撬開Google Wifi一窺路由器內部設計
作者 : Brian Dipert，EDN專欄作者
相較於支援網狀網路用信標(beacons)機制的第二代機型，第一代Google Wifi家用智慧路由器內建Zigbee傳輸協議，也是筆者此次準備動手拆解的「代宰羔羊」…
正如之前在2017年11月的一篇文章中所描述的，近5年來，我在Google與TP-Link合作開發的Google OnHub裝置上運作Wi-Fi網狀網路的使用體驗一直十分愉快。
因此，就在不久前，除了家中樓下管線間的路由器(網路連接)以及樓上起居室和主臥室的網狀集線器，我為居家辦公室添加了第三個網狀集線器。
唉…就像我一直擔心的，Google將自今年年底停止對OnHub的軟體支援。雖然現有基於OnHub的網路仍能繼續運作，但不可能再對其進一步配置了，包括更換網狀網路中的故障單元(即便到了現在，更換過程還是不太容易…而且原來的Google Wifi應用程式(app)已遭廢棄，取而代之的是Google Home，進一步加劇了複雜性…到目前為止，我已經用過兩個OnHubs了…)。
在2017年11月的那篇文章中，我還提到購買了整套‘Google Wifi’三件組(我也不知道為什麼這個品牌名稱會這樣拼字)。然後，我決定要求以全額退費(其售價為244.99美元含稅，而當時的建議零售價是299.99美元)方式退貨。原因之一在於其802.11ac功能，僅AC1200支援2×2:2多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)，而OnHub裝置的AC1900 3×3:300則不支援MU-MIMO)。
2020年中，當我一開始聽到OnHub即將退場的傳言後，馬上改變主意買了另一組包含三件裝置的Google Wifi套組，這一次是從Woot網購的翻新機，價格是174.99美元(含稅)。即便我對OnHub網狀網路戀情正式宣告結束，也不會改用其他產品；Google的後續產品Nest Wifi系統係以AC2200 4×4:4 MU-MIMO為基礎(至少對於路由器來說如此；Nest Wifi集線器的規格讓人想起 Google Wifi，而且不支援有線回傳網路介面選項。這就是為什麼我要裝配一個完全基於路由器的網狀網路)：
在我決定放棄以Google為中心的生態系統途徑時，也破解了一堆T-Mobile TM-AC1900路由器韌體，並將其轉換為具備網路能力的華碩(ASUS) RT-AC68U單元。
儘管如此，我仍需備用至少一個Google Wifi裝置…沒錯，就是要用來作為拆解的「代宰羔羊」。迄今為止，Google已推出三種不同版本的GoogleWifi裝置；相較於原始型號NLS-1304-25 (FCC ID A4RNLS-1304-25)內建Zigbee支援，第二代型號AC-1304 (FCC ID A4RAC-1304)則不支援此傳輸協議，但就像其上一代OnHub一樣，從未得到過強有力的支援。
最近，該公司悄然發佈了一款價格較低的第三代設計，其中唯一值得注意的改進(至少在外觀上)是將基於USB-C連接器的電源轉變為基於桶式連接器的電源。在我的三套翻新機中，有兩套是第二代AC-1304型號，但第三套是第一代 NLS-1304-25，也正是此次要拆解分析的對象。日後我還會針對第二代機型進行拆解分析，不過我們很快也會看到，FCC的文件可能就足以看出其中的差異。
三件式套組採用一個帶有Google商標的普通硬紙箱盒包裝：
型號NLS-1304-25的裝置位於中央，AC-1304s橫跨在兩側——NLS-1304-25位於左側，AC-1304位於右側：
機型排序相同，但這次是從兩個不同的角度展示裝置的底部：
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順帶一提，在開始拆解之前，應該先來看看包裝盒中還有什麼。由於(我假設)這些都是翻新機，其中只包括一份單面文件以及一些逗趣的說明：
「如果初始配置失敗；第1步：重置出廠設定，再試一次，第2步：發送電子郵件給我們！」
在這三台裝置的下方附帶有裝置的配件盒：
每一個配件盒中都包含一個電源配接器以及單獨的乙太網路(Ethernet)電纜(OnHub已包括兩項)：
現在就讓我們把關注焦點集中在此次拆解的明星——NLS-1304-25上。一如往常，先來一張特寫照並陪襯一枚直徑為0.75英吋(19.1mm)的1美分，作為尺寸比較(Google Wifi裝置的直徑為4.1in/106.1mm，高度為2.in/68.7mm，重量為12oz/340g)：
接下來是底部特寫，請注意有線WAN、LAN和電源輸入的位置標記。
您看到的那顆螺絲是進入內部的唯一障礙。將其拆下後，使用平頭螺絲起子在靠近標籤處扭轉一下，就能看到內部了：
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首先，您可能會注意到，LAN、WAN和電源連接器都位於單獨的子卡上，而Ethernet交換機則位於主板上。我的假設是，對於Google而言，這種方法在概念上可以選擇性地實現僅支援LAN的有線連接，以便在同一個基礎平台上建構網狀集線器，就像Nest Wifi一樣。
無論如何，我最初試圖將其與主機板分離，但由於鋁製機箱中近在咫尺的垂直「旋鈕」阻礙了PCB的水平移動(其實還有其他障礙很快就會顯現出來)：
因此，我把注意力轉向首先提取整個雙層PCB的「夾層」。首先拆下五個天線連接器，以及一個單獨的雙線連接器，再拆下另外六個螺絲(不知是有意還是無意，其中的一個與其他六個以及之前的兩個並不相同)：
