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撬开Google Wifi路由器,一窥内部设计

2022-06-27 14:15:08 Brian Dipert 阅读:
最近,Google悄然发布了一款价格较低的第三代设计,其中唯一值得注意的改进(至少在外观上)是将基于USB-C连接器的电源转变为基于桶形连接器的电源。在我的三件套翻新机中,有两件是第二代AC-1304型号,但第三件是第一代 NLS-1304-25,这也正是此次要拆解分析的对象。

正如之前在2017年11月的一篇文章中所描述的,近5年来,我在Google与TP-Link合作开发的Google OnHub设备上运行Wi-Fi网状网络的使用体验一直十分愉快。3S9ednc

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因此,就在不久前,除了家中楼下炉子间的路由器(网络连接)以及楼上客厅和主卧室的网状集线器,我甚至为我妻子楼下的办公室添加了第三个网状集线器。3S9ednc

唉…就像我一直担心的,Google将自今年年底停止对OnHub的软件支持。虽然现有基于OnHub的网络仍能继续运行,但不可能再对其进一步配置了,包括更换网状网络中的故障设备(…而且原来的Google Wifi app已遭废弃,取而代之的是Google Home,这进一步加剧了复杂性…到目前为止,我已经用过两个OnHub了…)。3S9ednc

在2017年11月的那篇文章中,我提到我还购买了一套三件套的“Google Wifi”设备(我也不知道这个品牌名称为什么会这样拼写)。然后,我决定全额退款(其售价为244.99美元含税,而当时的建议零售价是299.99美元)。原因之一在于其802.11ac功能“仅”是AC1200 2×2:2 MU-MIMO,而OnHub设备则是AC1900 3×3:300配置(但没有MU-MIMO)。3S9ednc

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2020年年中,当我一开始听到OnHub即将退场的传言后,马上改变主意买了另一套三件套Google Wifi设备,这一次是。即便我对OnHub网状网络恋情正式宣告结束,也不会改用其他产品;Google的后续产品Nest Wifi系统是以为基础(至少对于路由器来说如此;Nest Wifi集线器的规格让人想起 Google Wifi,而且还放弃了。这就是为什么我要):3S9ednc

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在我决定放弃以Google为中心的生态系统途径时,也破解了一堆T-Mobile TM-AC1900路由器固件,并将其转换为具备网状网络功能的华硕(ASUS) RT-AC68U设备3S9ednc

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尽管如此,我仍需备用至少一个Google Wifi设备…没错,就是要用来作为拆解的“代宰羔羊”。迄今为止,Google已推出三种不同版本的Google Wifi设备;相较于初始型号NLS-1304-25 (FCC ID )内置Zigbee支持,第二代型号AC-1304 (FCC ID )则不支持此传输协议,但就像其上一代OnHub一样,从未得到过强有力的支持。3S9ednc

最近,该公司悄然发布了一款价格较低的第三代设计,其中唯一值得注意的改进(至少在外观上)是将基于USB-C连接器的电源转变为基于桶形连接器的电源。在我的三件套翻新机中,有两件是第二代AC-1304型号,但第三件是第一代 NLS-1304-25,这也正是此次要拆解分析的对象。日后我还会针对第二代机型进行拆解分析,不过我们很快也会看到,FCC的文件可能就足以看出其中的差异)。3S9ednc

三件套设备采用一个带有Google商标的普通硬纸箱盒包装:3S9ednc

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NLS-1304-25型号的设备位于中间,AC-1304则横跨在两侧——NLS-1304-25位于左侧,AC-1304位于右侧:3S9ednc

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机型排序相同,但这次是从两个不同的角度展示设备的底部:3S9ednc

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顺带一提,在开始拆解之前,应该先来看看包装盒中还有什么。由于(我假设)这些都是翻新机,其中只包括一份单面文档,带有一些有趣的说明:3S9ednc

如果初始配置失败1重置出厂设定,再试一次2发送电子邮件给我们!3S9ednc

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在这三部设备的下方附带有设备的配件盒:3S9ednc

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每一个配件盒中都包含一个电源适配器以及单独的以太网电缆(OnHub已包括两个):3S9ednc

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现在就把关注焦点集中在此次拆解的明星——NLS-1304-25上。一如往常,先来一张特写照并陪衬一枚直径为0.75英寸(19.1mm)的1美分硬币作为尺寸比较(Google Wifi设备的直径为4.1in/106.1mm,高度为2.7in/68.7mm,重量为12oz/340g):3S9ednc

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接下来是底部特写,请注意有线WAN、LAN和电源输入的位置标记。3S9ednc

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我们所看到的那颗螺丝是进入内部的唯一障碍。将其拆下后,使用平头螺丝刀在靠近标签处扭转一下,就能看到内部了:3S9ednc

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首先,我们可能会注意到,LAN、WAN和电源连接器都位于单独的子卡上,而以太网交换机则位于主板上。我的假设是,对于Google而言,这种方法在概念上可以选择性地实现仅支持LAN的有线连接,以便在同一个基础平台上构建网状集线器,就像Nest Wifi一样。3S9ednc

无论如何,我最初试图将其与主板分离,但由于铝制底座中近在咫尺的垂直“疙瘩”阻碍了PCB的水平移动(其实还有其他障碍很快就会显现出来):3S9ednc

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因此,我把注意力转向首先提取整个两块PCB的“夹层”。首先拆下五个天线连接器,以及一个单独的两线连接器,再拆下另外六个螺丝(不知是有意还是无意,其中的一个与其他六个以及之前的两个并不相同):3S9ednc

