1. 背景

1.1. 网线的秘密

先说明一个基础知识：我们通常使用的网线可以分为8股铜线，

1. 一般情况下，都会让8股线全部接通，这时网线可以承载1000M的带宽
2. 在特殊情况下，也可能只使用其中4股，4股接通，这时网线可以有100M的带宽。

1.2. 典型的特殊情况

当今家庭在安装网络时，传统的闭路电视逐渐淘汰，越来越多人使用 Internet + ITV的形式，即一家网络供应商同时提供网络和电视服务，如电信的 100M Internet + 50M ITV

理想状态应该是这样的：

1. 光纤入户，光猫直接安装在家里的弱电箱里。
2. 光猫连接两条网线，一条负责ITV传输，一条负责网络传输
3. 两条网线分别连接路由器和机顶盒，各司其职，互不干扰。

但实际情况是这样的：

1. 有些小区（甚至可以说目前国内大部分小区），由于修建年代比较久远，没有做到光纤入户，在安装宽带时，光猫只能安装到户外（一般是楼层公用的弱电箱里）。
2. 光猫通过网线连接到户内。而很多业主在装修的时候也只考虑了一根网线通到室内。
3. 业主选择的宽带服务又恰好是 Internet + ITV 的形式。

这种情况下，一根网线就不够用了，为了解决这个问题，通常网络运营商的办法是将网线一分为二，接到光猫的两个LAN口上，家里弱电箱端口再一分为二，一口用作拨号，一口用作ITV。如果你家安装宽带时，安装师傅有将网线一分为二的行为，则说明他们使用上面的方案。

这样做的结果：

1. 每根网线最多可以承载100M的带宽，对于安装100M带宽以下的家庭，在不考虑内网数据传送的状况下，勉强够用。
2. 如果对网络有更高的需求，比如需要100M以上的宽带，4股铜线的网络线将无法满足网络使用需求。

1.3. 更复杂的情况

除了小区建设的时间因素，更复杂的是业主自己装修的因素。

比如我家：

1. 没有光纤入户，光纤只到了楼层，所以光猫只能安装在楼层公用的弱电箱里。
2. 光猫到家里，只有一根网线作为总网线，连接到家里的弱电箱上。
3. 家里的弱电箱到客厅也只有一根网线，客厅只有一个网口。
4. 还有几个房间没有网口。。。（每个房间倒是有闭路电视线。。。。）

这种情况下，不仅网线需要一分为二，家里弱电箱到客厅也需要一分为二，结果就是不仅外网宽带只有100M，内网宽带也只有100M。。

100M的概念有些人可能不清楚，我说详细点，100M宽带只有10M/s的传输速度，1G左右的电影，需要2分钟的时间。。要知道，现在一个USB3的U盘，都能达到50M/s的速度。

1.4. 研究目标

为了跟上时代的脚步，充分发路由器、NAS、智能IOT以及各种智能家电的优势，让自己愉快的用上网络，本文对在上述情况下如何保证全屋范围内网络通常的问题进行研究，目标如下：

• 讨论只有一根网线的情况下，如何同时传送网络信号与ITV信号的问题。
• 讨论只有一根网线的情况下，外网宽带扩充的问题

2. 单线复用

2.1. 方案1：物理分线

网线一分为二，4股一根，这样每根可以有100M的带宽，一根线传ITV信号，一根线当网线。

• 优点：这样做的好处是简单，只需要用一对分线器，无脑连线，马云家50元搞定。
• 缺点：但是缺点同样明显，客厅只有100M的带宽，虽然满足外网需求，但是从客厅到其他房间的内网传送速度只有10MB/s，500M的片子，要copy1分多钟，很难受。

有没有满足单线复用，同时又能满足内网数据传输速度的方案呢？

2.2. 方案2：VLAN Trunk

所谓VLAN，即Virtual local area network（虚拟局域网），简单来讲就是通过标注数据，让接口自动识别数据，实现数据分流，从而划分出一个个虚拟的局域网络。

而Trunk，则是链路聚合的意思，有了这个功能，就可以在同一根线上传送不同的vlan网络。也是实现单口复用的关键所在。

• 物理分线：就像是2条互不相干的双车道道路，无论道路1有多么的拥堵，汽车也无法在道路2上行驶，尽管道路2上可能一辆车都没有。
• VLAN Trunk：则是一条20道的大型高速，道路上的车在同一条道路上行驶，只有到达目的地时才各自下高速。

2.2.1. 使用VLAN交换机的优势

实际来讲，两条100M的线，单条最多只能有100M的带宽，不能叠加，ITV只需要50M带宽，等于说一条网线被浪费了50%的带宽，不仅如此，负责Internet传输的线也只有100M带宽。

如果使用VLAN，相当于ITV和Internet共享1000M带宽，去掉ITV的50M带宽，剩下的950M则都可以用作网络传输，不仅没有造成浪费，还极大的提高了网络带宽使用率，就算外网只有100M，但是内网却能达到950M，500M的片子，5秒就传完，岂不是美滋滋~~

价格方面，比物理分线的方案贵，但是比Mesh路由便宜。而且可以灵活运用现有设备，家里如果有现成的老路由器，开启AP模式直接就可以使用，不像所谓的Mesh路由只能成套购买。

2.2.2. 拓扑图1

拓扑图1

1. 楼层弱电箱：光猫
2. 户内弱电箱：主路由器拨号，交换机1聚合ITV线与网络信号
3. 客厅：交换机2分离出ITV信号和网络信号，机顶盒连接ITV信号
4. 其他房间：AP扩展无线信号。

