1. 信号发射
高频信号的产生
路由器的信号发射始于内部的射频（RF）电路产生高频信号。其中，晶体振荡器是关键元件，它利用石英晶体的压电特性产生基础频率。对于双频路由器，针对2.4GHz和5GHz频段，分别有对应的振荡电路或者通过频率合成技术从一个基准频率得到这两个频段。
例如，在产生2.4GHz频段信号时，晶体振荡器产生一个接近2.4GHz的原始频率，然后通过锁相环（PLL）电路精确锁定并微调频率，使最终输出的信号频率稳定在2.4GHz。这个稳定的高频信号是后续信号处理的基础。
信号调制技术
产生的原始高频信号需要经过调制才能携带信息。路由器常用正交频分复用（OFDM）调制方式。OFDM将高速数据流分割为多个低速子数据流，每个子数据流调制到相互正交的子载波上。
这就好比将一条交通主干道划分为多个并行的小车道，每个小车道（子载波）可以独立传输数据，有效避免了子载波间的干扰，提高了频谱利用率。例如，在Wi Fi通信标准下，一个20MHz带宽的信道通过OFDM可划分出多个子载波，不同子载波组合用于传输不同的数字信息，如网页请求数据或视频流数据。
功率放大与天线辐射
经过调制后的信号功率较弱，需要通过功率放大器（PA）增强功率。PA的工作是将输入信号功率按一定倍数放大，同时要确保信号不失真，这需要精确控制其增益、线性度等参数。
放大后的信号通过天线发射。路由器天线主要有全向天线和定向天线。全向天线在水平方向360°均匀发射信号，适用于室内环境的全方位覆盖，如家庭、办公室场景。定向天线则将信号集中在特定方向发射，增益较高，适用于长距离传输或指向特定区域，如两个远距离建筑物间的无线通信。
2. 设备连接
信标帧广播与设备扫描机制
路由器会周期性发送信标帧（Beacon Frame），信标帧包含丰富网络信息。包括网络名称（SSID），用于用户识别网络；频段信息（2.4GHz或5GHz）；支持的安全协议（如WPA2、WPA3）；信号强度等。
无线设备（如手机、电脑）的无线网卡会扫描周围无线信号。接收到信标帧后，无线网卡解析信息，将网络相关信息添加到设备的可用网络列表中。这一过程类似在嘈杂环境中，设备通过“聆听”不同广播消息来发现周围无线网络。
认证与关联过程详解
当用户选择连接路由器网络后，设备开启认证。若路由器采用密码保护（如WPA3 PSK），设备要提供正确密码进行认证。
以WPA3 PSK为例，设备先向路由器发送关联请求（Association Request），包含设备MAC地址、支持的加密算法等信息。路由器收到后，生成随机数（Nonce）发送给设备。设备利用用户输入的密码和此随机数，通过特定密钥派生函数（如HKDF）生成加密密钥部分，再将此部分和另一个随机数发送给路由器。路由器也用相同方法生成密钥，与设备发送部分验证。通过多次信息交换和验证，设备和路由器完成认证和关联，建立安全通信链路，使设备能通过路由器访问网络。
3. 数据传输
数据封装：协议栈的多层结构
设备发送数据时，数据在网络协议栈中多层封装。从应用层开始，数据格式取决于应用程序。如浏览器访问网页时，应用层数据按HTTP协议格式组织请求数据，包括网址、请求方法（GET、POST等）。
传输层有TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）协议。TCP是面向连接、可靠的传输协议，会在数据前添加源端口号、目的端口号、序列号、确认号等头部信息。例如，浏览器使用本地端口为源端口号，HTTP服务默认80端口（或HTTPS的443端口）为目的端口号，序列号跟踪发送顺序，确认号告知发送方接收情况。UDP是无连接、相对不可靠的传输协议，用于实时性要求高的应用，如在线游戏、视频直播，头部主要包含源端口号和目的端口号。
在网络层，IP（Internet Protocol）协议添加源IP地址和目的IP地址，像给包裹贴收发地址标签，用于确定数据发送地和目的地。在数据链路层，添加MAC（Media Access Control）地址，用于确定局域网内数据发送和接收设备。当数据到达路由器，路由器按相反顺序解封装，先读MAC地址判断数据是否与自己相关，再根据IP地址路由选择，最后根据传输层协议处理。
路由选择与数据转发的具体操作
路由器内部有路由表，可通过静态配置（管理员手动设置）或动态路由协议（如RIP、OSPF、BGP等）生成。路由表包含目的网络地址、子网掩码、下一跳地址和出接口等信息。
当路由器收到数据包，查看目的IP地址并与路由表条目匹配。若完全匹配（目的IP地址与目的网络地址在子网掩码范围内相同），将数据包转发到对应下一跳地址和出接口。若没完全匹配但有默认路由，转发到默认路由指定下一跳。若既无完全匹配也无默认路由，可能丢弃数据包。
在数据转发中，路由器考虑网络拥塞。若某出接口流量接近或超带宽限制，会采用缓存数据包、调整转发优先级等策略，避免数据包丢失和网络性能下降，还会检查IP头部校验和确保数据准确性。