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将其抬起来看看:3S9ednc

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这是我们首次看到主板的底部;将IC与前一张照片中看到的导热胶带(其将热量传递到作为散热器的铝制底座)配对时,就可以找出哪些芯片运行时特别热:3S9ednc

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将它翻转过来,两块PCB的“夹层”形态再次出现,完全不受任何底座干扰:3S9ednc

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但子卡仍却无法分离。为什么?啊!原来它还连着几根塑料卡榫:3S9ednc

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利用一把锋利的剪刀剪掉剩余的障碍物:3S9ednc

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先来仔细看看这块相对让人印象没那么深刻的子板:3S9ednc

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移除了这块子板之后,主板看起来就比之前更有意思了:3S9ednc

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在底部,子卡连接器的左边,可以看到德州仪器(TI) LP55231九通道RGB/白光LED驱动器。其右上方是前面提到的有线以太网交换机芯片,也就是五端口以太网PHY (WikiDevi的注释中提到,有些设备使用双端口QCA8072代替)。在右侧边缘的是华邦电子W25Q64FVZPIG 64Mb SPI串行闪存。然后还有上方那个神秘的法拉第笼…等到将其移除后:3S9ednc

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眼尖的读者们应该已从周围的邻近天线连接器中猜到,里面还有射频(RF)电路:特别是两个Skyworks SKY85717前端模块,每个模块中都包含一个5GHz Wi-Fi天线。顺带一提,在把PCB翻过来之前,可以仔细观察一下这个大致呈矩形、接近闭合的铜焊锡链结构,其延伸出的法拉第笼围绕着PCB,大致上围绕另一侧的数字电路。我猜想这是为了射频屏蔽,也欢迎更多“知情人士”的反馈。3S9ednc

就这样,我们把PCB再次翻过来。3S9ednc

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中间的大块芯片是系统的主要“大脑”——Wave-2 802.11ac SoC。其下方是另一款闪存,这是一个 4GB eMMC模块。在最下面的是系统LED。左下角则是南亚科技 4Gb DDR3-1600 SDRAM。而在右下角是两块奇怪的芯片:其一是意法半导体(ST)基于arm的STM32F072CB SoC,另一款是英飞凌(Infineon) SLB9615可信任平台模块(TPM),这也用于OnHub中。至于存在目的,我就不知道了。最后但同样重要的是…在右上角和左上角,还有两个法拉第笼!3S9ednc

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不出所料,其中同样包含RF电路。右上角较大的一个专用于2.4GHz Wi-Fi和蓝牙低功耗(BLE)(后者用于与移动设备和app控制配置初始通信);具体而言则是CSR (属于高通公司)CSR1021 BLE SoC和两个Skyworks SKY85309-11 2.4GHz WLAN前端模块。另一个是更吸引人的组合:Silicon LabsEM3581 Zigbee网状网络SoC 和 Skyworks SKY66109-11 2.4 GHz Zigbee 前端模块。是什么如此耐人寻味呢?稍后见分晓。3S9ednc

但这就完成了吗?当然还没,我们还没有找到天线呢!我在想,只要顺着先前看到的电线找到源头,就能找到它们。第一步是从铝制底座上拆下四个特别顽强的螺丝:3S9ednc

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松开三个塑料卡榫,即可让两半完全分开:3S9ednc

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咦,刚才看见的红黑两色线束去哪儿了?每当我看到这种线,就不自觉地怀疑它是通往扬声器或开关。但是,既然这里没有扬声器:3S9ednc

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那就继续拆吧;两根天线已经探出头来了:3S9ednc

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另外,还有更多螺丝要拧…瞧:3S9ednc

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让我们把它翻过来,看清楚天线阵列:3S9ednc

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在将天线馈线关联到PCB上的来源时,我冒险猜测黄色和蓝色的天线对应于2.4GHz的Wi-Fi天线:3S9ednc

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绿线和黑线负责5GHz Wi-Fi功能(注意其中一条线与另一条线的90°旋转方向,大概是为了最大限度的垂直和水平覆盖):3S9ednc

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最后一个由浅灰色线馈电的是挡板:3S9ednc

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一方面,这款天线看起来与其他天线完全不同,无论是结构上,还是所有的“金属”都指向内部而非外部。它与PCB连接器接近,使我怀疑它是用于Zigbee的。确切地说,我前面提到的PCB常驻的铜焊锡链是蓝牙低功耗天线。但是…3S9ednc

读者们如果看过AC-1304FCC认证文件,可能已经注意到我想指出的问题了。除了第二代型号没有出现Silicon Labs用于Zigbee的EM3581网状网络SoC和Skyworks SKY66109-11 2.4GHz前端模块之外,这两款设计看起来一模一样。IC的PCB焊盘仍然存在,只是未加以填充而已。但这种非典型天线及其浅灰色线束仍被保留在第二代设计中。3S9ednc

因此,如果不是让这款特殊的天线在第一代型号中为Zigbee和蓝牙低功耗提供双重功能,就是Google懒得将它从较低成本产品型号的物料清单(BoM)中删除而已。我敢打赌就是后者。您认为呢?请在评论区中告诉我!3S9ednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Teardown: Prying open Google Wifi,由Franklin Zhao编译。)3S9ednc

本文为《电子技术设计》2022年7月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里3S9ednc

责编:Franklin
本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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