Dans les entrailles de la LIVEBOX 6 : analyses, mesures et décorticage de son électronique

nous sommes en avril 2023 et sur mon banc de travail derrière moi j'ai rassemblé les quatre plus récentes box internet issus des quatre fournisseurs d'accès qui officiaient en France à savoir Free SFR Bouygues et Orange et je les ai pas rassemblés pour faire le kéké mais plutôt pour faire une analyse technique assez approfondie et notamment au niveau de leur électronique et aussi pour faire quelques mesures pendant qu'elles sont en fonctionnement [Musique] et je vais vous présenter ça sous la forme d'un épisode d'environ 20 minutes par box les quatre seront donc publiés à la suite à raison d'un épisode de environ toutes les deux semaines celui-ci étant le tout premier et une fois que j'aurai passé en revue ces quatre box il est fort probable qu'il y aura un cinquième épisode dans lequel je me livrerai à quelques comparaisons hardware par rapport à tout ce qu'on aura pu analyser et je pense que ça sera intéressant je précise aussi que les décodeurs TV qui accompagnent ces box et qui se branchent à la télé ou à un vidéoprojecteur ne feront pas partie de cette analyse tout simplement parce que je ne suis pas parvenu à tous me les procurer et aussi parce qu'ils sont optionnels autre précision on va rester concentré sur le hardware uniquement il y aura pas de test logiciels ni de firmware ni même d'interface de contrôle mais de toute façon même si je le voulais ça ne serait évidemment pas possible puisqu'il faudrait que je puisse avoir accès d'ici même à tous les opérateurs à la fois pour que les tests soient probants ce premier épisode est donc consacré à la livebox 6 de chez Orange le second concernera la Bouygues Bbox wifi le troisième portera sur la SFR Box 8 et dans le quatrième et dernier on analysera la Freebox pop voilà sans plus attendre on commence par notre premier cobaye la livebox 6 ce qu'on peut déjà dire sur son apparence extérieure c'est qu'elle se démarre que des autres en présentant un design utilisant un revêtement textile de recyclé de couleur gris foncé orange un résolument voulu en faire un objet élégant pour appuyer le côté premium de l'offre à l'arrière au niveau de la connectique on trouve 4 ports ethernets RJ45 1 Gigabit par seconde un port land 2 Gigabits par seconde un port USB 3 deux prises téléphone RJ11 et le port fibre optique SFP et à l'avant se trouve un écran monochrome tactile utilisant la technologie d'encre électronique au niveau de sa masse je mesure 1 kg 4 ce qui est relativement lourd pour une box internet j'en profite au passage pour préciser que cette box a été conçue par le fabricant français ça j'aime comme et d'ailleurs c'est aussi lui qui a conçu celle de Bouygues que l'on analysera dans le prochain épisode un rapide coup d'oeil à son petit boîtier d'alimentation sa tension de sortie et de 12 volts et peut fournir une intensité de courant jusqu'à 3 ampères sa puissance et donc de 36 watts alors on m'a déjà commencé par mesurer en temps réel sa consommation électrique durant toute la phase de démarrage les quatre valeurs que vous voyez là représentent ici la tension secteur ici le courant en milieu ampères ici la puissance en watts et ici le facteur de puissance bien entendu comme cette phase dure plusieurs minutes je dois l'accélérer fortement pour la condenser sur 30 secondes et je l'arrêterai au moment où l'étape 4 sur 4 sera terminée et rappelez-vous aussi que la box n'est pas connectée à la fibre donc ça terminera nécessairement sur un message d'erreur la dernière étape va bientôt se terminer et la consommation se stabilise autour de 8 watts avec un facteur de puissance sans grande surprise de 0,5 et une intensité de courant autour de 60 000 A donc on finit sur une consommation un peu supérieure à cette watts mais il faut quand même apporter une petite précision à tout ça étant donné qu'il n'y a pas de communication entre les serveurs d'orange et la box puisqu'elle n'est pas connectée à la fibre optique cette consommation mesurée infinie doit plutôt être considérée comme le mode idole de la boxe c'est-à-dire en attente de transfert de données après rassurez-vous sur le transfert de données n'est pas non plus censé doubler cette consommation mais elle va nécessairement augmenter ponctuellement de quelques watts autre test de mesure pendant qu'elle est en fonctionnement je vais cette fois utiliser une sonde de champ proche reliée à mon analyseur de spectre pour mesurer son émission électromagnétique