特点

• 只需购买交换机，最大化的利用现有路由器，节省成本
• 路由器需要放在弱电箱，弱电箱空间捉急

2.2.3. 拓扑图2

拓扑图2

1. 楼层弱电箱：光猫
2. 户内弱电箱：交换机1聚合ITV线和网络信号
3. 客厅：
   1. 交换机2分离出ITV信号和网络信号
   2. 主路由器拨号后，再从LAN口输出将网络信号传回交换机2。
   3. 机顶盒连接ITV信号
4. 其他房间：AP扩展无线信号。

特点
和图1 类似，区别在于：

• 主路由器放在客厅，能使用性能强劲但是体积庞大的路由。
• 释放弱电箱空间，便于操作。

2.2.4. 拓扑图3

拓扑图3

1. 楼层弱电箱：光猫
2. 户内弱电箱：交换机聚合ITV线和网络信号
3. 客厅：
   1. VLAN主路由器：Vlan路由器 = 主路由 + VLAN交换机，直接拨号，并分离出ITV信号，
   2. 机顶盒连接ITV信号
4. 其他房间：AP扩展无线信号。

特点

• 结构最简单，灵活性最好，弱电箱空间最大。
• Vlan路由器很贵，大都是企业路由，家用的很少。

2.2.5. 我的选择

拓扑结构来说，方案3应该是最优，但实际情况是，VLAN路由器一般都是商业路由器，家用路由器的官方固件一般都没有，或者价格很贵，喜欢折腾的同学可以刷第三方固件。

总之，如果路由器有vlan功能，就用图3，如果没有，就用图2。

我已经过了喜欢折腾的年龄。。。所以选择图2

2.3. 硬件准备

• 交换机一定要支持Trunk功能的Vlan路由，我自己买的NETGEAR GS 105E，5口千兆交换机，269元一个，挺贵的。。但是做工不错，买的人多，对于不太熟悉的人来说，买大家都用的最靠谱。
• 路由器只要是千兆路由就可以。我用的是荣耀pro2和荣耀pro以及TP-Link的一款路由器，HiLink自动连接，TP使用有线桥接，简单方便。

2.4. 网络连接（拓扑图2）

接口按照下图连接：

1. 楼层弱电箱：光猫
2. 户内弱电箱：交换机聚合ITV线和网络信号
3. 客厅：
   1. 交换机2分离出ITV信号和网络信号，网络信号连接主路由
   2. 主路由器拨号后，再从LAN口输出将网络信号传回交换机2。
   3. 机顶盒连接ITV信号
4. 其他房间：AP扩展无线信号。

2.5. VLAN划分

交换机分为3个vlan:

1. vlan1是局域网
2. vlan2是ITV
3. vlan3是Internet拨号

具体划分看下表：

• vlan划分按照802.1Q标准，trunk口，标记tag或者t，非trunk口标记untag或者u，不在该vlan范围的接口则不标记。
• id可以自己随便定，但是两个交换机的id必须一一对应。

表1：

vlan	id	port	remark
vlan1	1	1t 4u 5u	局域网(公用线路)
vlan2	2	1t 2u	ITV信号
vlan3	3	1t 3u	Internet信号

如果把交换机1的接口前加上a，交换机2的接口前加上b。则整个vlan的划分应该为：

表2：

id	port
vlan1	1t a4u a5u b4u b5u
vlan2	1t a2u b2u
vlan3	1t a3u b3u

表2只是为了便于理解，实际设置中当按照表1的设置，没有a或者b的标记。

2.6. VLAN数据流

这样一来，ITV信号则由a2u进入，转发到b2u出到机顶盒，完成ITV信号的传输。

Internet信号则由a3u进入，到b3u出，连接主路由器进行拨号，成功后路由再连线到b4u或者b5u上进行局域网内的联网

设置好以后，测试下，能看电视，能上网，实现了单线复用，改造结束。

3. 带宽改造

前面虽然解决了户内宽带的问题，但是由于户外到户内也只有一根网线，所以光猫出来的线也是经过物理分线的过程，也就是说，无论网络供应商提供你多少宽带，你只能享受到最高100M的带宽。

目前的状况，理论上对外网络最高带宽只有100M，因为光猫到室内的网线只有4股100M带宽。

下面讨论如何提高宽带的方法

3.1. 明线改造

最简单的方式，就是请师傅从户外到户内直接搭一根明线，这种方式简单，没有技术含量，容易理解。
但是一般需要打洞、布线、破环现有装修，影响美观。而且价格也不便宜。

当然如果能在不破换装修的情况下直接从光猫处引1-2根网线进入室内，就可以完美解决以后带宽升级的问题。

理想中的状况：

3.2. 单线复用

如果想要不破坏装修的情况下扩充宽带，还是只有使用单线复用的策略。
光猫处接VLAN交换机，但是光猫和交换机都必须从电表直接搭电使用，很危险，非专业人士不要自己去操作，而且放外面也会有设备意识、维护不方便、容易老化等问题。

4. 总结

• 交换机必须带有vlan功能，而且必须是至少支持802.1Q标准的，因为只有这个标准才支持不同vlan间的数据通讯，也就是trunk功能。有些vlan交换机（廉价的）只支持port based vlan，也就是简单的物理划分vlan，实际上就和物理分线是一个道理，不能达到单口复用的目的。
• 整套方案下来一共花费 269 * 2 = 538元。其实网上还有一款mercury的vlan交换机卖，99元，看规格应该是可以支持trunk vlan的，但是问客服，回答不行。。。所以没敢尝试。不然的话200元就能搞定。