID=103的埠5,然後去掉vid標籤,再轉發至次臥的IPTV機頂盒。
6。 資料幀從光貓IPTV口到客廳、主臥、次臥其中一個機頂盒後,則該資料流就結束了。
四、Zigbee智慧裝置的接入
ZigBee的特點是非常省電,其典型應用包括:溫溼度感測器、燃氣報警器、人體感應感測器,以及智慧開關,智慧鎖、智慧安防等等。雖然Zigbee使用的也是2。4G頻段,但與2。4G WiFi屬於不同的網路協議,所以Zigbee裝置需要透過專用“閘道器”才能接入到家庭網路中—首先Zigbee裝置(如:下圖中的水侵感測器)需先連線到Zigbee閘道器,然後閘道器再將其轉換成普通“乙太網資料幀”傳送給無線路由器。這樣不僅可以透過手機APP來獲取zigbee裝置的資料或控制Zigbee裝置的動作(如:開關的通/斷),還能將Zigbee裝置連線到“雲端”。
這裡使用的是塗鴉Zigbee有線閘道器,它透過網線連線到Mesh網路中。由於2。4G訊號的傳輸距離遠,有很強的穿牆能力,對於100平米左右的居室來說,只要閘道器放置在合適地點,只要一臺就可以覆蓋全屋。
在下面這個“二層別墅”的家居環境中,一樓和二樓分別放置了一臺Zigbee閘道器,以實現Zigbee訊號的全屋覆蓋。
五、NAS儲存裝置
NAS是一網路儲存裝置,本質上它就是一臺配置了多個硬碟的電腦主機。“群暉”是國內知名的NAS品牌(還有威聯通等),所謂“黑群暉”就是個人用普通臺式電腦組裝起來的一臺群暉NAS。
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群暉(Synology)DS920+四核心 4盤位 NAS網路儲存伺服器 資料備份 檔案共享
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配有“千兆網口”的NAS(如:群暉DS920+)可以很容易連線到家庭千兆網路中。例如:你將NAS放在書房,只要將網線連線到從AP的剩餘LAN口上即可,用不著單獨為NAS拉一根網線到書房。
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