一、家庭千兆网络的组成

家庭网络中的主要设备包括：宽带光猫、无线路由器、软路由以及交换机：

光猫：以联通宽带光猫为例：它有四个网口，其中第一个为千兆口，其它三个都是百兆口，故一定要将路由器连接到光猫的千兆网口上。

无线路由器：一定要购买带有千兆网口无线路由器，首推带有mesh功能的WiFi6路由器。

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软路由：目前大部分软路由都是支持千兆的，不过还是预先用测速软件测试一下为好，确保它可以跑满千兆带宽。

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千兆交换机：在选择交换机时：一定注意商家标明的是“千兆交换机”，还是“百兆交换机”，只要你不图便宜就不会错。

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这里最容易忽略的是网线，稳定跑满千兆带宽一定要使用CAT6网线，CAT5e也不是不可以，短距离家庭用足够，但是新家装修时，务必要选CAT6。

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CAT6网线：

二、WiFi信号高质量覆盖

我们可以通过如下的组网方式来实现WiFi信号的高质量覆盖：

• AC+AP组网

原本是商业用途的AC+AP网络走进家庭已有些时日，一台集路由、AC控制器和POE供电网口的一体机+几个AP面板，可以很容易地实现WiFi信号的高品质覆盖。这里AP面板可以直接安装在标准86型插座盒上，装配简单且十分美观。下图中的四个WiFi6 AP面板+9口千兆一体机的价格在3000元左右。

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AC+AP的网络拓扑很简单：

将宽带光猫与一体机放在弱电箱中，宽带入户光纤直接拉入弱电箱。光猫的千兆网口连接一体机的WAN口（红色），各房间中的AP面板通过网线连接到一体机的POE供电网口上。使用过AP面板的网友都有一个体会，AP面板的WiFi信号只能覆盖一个房间，不要指望什么穿墙了。因此，你一定要预留出几个网口，以备不时之需。

■ Mesh组网

今年卖的最火的当属WiFi6路由器，标配的Mesh组网功能更为其注入了活力，几个廉价的WiFi6路由器组建的有线Mesh网络完全可以取代昂贵的AC+AP。Mesh组网非常灵活，即可“有线互连”，亦可“无线互连”，甚至“有线/无线混合互连”。

通常，无线互连需要使用三频Mesh路由器——由于三频Mesh路由器价格普遍很高，故只适合用于没有铺设网线的场合。使用廉价的双频路由器组建的有线互连Mesh网络在性能上与AC+AP相比毫不逊色，且性能上还要优于三频路由器组建的无线互连Mesh网络。一句话，有线Mesh组网才是王道！

这是一个由四台TP-LINK WMC181 WiFi6双频路由器组建的“有线互连”Mesh网络，客厅中的为“主路由”，其它三台全是“从路由”。主路由的WAN口连接光猫千兆网口（红线），主路由的LAN口与从路由的LAN口用网线互连起来（黑线）。这个Mesh网络最多可以由8台路由器组成，为WiFi信号的高质量覆盖提供了廉价的解决方案，目前WMC181的单台价格仅需150元左右。主路由对外PPPoE拨号上网，对内为从路由、以及连接Mesh网络的客户端（电脑、手机、平板等）分配IP地址。此外，从利用只有将数据“回传”到主利用后才能上网，整个家庭网络的拓扑简单、清晰、明了。

• 家庭网络中的主路由

在上面的示例中，AC+AP中的“一体机”以及Mesh网络中的“主路由”就是家庭网络中的“主路由”。简言之，它们都是一个完整的家庭千兆网络，完全可以满足日常上网、看视频、玩游戏的需求。

然而，一体机和Mesh主路由所提供的功能未必能满足某些用户的特殊需求（如：VPN等），这里最为简单的解决办法是：配置一台“软路由”，并让它作为家庭网络中的“主路由”，刷写了OpenWrt系统固件的软路由可以提供你所需的任何功能。

在网络连接上，将主路由的WAN口连接到光猫千兆网口（红色），一体机或Mesh主路由的WAN口连接到主路由的LAN口上（棕色）。此时，PPPoE拨号上网，以及分发IP地址的任务由软路由负责，只是多了一级NAT转换。另外，Mesh网络中的主路由只作为一个AP来使用。

三、通过Vlan交换机实现IPTV功能

IPTV和宽带属于不同的网络协议，在北京联通千兆光猫上有各自的网口——红色是宽带网口，绿色是IPTV网口。如果你希望在电视机上收看IPTV，就需要另外拉一根网线到客厅。

或者你家中不止一台电视机要连接IPTV，再或者你只为客厅拉了一根网线。这时你会想：能否将IPTV与原有的家庭千兆网络融合在一起呢？

答案是肯定的：就是利用Vlan交换机的“单线复用”功能，让一根网线承载宽带和IPTV两种不同类型的网络协议。

先看看下面这个网络拓扑图，这里的WiFi6路由器型号为中国移动CMCC R3s-2，与TP-LINK的WMC181属于同一档次，性能也一样。客厅、主/次卧各有一台电视机都能收看IPTV，而且从弱电箱拉到各房间的网线只有一根，其中橘色的就是“单线复用”网线。

还要说明的是：不仅Vlan交换机，OpenWrt软路由也支持Vlan。因此，这里使用了价格更低廉且功耗更低的N1软路由。单网口的N1配合Vlan交换机A，可以作为家庭网络中的“主路由”。

