大約在四年前,我第一次寫NETGEAR R4500,那是一款N900級雙頻3×3 802.11n Wi-Fi路由器。相較於功能完整版WNDR4500 v1,這款NETGEAR R4500路由器最終成為韌體功能有限的Costco客製版。很長一段時間以來,我一直想動手拆解它,直到現在這個願望才終於實現。

這次拆解的NETGEAR R4500路由器是一款售價34.99美元的翻新機,它以半透明的塑膠袋包裝在硬紙盒中。在包裝盒中還有幾份說明書等文件,以及一條乙太網路(Ethernet)線和2段式的大型電源配接器。

Netgear_R4500_router_package, doc, cable

其電源配接器尺寸相當龐大。而當我仔細看這款電源配接器的規格後才知道,原因就在於它提供了——什麼!5A輸出?

Netgear_R4500_router_power_specs

這讓我不禁猜測這款Wi-Fi路由器僅能垂直放置的原因:我估計並不單純為了美觀,同時也出於散熱需求的考量。提到過熱,讓我們儘快移除路由器外面那個半透明的塑膠外包裝吧?那麼馬上就可以看到其正面和背面視圖。其外觀設計確實很吸引人,只是那光滑的黑色外殼可能會沾染許多的指紋:

Netgear_R4500_router_front & back

從這款路由器的特寫來看,在它的背面從上至下共有2個USB2連接器、4個LAN埠和1個WAN乙太網路埠——均支援Gb級乙太網路(GbE),還有一個硬體重設的隱藏式設計按鍵、12V DC輸入插孔以及電源開關按鈕。

Netgear_R4500_router_back_ports

NETGEAR R4500路由器背面特寫。

下圖是這款產品的商標特寫。不過,序號上面被塗抹的部份可不是我用簽字筆劃掉的。這款路由器買來就是這樣了(或許也可以反映它就是一台翻新機):

Netgear_R4500_router_back_info

將該路由器盒子採用6個Torx螺絲(而不是Phillips螺絲),將其外殼的兩半和透明塑膠支架固定在一起,但只要使用我的iFixit 64-Bit Driver Kit 64合1螺絲起子工具組,就可以輕鬆地將它們卸下來(確切地說是使用TR7),如下圖 所示。

Netgear_R4500_router_screw_holes Netgear_R4500_router_screws

用iFixit 64-Bit Driver Kit 64合1螺絲起子工具組卸下6個Torx螺絲。

下圖顯示了一整排的LED燈管。

Netgear_R4500_router_LED_lightpipes

現在把注意力轉移至已經打開的另一半外殼,就可以看到路由器的內部,如下圖所示。

Netgear_R4500_router_PCB_cages

路由器另一半的內部視圖。

在繼續往下拆之前,我想再次說明,就像之前的所有拆解一樣,在完成之後我都會盡力將裝置恢復到正常狀態,然後捐贈給Goodwill (二手零售店)。因為我後來將自己使用的裝置升級到mesh 802.11ac系統,應該不會再用到這個路由器了,但肯定還有人用得著。所以,我並不打算拆下法拉第籠(Faraday cage)的頂部或散熱器。不過,根據業餘愛好者和美國聯邦傳播委員會(FCC)的資訊,再加上基於接近原則的推論(proximity deduction),我們仍然能夠揭露其中的許多秘密。

例如,在此的3個法拉第籠中有2個分別接出了三根導線。由於這是N900的無線設計,2.4GHz和5GHz Wi-Fi子系統分別需要3根天線。而FCC的資料證實了我的猜測;在電路板(PCB)右下角位置的法拉第籠下面有3個Skyworks SE2605L 2.4GHz無線功率放大器,而在PCB左上角的法拉第籠下方則藏著3個Skyworks 5004L 5GHz無線功率放大器。

