路由器设计揭密Wi-Fi技术创新

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。相较于功能完整版WNDR4500 v1，这款NETGEAR R4500路由器最终成为韧体功能有限的Costco客制版。很长一段时间以来，我一直想动手拆解它，直到现在这个愿望才终于实现。

这次拆解的NETGEAR R4500路由器是一款售价34.99美元的翻新机，它以半透明的塑料袋包装在硬纸盒中。在包装盒中还有几份说明书等文件，以及一条以太网络(Ethernet)线和2段式的大型电源配接器。

其电源配接器尺寸相当庞大。而当我仔细看这款电源配接器的规格后才知道，原因就在于它提供了——什么！5A输出？

这让我不禁猜测这款Wi-Fi路由器仅能垂直放置的原因：我估计并不单纯为了美观，同时也出于散热需求的考虑。提到过热，让我们尽快移除路由器外面那个半透明的塑料外包装吧？那么马上就可以看到其正面和背面视图。其外观设计确实很吸引人，只是那光滑的黑色外壳可能会沾染许多的指纹：

从这款路由器的特写来看，在它的背面从上至下共有2个USB2连接器、4个LAN端口和1个WAN以太网络端口——均支持Gb级以太网络(GbE)，还有一个硬件重设的隐藏式设计按键、12V DC输入插孔以及电源开关按钮。

NETGEAR R4500路由器背面特写。

下图是这款产品的商标特写。不过，序号上面被涂抹的部份可不是我用签字笔划掉的。这款路由器买来就是这样了(或许也可以反映它就是一台翻新机)：

将该路由器盒子采用6个Torx螺丝(而不是Phillips螺丝)，将其外壳的两半和透明塑料支架固定在一起，但只要使用我的iFixit 64-Bit Driver Kit 64合1螺丝起子工具组，就可以轻松地将它们卸下来(确切地说是使用TR7)，如下图 所示。

用iFixit 64-Bit Driver Kit 64合1螺丝起子工具组卸下6个Torx螺丝。

下图显示了一整排的LED灯管。

现在把注意力转移至已经打开的另一半外壳，就可以看到路由器的内部，如下图所示。

路由器另一半的内部视图。

在继续往下拆之前，我想再次说明，就像之前的所有拆解一样，在完成之后我都会尽力将装置恢复到正常状态，然后捐赠给Goodwill (二手零售店)。因为我后来将自己使用的装置升级到mesh 802.11ac系统，应该不会再用到这个路由器了，但肯定还有人用得着。所以，我并不打算拆下法拉第笼(Faraday cage)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，再加上基于接近原则的推论(proximity deduction)，我们仍然能够揭露其中的许多秘密。

例如，在此的3个法拉第笼中有2个分别接出了三根导线。由于这是N900的无线设计，2.4GHz和5GHz Wi-Fi子系统分别需要3根天线。而FCC的资料证实了我的猜测；在电路板(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。

下图可以让我们一窥2.4GHz天线，在PCB下方仅部份可见；另一张图是5GHz天线(注意图片拍摄角度不同)。

藏在PCB下面的2.4GHz天线和5GHz天线。

再回过头来看看这块PCB。其上是一整排对应到前述灯管的LED，图中还可以看到承载系统韧体的三星(Samsung) K9F1G08U0D-SCB0 1-Gbit NAND闪存(Flash)，如图所示。

PCB上可见到一 整排LED，以及三星1-Gbit NAND Flash。

关注细节的读者们可能会注意到，在PCB的这一侧还有另一个法拉第笼。由于位置靠近NAND Flash，我推测其下应该会是系统处理器，但还必须仔细研究PCB的另一侧，才能确定自己的猜测对不对。

细心的读者可能还会发现在两个Wi-Fi法拉第笼的其中一侧都有着黑色胶带，其作用在于帮忙将天线连接器固定到位。

Wi-Fi法拉第笼的一侧有着黑色胶带，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，由此可知使用胶带有其必要性。

如果不使用胶带固定，天线很容易就从PCB板上脱落。

下图是卸下后面板的背面布局图。

将PCB板翻过来的整体电路布局。

沿着底部边缘的是之前提到的USB2埠、GbE埠和电源连接器，还有电源开关和重设按钮。在USB端口旁边，即左下角的位置，是SMSC——现为微芯科技(Microchip Technology)的USB2514B USB2集线器控制器IC。但你首先注意到的可能不是这个IC，而是那些散热器以及另一个法拉第笼。

以太网络端口上方是3个电磁变压器，其中2个变压器分别用于4个LAN埠中的2埠，另1个变压器用于WAN埠。同样根据靠近原则，我强烈怀疑在3个变压器之上的组件正如同WikiDevi提到在该设计中采用的是博通(Broadcom) BCM53115多埠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。紧邻其旁以及在另一个散热器下面的部份，我猜是与其有关的低噪声前端(在SmallNetBuilder评测中有提到)以及其它模拟/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，它整合了一颗600MHz MIPS32 74K超纯量CPU和1颗GbE MAC，来自FCC的图片也证实了这一点。此外，旁边还有2颗三星K4T51163Q1-HCE6 512Mb DDR2 SDRAM。

PCB差不多都讨论了，接下来再近距离看一下2.4GHz天线以及5GHz天线，如下图所示。

2.4GHz天线，以及5GHz天线特写。

最后，我想说的是，R4500/WNDR5400的后续设计展现了持续的Wi-Fi创新，其进展着实令人印象深刻。大约从2011年中开始，它们开始变得体积更小、散热更好、更加省电，而且还提供了更多带宽、更广范围以及更多功能。

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