將其抬起來看看：
這是我們首度看到主板的底部；將IC與前一張照片中看到的導熱膠帶(其將熱量傳遞到作為水槽的鋁底盤)配對時，就可以找出哪些晶片特別熱：
將它翻轉過來，雙PCB的「夾層」型態再次出現，完全不受任何機殼干擾：
但子卡仍卻無法分離。為什麼？啊！原來它還連著幾根塑膠卡榫：
利用一把鋒利的剪刀剪除掉剩餘的障礙物：
我們先來仔細看看這塊相對上讓人印象沒那麼深刻的子板：
移除了這塊子板之後，主板看起來就比之前更有意思了：
在底部，子卡連接器的左邊，可以看到德州儀器(TI) LP55231九通道RGB/白光LED驅動器。上方和右側是前面提到的有線Ethernet交換機、高通(Qualcomm) QCA8075五埠Ethernet PHY (WikiDevi的注釋中提到，有些設單元使用雙埠QCA8072代替)。在右側邊緣的是華邦電子(Winbond) W25Q64FVZPIG 64Mbit SPI串列快閃記憶體。然後還有上方那個神秘的法拉第籠(Faraday cage)……等到將其移除後：
眼尖的讀者們應該已從周圍的鄰近天線連接器中猜到，裡面還有射頻(RF)元件：特別是兩個Skyworks SKY85717前端模組，每個模組中都包含一個5GHz Wi-Fi天線。順帶一提，在把PCB翻轉過來之前，可以仔細觀察一下這個大致呈矩形、接近閉合的銅-焊料鏈結構，其延伸出的法拉第籠圍繞著PCB，大致上圍繞另一側的數位電路。我猜想這是為了RF屏蔽，也歡迎更多「知情人士」的反饋。
就這樣，我們再度把PCB翻轉過來。
中間是系統的主要「大腦」，高通IPQ4019 ac單晶片Wave-2 802.11ac SoC。其下方是另一款Flash，即三星(Samsung) KLM4G1FEPD-B031 4GB eMMC模組。在最下面的是系統LED。左下角則是南亞科技(Nanya) NT5CC256M16DP-DI 4Gb DDR3-1600 SDRAM。而在右下角是兩塊奇怪的晶片：其一是意法半導體(STMicroelectronics)基於Arm的STM32F072CB SoC，另一款是英飛凌科技(Infineon Technologies) SLB9615可信任平台模組(TPM)，這也用於OnHub中。至於存在目的，我就不知道了。最後但同樣重要的是…在右上角和左上角，還有兩個法拉第籠！
不出所料，其中同樣包含RF電路。右上角較大的一個專用於2.4GHz Wi-Fi和藍牙低功耗(Bluetooth LE)(後者用於以行動裝置和App控制配置初次通訊)；具體而言則是CSR (現屬於高通公司)的CSR1021 BLE SoC和兩個Skyworks SKY85309-11 2.4GHz WLAN前端模組。另一個是更吸引人的組合：芯科科技(Silicon Labs) EM3581 Zigbee網狀網路SoC以及Skyworks SKY66109-11 2.4 GHz Zigbee前端模組。是什麼如此耐人尋味呢？稍後見分曉。
但這就完成了嗎？當然還沒，我們還沒有找到天線呢！我在想，只要順著先前看到的電線找到源頭，就能找到它們。第一步是從鋁製底盤上拆下四個特別頑強的螺絲：
鬆開三個塑膠卡榫，即可讓兩半完全分開：
咦，剛才看見的紅黑雙色線束去哪兒了？每當我看到這條線，就不自覺地懷疑其通往揚聲器或開關。但是，既然這裡沒有揚聲器：
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那就繼續拆吧；兩條天線已經探出頭來了：
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另外，還有四個螺絲要擰…
讓我們把它翻過來，看清楚天線陣列：
在將天線饋線關聯至PCB的訊號來源時，我冒險猜測黃色和藍色的天線對應到2.4GHz的Wi-Fi天線：
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綠線和黑線負責5GHz Wi-Fi功能(注意其中一條線與另一條線的90°旋轉方向，大概是為了最大限度的垂直和水平覆蓋)：
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最後一個是擋板，由淺灰色電線供電：
一方面，這款天線看起來與其他的完全不同，無論是結構上，還是所有的「金屬」都指向內部而非向外。PCB連接器的鄰近性使我懷疑它是為Zigbee而存在的。確切地說，我前面提到的PCB常駐銅焊鍊是藍牙低功耗天線。但是…
讀者們如果看過AC-1304的FCC認證文件，可能已經注意到我想指出的問題了。除了第二代型號沒有出現用於Zigbee的Silicon Labs EM3581網狀網路SoC和Skyworks SKY66109-11 2.4GHz前端模組之外，這兩款設計看起來一模一樣。IC的PCB墊片仍然存在，只是未加以填充而已。但這種非典型天線及其淺灰色線束仍被保留在第二代設計中。
所以，如果不是讓這款特殊的天線在第一代型號中為Zigbee和藍牙低功耗提供雙重功能，就是Google懶得將它從較低成本產品型號的材料清單(BoM)中刪除而已。這相當明顯，我敢打賭就是後者。您認為呢？
(參考原文：Teardown: Prying open Google Wifi，by Brian Dipert)
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