下圖可以讓我們一窺2.4GHz天線,在PCB下方僅部份可見;另一張圖是5GHz天線(注意圖片拍攝角度不同)。

Netgear_R4500_router_2.4GHz_antennas Netgear_R4500_router_5GHz_antennas

藏在PCB下面的2.4GHz天線和5GHz天線。

再回過頭來看看這塊PCB。其上是一整排對應到前述燈管的LED,圖中還可以看到承載系統韌體的三星(Samsung) K9F1G08U0D-SCB0 1-Gbit NAND快閃記憶體(Flash),如圖所示。

Netgear_R4500_router_PCB_LEDs_memory

PCB上可見到一 整排LED,以及三星1-Gbit NAND Flash。

關注細節的讀者們可能會注意到,在PCB的這一側還有另一個法拉第籠。由於位置靠近NAND Flash,我推測其下應該會是系統處理器,但還必須仔細研究PCB的另一側,才能確定自己的猜測對不對。

細心的讀者可能還會發現在兩個Wi-Fi法拉第籠的其中一側都有著黑色膠帶,其作用在於幫忙將天線連接器固定到位。

Netgear_R4500_router_PCB_antenna_connector_tape Netgear_R4500_router_PCB_antenna_connector_tape2

Wi-Fi法拉第籠的一側有著黑色膠帶,用於固定天線連接器。

撕開膠帶後,當我翻過來看PCB板的另一面時,天線非常容易從板上脫落,由此可知使用膠帶有其必要性。

Netgear_R4500_router_PCB_antenna_disconnected

如果不使用膠帶固定,天線很容易就從PCB板上脫落。

下圖是卸下後面板的背面佈局圖。

Netgear_R4500_router_PCB_back_layout

將PCB板翻過來的整體電路佈局。

Netgear_R4500_router_bottom_PCB

沿著底部邊緣的是之前提到的USB2埠、GbE埠和電源連接器,還有電源開關和重設按鈕。在USB埠旁邊,即左下角的位置,是SMSC——現為微芯科技(Microchip Technology)的USB2514B USB2集線器控制器IC。但你首先注意到的可能不是這個IC,而是那些散熱器以及另一個法拉第籠。

乙太網路埠上方是3個電磁變壓器,其中2個變壓器分別用於4個LAN埠中的2埠,另1個變壓器用於WAN埠。同樣根據靠近原則,我強烈懷疑在3個變壓器之上的元件正如同WikiDevi提到在該設計中採用的是博通(Broadcom) BCM53115多埠GbE交換機。

在PCB左側是先前提到的5GHz Wi-Fi子系統,由Broadcom BCM4331無線控制器SoC支援。緊鄰其旁以及在另一個散熱器下面的部份,我猜是與其有關的低雜訊前端(在SmallNetBuilder評測中有提到)以及其它類比/電源電路。在PCB右上角是彼此相鄰的2.4GHz Wi-Fi子系統,同樣由Broadcom BCM4331控制器管理。

最後,在左上角的是Broadcom BCM4706系統處理器,它整合了一顆600MHz MIPS32 74K超純量CPU和1顆GbE MAC,來自FCC的圖片也證實了這一點。此外,旁邊還有2顆三星K4T51163Q1-HCE6 512Mb DDR2 SDRAM。

PCB差不多都討論了,接下來再近距離看一下2.4GHz天線以及5GHz天線,如下圖所示。

Netgear_R4500_router_2.4GHz_antenna1 Netgear_R4500_router_2.4GHz_antenna2 Netgear_R4500_router_5GHz_antennas_close

2.4GHz天線,以及5GHz天線特寫。

最後,我想說的是,R4500/WNDR5400的後續設計展現了持續的Wi-Fi創新,其進展著實令人印象深刻。大約從2011年中開始,它們開始變得體積更小、散熱更好、更加省電,而且還提供了更多頻寬、更廣範圍以及更多功能。

(參考原文:Teardown: Router reveals ongoing networking innovation,by Brian Dipert)

本文同步刊登於電子技術設計雜誌2019年12月號