کالبدشکافی مودم روتر Google OnHub؛ راز ۱۳ آنتن در یک استوانه هوشمند

گوگل ادعا کرده که روتر OnHub قرار هست تجربه کاملا جدیدی از وای‌فای بهت بده. با یه نگاه به لیست مشخصات سخت‌افزاریش، می‌شه فهمید که خیلی هم بی‌راه نگفته:

← پردازنده دو هسته‌ای با فرکانس 1.4 GHz

← 4 گیگابایت حافظه داخلی e-MMC

← پشتیبانی از استانداردهای IEEE 802.11 b/g/n/ac

← آرایه 12 آنتنه دو بانده (2.4 GHz و 5 GHz)

آنتن و رادیوی اختصاصی برای تشخیص ترافیک و شلوغی شبکه

پورت USB 3.0 به همراه بلوتوث 4.0

← 1 گیگابایت رم DDR3L

اینجا خبری از اون چراغ‌های چشمک‌زن روی اعصاب روترهای معمولی نیست. یه حلقه نوری ثابت داره که نور ملایمی پخش می‌کنه و تو تاریکی شب اذیتت نمی‌کنه.

این حلقه ال‌ای‌دی بر اساس وضعیت دستگاه تغییر رنگ میده. رنگ آبی یعنی روتر آماده تنظیمات اولیه‌ست. اگه مشکلی پیش بیاد رنگش عوض می‌شه و رنگ فیروزه‌ای هم یعنی همه‌چیز عالیه و به اینترنت وصلی!

← پشت شیارهای شبکه اسپیکر، یه قطعه مرموز دیده می‌شه که احتمالا سنسور تشخیص نور محیط (Ambient light sensor) هست تا نور ال‌ای‌دی رو متناسب با روشنایی اتاق تنظیم کنه.

پایین بدنه هم یه بریدگی کوچیک برای رد شدن کابل‌ها در نظر گرفته شده. این ایده برای مدیریت کابل‌ها و تمیز موندن ظاهر دستگاه خیلی خوبه، اما دسترسی رو کمی سخت می‌کنه؛ چون برای وصل کردن هر کابل جدیدی، مجبوری پوسته بیرونی رو بچرخونی و باز کنی.

خوشبختانه پوسته بیرونی با یه چرخش ساده باز می‌شه. از اونجایی که بدون برداشتن این قاب نمی‌شه هیچ کابلی رو وصل کرد، منطقی بود که طراحیش پیچیده نباشه.

پره‌هایی که داخل این استوانه طراحی شدن، احتمالا وظیفه هدایت جریان هوا رو بر عهده دارن؛ چون این روتر هیچ فنی برای خنک شدن نداره و کاملا متکی به جریان هوای طبیعیه. زیر قاب، بالاخره می‌فهمیم سازنده اصلی این سخت‌افزار کیه. گوگل برای نسل اول OnHub با شرکت TP-Link قرارداد بسته بوده.

البته قرار بود نسخه بعدی این روتر رو شرکت ایسوس (ASUS) تولید کنه تا ببینیم تفاوت طراحی این دو غول سخت‌افزاری چطوری از آب درمیاد.

از همین بیرون می‌تونیم یه نگاه اجمالی به قطعات داخلی بندازیم. آیا اون شیء فلزی یه آنتنه؟ بریم جلوتر تا دقیق‌تر بررسی‌اش کنیم.

معمولا لاستیک‌های کف دستگاه بهترین جا برای مخفی کردن پیچ‌ها هستن. ما هم لاستیک کفی رو کندیم و چند تا پیچ زیرش رو باز کردیم. آیا در دستگاه باز شد؟ نه اصلا! وقتی دیدیم از پایین راهی نیست، رفتیم سراغ درزهای کناری استوانه تا شاید از اونجا بشه قاب رو دو نیم کرد.

متأسفانه این درزها هم مسیر درستی برای ورود نبودن و تو این تلاش بی‌حاصل، چند تا از خارهای پلاستیکی داخلی هم شکستن.

انگار این استوانه قصد نداره به این راحتی‌ها تسلیم بشه...

تصمیم گرفتیم برگردیم سراغ درپوش بالایی که فکر می‌کردیم یه تیکه جامد و یکپارچه‌ست. حدس بزن چی شد؟ کلید ورود به دستگاه تمام مدت همینجا بود!

کاش دستگاه‌های این‌چنینی یه دفترچه راهنمای تعمیرات داشتن. اگه می‌دونستیم، این درپوش باید اولین قطعه‌ای می‌بود که جدا می‌کردیم.