这里首先需要配置四条Vlan（VLAN100┅VLAN103），且Vlan交换机端口颜色定义如下：

• 千兆宽带数据帧走向：

1. 来自光猫千兆网口的普通“以太网数据帧”进入交换机A端口1（Access口），因该端口PVID=100，故数据帧被被打上vid=100的标签。

2. 交换机A端口3（Trunk口）允许VLAN100通过，数据帧转发给端口3，再转发给N1主路由。

3. N1的WAN口收到vid=100的数据帧后，被CPU转换成vid=101的数据帧转发到LAN口，并流回端口3。

4. 数据帧到达端口3后，被转发到允许VLAN101通过的端口4。

5. 数据帧到达端口4后，通过网线 转发到交换机B的端口1。

6. 数据帧到达端口1后，被转发给PVID=101的端口2。

7. 数据帧到达端口2后，先去掉vid标签（变为普通以太网数据帧），再送到主AP的WAN口。

8. 主AP将WAN口数据帧转换成LAN口数据帧回送端口3，且数据帧进入端口3时被打上vid=102的标签。

9. 一方面端口3将数据帧转发给PVID=102的端口4，并去掉vid标签后发给客厅电视机。如果该数据帧是发给电视机的，则此数据流结束。

10. 另一方面因端口1还允许VLAN102通过，故通过网线 又将数据帧送回到交换机A的端口4。

11. 数据帧到达端口4后，一方面转发给允许VLAN102通过的端口5、6，另一方面转发给PVID=102的端口7、8。

12. 数据帧到达端口8后，先去掉vid标签，并通过网线转发给从AP（MR4）的LAN口。若该数据帧是发给MR4的，则此数据流结束。

13. 数据帧到达端口5后，通过网线 将数据帧转发给交换机C端口1。

14. 数据帧到达端口1后，一方面转发给允许VLAN102通过的端口2，另一方面转发给PVID=102的端口3、4。

15. 数据帧到达端口3后，先去掉vid标签，并通过网线转发给从AP（MR2）的LAN口。若该数据帧是发给MR2的，则此数据流结束。

16. 数据帧到达端口4后，先去掉vid标签，并通过网线转发给主卧电视机。若该数据帧是发给电视机的，则此数流结束。

17. 数据帧到达端口2后，通过网线 转发给交换机D端口1。

18. 数据帧到达端口1后，分别转发给PVID=102的端口2、3、4。

19. 数据帧到达端口2后，先去掉vid标签，并通过网线转发给从AP（MR3）的LAN口。若该数据帧是发给MR3的，则此数据流结束。

20. 数据帧到达端口3后，先去掉vid标签，并通过网线转发给次卧电视机。若该数据帧是发给电视机的，则此数流结束。

21. 以上就是从光猫千兆网口到AP（或电视机）LAN口的数据流走向。

• IPTV数据帧走向：

1. 来自光猫的IPTV信号进入交换机A端口2（Access口），因该端口PVID=103，故数据帧被被打上vid=103的标签。

2. 在交换机A中，端口4、5、6（Trunk口）都允许VLAN103通过，故IPTV数据帧被转发给端口4、5、6。

3. 数据帧到达端口4后，通过网线转发给交换机B端口1。

4. 数据帧到达端口5后，通过网线转发给交换机C端口1。

5. 数据帧到达交换机B端口1后，转发给PVID=103的端口5，然后去掉vid标签，再转发至客厅的IPTV机顶盒。

6. 数据帧到达交换机C端口1后，转发给PVID=103的端口5，然后去掉vid标签，再转发至主卧的IPTV机顶盒。

7. 数据帧到达交换机C端口1后，还要转发给允许VLAN103通过的端口2。

8. 数据帧到达端口2 后，通过网线转发给交换机D端口1。

9. 数据帧到达交换机D端口1后，转发给PVID=103的端口5，然后去掉vid标签，再转发至次卧的IPTV机顶盒。

6. 数据帧从光猫IPTV口到客厅、主卧、次卧其中一个机顶盒后，则该数据流就结束了。

四、Zigbee智能设备的接入

ZigBee的特点是非常省电，其典型应用包括：温湿度传感器、燃气报警器、人体感应传感器，以及智能开关，智能锁、智能安防等等。虽然Zigbee使用的也是2.4G频段，但与2.4G WiFi属于不同的网络协议，所以Zigbee设备需要通过专用“网关”才能接入到家庭网络中—首先Zigbee设备（如：下图中的水侵传感器）需先连接到Zigbee网关，然后网关再将其转换成普通“以太网数据帧”发送给无线路由器。这样不仅可以通过手机APP来获取zigbee设备的数据或控制Zigbee设备的动作（如：开关的通/断），还能将Zigbee设备连接到“云端”。

这里使用的是涂鸦Zigbee有线网关，它通过网线连接到Mesh网络中。由于2.4G信号的传输距离远，有很强的穿墙能力，对于100平米左右的居室来说，只要网关放置在合适地点，只要一台就可以覆盖全屋。

在下面这个“二层别墅”的家居环境中，一楼和二楼分别放置了一台Zigbee网关，以实现Zigbee信号的全屋覆盖。

五、NAS存储设备

NAS是一网络存储设备，本质上它就是一台配置了多个硬盘的电脑主机。“群晖”是国内知名的NAS品牌（还有威联通等），所谓“黑群晖”就是个人用普通台式电脑组装起来的一台群晖NAS。

群晖（Synology）DS920+四核心 4盘位 NAS网络存储服务器 数据备份 文件共享：

配有“千兆网口”的NAS（如：群晖DS920+）可以很容易连接到家庭千兆网络中。例如：你将NAS放在书房，只要将网线连接到从AP的剩余LAN口上即可，用不着单独为NAS拉一根网线到书房。