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[DIY讨论] 拆解:路由器设计揭示网络技术持续创新

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  • TA的每日心情

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    大约在四年前,我第一次写NETGEAR R4500,那是一款N900级双频3×3 802.11n Wi-Fi路由器。与功能完整的WNDR4500 v1相比,它最终成为固件功能有限的Costco定制版。这次我要拆解的是一款售价34.99美元的翻新机。


    大约在四年前,我第一次写NETGEAR R4500(详见Identical hardware with varying software),那是一款N900级双频3×3 802.11n Wi-Fi路由器。与功能完整的WNDR4500 v1相比,它最终成为固件功能有限的Costco定制版。很长一段时间以来,我一直想动手拆解,现在这个愿望终于实现了。
    这次拆解的是一款售价34.99美元的翻新机。这款路由器只能垂直放置,我估计并不只是出于美观,也是散热的需要。
    如图1所示,这款路由器背面从上至下共有2个USB2连接器、4个LAN端口和1个WAN以太网口(均具有GbE能力),还有一个凹进的硬件复位按钮、12VDC输入插孔以及电源开关按钮。

                                   
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    图1:路由器背面特写。

    将该路由器外壳的两半和透明塑料支架固定在一起的是6个星型螺丝(不是十字螺丝),用我的iFixit 64合1螺丝刀套件(确切地说是使用TR7)就可以把它们卸下,如图2所示。

                                   
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    图2:用iFixit 64合1螺丝刀套件卸下6个星型螺丝。

    图3显示了一整排的LED灯管。

                                   
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    图3:一整排的LED灯管。
    现在来看已经打开的路由器另一半外壳,就可以看到路由器的内部,如图4所示。


                                   
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    图4:路由器另一半的内部视图。

    在继续往下拆解之前,我想再次说明,与之前的所有拆解一样,在完成之后我都会尽力将设备恢复到正常状态,然后捐赠给Goodwill(二手零售店)。因为我后来升级到了mesh 802.11ac系统,这个路由器对我也没什么用了,但肯定还有人用得着。所以,我并不打算拆下法拉第笼的顶部或散热器。不过,根据业余爱好者和美国联邦通信委员会FCC的信息,再加上基于靠近原则的推论,我们仍能揭开其中的很多秘密。
    例如,3个法拉第笼中有2个分别接出了3根导线。由于这是N900无线设计,2.4GHz和5GHz Wi-Fi子系统各自需要3根天线。而FCC文档证实了我的猜测,在PCB右下角位置的法拉第笼下面有3个Skyworks SE2605L 2.4GHz无线功率放大器,而在PCB左上角的法拉第笼下方则藏着3个Skyworks 5004L 5GHz无线功率放大器。
    图5可以让我们一窥2.4GHz天线,目前在PCB下方仅部分可见;另一张图是5GHz天线(注意图片拍摄角度不同)。

                                   
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    图5:藏在PCB下面的2.4GHz天线和5GHz天线。

    再回过头来看PCB(图6)。其上是前述灯管对应的一排LED,还可以看到载有系统固件的三星K9F1G08U0D-SCB0 1Gb NAND闪存。

                                   
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    图6:PCB上可见到一整排LED,以及三星1Gb NAND闪存。


    关注细节的读者可能会注意到,在PCB板的这一侧还有另一个法拉第笼。由于位置靠近NAND闪存,我推测其下是系统处理器,但我必须仔细研究PCB的另一侧,才能确定这个猜测对不对。
    细心的读者可能还会发现在2个Wi-Fi法拉第笼一侧的黑色胶带,其作用是帮助将天线连接器固定到位,如图7所示。

                                   
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    图7:2个Wi-Fi法拉第笼的一侧的黑色胶带,用于固定天线连接器。


    撕开胶带后,当我翻过来看PCB板的另一面时,天线非常容易从板上脱落(见图8),由此可见使用胶带是非常有必要的。

                                   
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    图8:将胶带撕开,天线很容易从PCB板上脱落。

    图9是卸下后面板的背面布局。

                                   
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    图9:卸下后面板以后的背面布局图。

    图10可看到将PCB板翻过来的整体电路布局。

                                   
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    图10:PCB板的另一面电路布局。

    沿着底部边缘的是之前提到的USB2端口、GbE端口和电源连接器,还有电源开关和复位按钮。在USB端口旁边,即左下角的位置,是SMSC(现为Microchip)USB2514B USB2集线器控制器IC。但你首先注意到的可能不是这个IC,而是那些散热器和另一个法拉第笼。
    以太网端口上方是3个电磁变压器,其中2个变压器分别用于4个LAN端口中的2个端口,另一个用于WAN端口。同样根据靠近原则,我强烈怀疑在3个变压器之上的器件是WikiDevi网站提到的该设计中所采用的博通(Broadcom)BCM53115多端口GbE交换机。
    在PCB左侧是先前提到的5GHz Wi-Fi子系统,由Broadcom BCM4331无线控制器SoC支持。在它旁边、另一个散热器下面,我猜是有关的低噪声前端(在SmallNetBuilder网站评测中有提到)及其它模拟/电源电路。在PCB右上角是彼此相邻的2.4GHz Wi-Fi子系统,同样由Broadcom BCM4331控制器管理。
    最后,在左上角的是Broadcom BCM4706系统处理器,它集成了1颗600MHz MIPS32 74K超标量CPU和1颗千兆位MAC,来自FCC的图片也证实了这一点。此外,它旁边还有2颗三星K4T51163Q1-HCE6 512Mb DDR2 SDRAM。
    讲完了PCB,接下来再近距离看一下2.4GHz天线以及5GHz天线,如图11所示。

                                   
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    图11:2.4GHz天线及5GHz天线特写。

    最后,我想说的是,R4500/WNDR5400的后续设计展示了持续的Wi-Fi创新,令人印象深刻。大约从2011年中开始,它们变得体积更小、散热更好、更加省电,而且还提供了更多带宽、更广范围和更多功能。

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