بالاخره درپوش رو برداشتیم. اولین قطعه‌ای که خودش رو نشون میده، همون آنتن معروف تشخیص ترافیک شبکه‌ست. هنوز نمی‌تونیم این آنتن رو کامل جدا کنیم، پس فعلا می‌دیمش کنار تا به برد ال‌ای‌دی و مدارهای کنترلی زیرش دسترسی پیدا کنیم:

← درایور قابل برنامه‌ریزی 9 کاناله ال‌ای‌دی ساخت National Semiconductor

← سنسور تشخیص نور محیط

با برداشتن پنل بالایی، تازه پیچ‌های اصلی اتصال‌دهنده قاب نمایان می‌شن. حالا دو نیمه قاب داخلی آماده‌ان تا از هم جدا بشن و برای اولین بار چشممون به جمال قطعات براق و لشکر آنتن‌های OnHub روشن بشه. اون آنتن دیسکی‌شکل عجیبی که اون بالا قرار داشت و وظیفه‌اش رصد کردن ترافیک امواج تو محیط خونه بود، بالاخره آزاد شد.

طراحی این آنتن که شبیه سیبل دارت به نظر می‌رسه، نشون میده گوگل قصد داشته سیگنال پایداری رو تو همه جهات ردیابی کنه.

تو قسمت بالای دستگاه 12 تا کابل فلت وجود داره (مربوط به 6 آنتن 2.4GHz و 6 آنتن 5GHz). یه کابل برای آنتن تشخیص ترافیک و یه کابل کواکسیال هم تو سمت دیگه دیده می‌شه.

به نظر می‌رسه سازنده از یه سیستم کدگذاری رنگی برای سیم‌ها استفاده کرده تا مونتاژ راحت‌تر بشه، اما فعلا روی خود برد علامتی نیست که کار رو برای ما راحت کنه.

نیمه دوم قاب محافظ رو که برمی‌داریم، یه آنتن جالب با طراحی دو لوزی (Double diamond) خودنمایی می‌کنه. جلوتر راجع به این قطعه بیشتر حرف می‌زنیم.

آرایش آنتن‌های OnHub اینجا کاملا مشخصه. سیم‌های آنتن که از بالا به سمت پایین کشیده شدن، یه‌جورایی آدم رو یاد بازوهای اختاپوس می‌ندازن!

بعد از جدا کردن ده‌ها کانکتور کوچیک، بالاخره می‌تونیم کل مجموعه آنتن‌ها رو از مادربرد جدا کنیم. حالا نگاه کن به اون اسپیکر عظیم‌الجثه! واقعا چرا یه مودم روتر باید اسپیکر 3 واتی داشته باشه؟

قضیه از این قراره که OnHub برای جفت‌سازی (Pairing) اولیه با گوشی‌های اندرویدی از طریق اپلیکیشن، از فرکانس‌های صوتی استفاده می‌کنه. البته شاید در آینده بشه باهاش موزیک هم گوش داد!

محفظه شش‌ضلعی این اسپیکر عجیب شبیه لوگوی امپراتوری تو فیلم جنگ ستارگانه؛ یه طراحی خاص و کمی تهدیدآمیز!

با یه فشار ظریف اسپاجر، آخرین کانکتورهای آنتن هم آزاد می‌شن و حلقه‌ای رو جدا می‌کنیم که بیشتر شبیه ماشین‌های زمان تو فیلم‌های علمی‌تخیلیه! در واقع این همون آرایه آنتن‌های همه‌جهته (Omnidirectional) دستگاهه.

هر کدوم از این شش تا برد سبز رنگ، یه جفت آنتن رو شامل می‌شه. بردهای کوچیک‌تر برای فرکانس 5 گیگاهرتز و بردهای بزرگ‌تر برای 2.4 گیگاهرتز هستن. چیدمانشون طوریه که هر جفت آنتن با 120 درجه اختلاف نسبت به هم‌فرکانس‌های خودش قرار گرفته تا محیط رو کامل پوشش بده.

احتمالا مهندس طراح این بخش خیلی ذوق داشته که آنتن‌ها رو به شکل فلش (پیکان) طراحی کرده. انصافا هم ظاهر خفنی داره! اون کابل خیلی بلندی که قبلا دیدیم، تا پایین مادربرد کشیده می‌شه و اونجا به یه پردازنده شبکه ZigBee متصل می‌شه تا روتر رو برای اینترنت اشیا (IoT) آماده کنه.