dans une bande de fréquence comprise entre 9 kHz et 200 MHz ça va nous permettre d'avoir une idée du rayonnement électromagnétique de ses composants électroniques dans cette bande au contact même du boîtier j'accélère un peu parce que pour l'instant il y a rien de particulier à signaler elle semble plutôt très bien isolée alors on détecte par ici une légère activité électromagnétique autour de 95 MHz mais comme vous pouvez le voir à -50 DBM elle est dérisoire et pourtant je suis au contact du boîtier en tout cas c'est tout ce qu'on peut détecter l'isolation est efficace je retesterai ça dans un instant une fois que j'aurai retirer le blindage pour voir la différence bon je pense qu'on peut sans plus attendre l'ouvrir et commencer à analyser tout ce qui sera possible de l'être alors on peut déjà entrevoir qu'on est en présence de dissipateurs thermiques plutôt massif je déconnecte l'écran à encre électronique pour pouvoir continuer on y jettera un rapide coup d'oeil tout à l'heure voici donc comment se présente l'intégralité de l'électronique de cette livebox un bloc compact architecturé autour de deux circuits imprimés et faisant usage de gros dissipateurs thermiques pour favoriser et optimiser au maximum l'évacuation de la chaleur on constate qu'il y a un autre important dissipateur prise en sandwich entre les deux circuits et l'usage de coussin thermique en silicone est évidemment mise d'ailleurs il y en a sur toute la surface on appelle aussi cela des pâtes thermiques et la face avant qui contient la couche de microcapsule avec leur pigments noir et blanc d'ailleurs ce qui souhaite connaître en détail le principe de fonctionnement des écrans à encre électronique je vous recommande d'aller voir mon épisode de comment ça marche sur la liseuse Amazon Kindle je vous mets le lien en description Cette livebox 6 propose le wifi 6e de 2,4 5 et 6 GHz et possède donc pas moins de 9 antennes que je vais vous détailler dans un petit instant et comme vous pouvez le constater c'est un connecteur optique LC à en cryptage qui est placé juste derrière le port fibre optique sachant que le module en tant que tel est déporté un peu plus loin sur le circuit imprimé et encapsuler dans un blindage métallique il est maintenant temps de retirer les disquateurs thermiques et séparer les deux circuits imprimés ce qui me permettra de commencer progressivement l'analyse des composants voici le premier il reste encore quelques vis pour finir de séparer tout le reste sans oublier de dégrafer les neuf antennes wifi le second dissipateur couvre visiblement toute la surface du circuit imprimé et on peut voir que sur ces circuits la grande majorité des composants sensibles sont protégés dans des boîtiers de blindage pour empêcher toute interférence des signaux électromagnétiques la séparation avec le second volumineux dissipateur s'effectue alors facilement et la communication entre les deux cartes passe par se connecteur car ta carte je peux alors retirer le troisième dissipateur dans le dessous est apissé de pâte thermique en silicone justement une petite parenthèse sur ses pads ils sont généralement fabriqués à partir de matériaux comme le silicone le caoutchouc silicone ou de polymère conducteur de chaleur là ils sont utilisés sous la forme de feuilles mince mais ils n'ont pas qu'une fonction de transfert de chaleur il servent aussi pour combler des imperfections de surface ou parfois comme isolant électrique d'ailleurs les empreintes que l'on voit d'incruster dans ces trois petits pattes sont celles des minuscules condensateurs de découplage monté en surface qui se trouve ici je suis curieux de connaître le pourcentage que représente ses dissipateurs thermiques dans la masse totale de ce système électronique donc dans un premier temps on va peser l'ensemble on obtient 860 g et maintenant on va peser seulement les trois dissipateurs et on obtient 500 g donc à eux tout seul il représente 58% de cette masse pour poursuivre l'analyse des composants et déterminer à quoi il correspondent je dois maintenant les exposer et pour se faire ça passe d'abord par retirer le couvercle de tous les boîtiers de blindage qui le permettent [Musique] voilà donc à ce stade je vais refaire les tests de mesure des émissions électromagnétiques que j'ai fait il y a 5 minutes mais cette fois avec les composants exposés et je rappelle que je me suis limité au fréquences comprise entre 9 kHz et 200 MHz donc on retrouve bien entendu ce pic autour de 95 mégahertz qui est un