اون آنتن لوزی‌شکل رو یادت میاد؟ اون در واقع یه آنتن جهت‌دار (Directional) هست که وظیفه‌اش تقویت و پرتاب سیگنال تو یه مسیر مشخصه.

نکته شاهکار ماجرا اینجاست که هیت‌سینک (خنک‌کننده فلزی) پشت این آنتن، نقش بازتاب‌دهنده (دیش) رو هم بازی می‌کنه تا امواج وای‌فای رو هل بده به دورترین اتاق خونه‌ات!

تا الان هر قطعه‌ای که درآوردیم حسابی بزرگ و سنگین بوده و هیت‌سینک هم از این قاعده مستثنی نیست. زیر این بلوک فلزی، پدهای حرارتی ضخیمی قرار گرفتن. جالبه که هیت‌سینک حرارت رو از *داخل* برد مدار چاپی بیرون می‌کشه؛ چون قطعات اصلی و داغ‌کننده در واقع پشت برد قرار دارن. پایه پلاستیکی و کاور پورت‌ها رو هم می‌کشیم بیرون تا مادربرد بالاخره کاملا آزاد بشه.

حالا که هیت‌سینک رو برداشتیم و شیلدهای فلزی رو جدا کردیم، وقتشه بریم سراغ مغز متفکر این دستگاه:

← پردازنده چهار هسته‌ای اینترنت Qualcomm Atheros (شامل 2 هسته Krait 300 با فرکانس 1.4 GHz)

← حافظه رم 4 گیگابیتی (512 مگابایت) DDR3L مدل Micron MT41K256M16HA

← سوئیچ شبکه گیگابیتی 7 پورته Qualcomm Atheros QCA8337-AL3C

← تراشه وای‌فای Qualcomm Atheros QCA9882-BR4A با پشتیبانی 802.11ac/a/b/g/n

تراشه دو بانده وای‌فای Qualcomm Atheros QCA9880-BR4A مجهز به تکنولوژی 3x3 MIMO

پردازنده کمکی شبکه Silicon Labs برای پروتکل ZigBee

← ماژول فرانت‌اند 2.4 GHz ساخت Skyworks برای ZigBee و شبکه هوشمند

صبر کن، هنوز تموم نشده! پشت برد هم پر از آیسی‌های مهمه:

← تقویت‌کننده توان وای‌فای 2.4 GHz مدل Skyworks SE2623L-R

← تقویت‌کننده توان وای‌فای 5 GHz با استاندارد 802.11ac ساخت Skyworks

← چیپ رادیویی بلوتوث Atheros

← آنتن اختصاصی بلوتوث

حافظه فلش NAND چهار گیگابایتی Micron MTFC4GACAAAM-1M

حافظه فلش 64 مگابیتی SPI ساخت Micron

← ماژول پلتفرم امنیتی (TPM) ساخت Infineon

طراحی گوگل برای OnHub واقعا یه کلاس درس مهندسی فضاییه! جا دادن 13 تا آنتن مجزا در کنار یه هیت‌سینک که خودش نقش بازتاب‌دهنده سیگنال رو بازی می‌کنه، نشون میده چقدر روی پوشش‌دهی وای‌فای فکر شده. البته از زاویه تعمیرات، ماجرا خیلی جذاب نیست:

امیدوارم از این گشت‌وگذار سخت‌افزاری تو آیسی‌مدار حسابی ایده گرفته باشی. دیدن اینکه برندهای بزرگ چطوری چالش‌های حرارتی و فضایی رو حل می‌کنن، همیشه برای ما تکنسین‌ها الهام‌بخشه. یادت نره این کالبدشکافی رو برای دوستان خوره‌تکنولوژی‌ات هم بفرستی!

← اسپیکر دستگاه ماژولاره و قابل تعویضه.

← مونتاژ بیشتر با خارهای پلاستیکی انجام شده که قطعا از چسب بهتره، اما خطر شکستنشون موقع باز کردن خیلی بالاست.

← تمام پورت‌ها روی یه برد اصلی قرار دارن؛ یعنی اگه فقط پورت USB شل بشه، باید کل برد رو بیاری زیر هویه و لحیم‌کاری کنی.

← کانکتورهای کوچیک آنتن‌ها به شدت ظریفن و ممکنه موقع باز کردن راحت کنده بشن.

← ساختار دستگاه به شدت پیچیده‌ست و چون هیچ نقشه و راهنمای تعمیری براش وجود نداره، باز و بسته کردنش یه ریسک بزرگه.