peu plus puissant que précédemment puisqu'on remonte à moins 40 DBM mais toujours rien d'affolent et il semblerait que la source proviennent de l'intérieur de ces deux boîtiers blindés qui sont très certainement des modules d'alimentation en courant continu voyez plus je m'en éloigne et plus le signal reçu est faible donc par curiosité on y jettera un oeil tout à l'heure et d'ailleurs l'analyseur de spectre détecte aussi à cet endroit une activité non négligeable dans les bases fréquence rien de problématique en soi ça fait partie des effets de bord qu'on peut observer dans ces modules d'alimentation alors j'ai laissé tourner la box dans cet état là pendant environ 10 minutes donc volontairement sans aucun dissipateur on va maintenant la visualiser avec une caméra thermique pour avoir une idée de son rayonnement infrarouge dans des conditions pas idéales pour elle et en fait 45 degrés en pointe c'est pas si mal que ça ce qu'on voit ici ce sont les puces Wi-Fi seul la 6 GHz en bas à droite était désactivée c'est la raison pour laquelle elle rayonne moins comparée aux deux autres par contre pendant le fonctionnement je ne pouvais pas faire de mesures de cette fois-ci qui se trouve sur l'autre carte puisqu'elle est placée derrière donc le temps de la séparer et de me remettre à filmer elle s'est refroidi d'environ 10 degrés donc on était plutôt autour de 42 degrés sur cette face quand elle était alimentée parlons maintenant un peu des antennes comme il a été dit précédemment cette livebox dispose de 9 antennes pour le wifi 6e tribunder il y a c4ci pour la bande de fréquence des 6 GHz elles sont connectées à la platine radio sur ces quatre réceptacles UMR rouge jaune gris et orange il est ensuite ces quatre autres qui elles concernent la bande des 5 GHz et qui viennent se connecter ici au vert marron blanc et bleu et pour finir la bande de fréquence des 2,4 GHz partage aussi les antennes au fil vert et marron avec la 5GHz et c'est la neuvième antenne au fil noir qui n'est pas partagée pour cette bande d'ailleurs c'est grâce à ce minuscule composant qui s'appelle un duplexer que ces bandes peuvent être partagées sur une même antenne si l'on prend par exemple le cas de figure de l'antenne marron après le diplexer on voit qu'il y a une trace qui part vers le chipset 2,4 gigahertz et une autre ici qui part vers le chipset 5 gigahertz ça passe d'abord à travers ce module frontal et ensuite on arrive au niveau du SOC Wi-Fi 5 GHz on peut aussi constater que les quatre antennes micro-strips pour le 6 GHz sont strictement identiques alors que ça pas le cas pour les autres bandes de fréquence alors puisqu'on est justement sur la platine radio de cette livebox je vous propose qu'on finisse d'analyser ces principaux composants il y a quand même une chose que je voulais signaler à ce propos c'est que les principaux circuits intégrés qui constituent cette livebox sont du fabricant Broadcom et ce fabricant à une politique assez particulière qui consiste à nous divulguer publiquement aucune information détaillée sur ses composants alors dans l'ensemble Broadcom fait de très bons produits il y a pas de problème à ce niveau-là mais pour avoir accès à ces informations et au data shit il faut au préalable avoir signé un accord de non dévaluation et du coup une fois qu'on a accès à ces documents on peut plus rien révéler c'est un peu ballot bref donc la seule chose que je pourrais dire c'est ce que Broadcom fournit lui-même officiellement comme information en public sur ses composants et franchement c'est pas grand chose donc le système antip qui prend en charge le wifi 6 en 2,4 gigahertz et ce Broadcom BCM 67 10 qui est un chipset radio multiple input multiples ATP 3 par 3 très solide et qui supporte d'ailleurs aussi le 5 GHz c'est un composant qu'on retrouve assez fréquemment dans les routeur les répéteurs wifi mais aussi dans les box internet cet autre système antip radio wifi 6 est en double dans cette livebox il s'agit de l'excellent brode comme bcm6715 en multiplie une multiple out 4 par 4 il est en mesure de supporter les trois bandes du wifi 6e en fonction du mode dans lequel il est sélectionné celui-ci est en mode 5 GHz il est donc rattaché aux quatre antennes de la bande des 5 gigahertz voici d'ailleurs une vue rapprochée des quatre modules frontaux qui gère chacun une de ces antennes ce sont des skyworks 85 755 et celui-ci est le second bcm6715 qui est lui sélectionné en mode 6 GHz il n'a donc pas les mêmes modules fantômes que son acolyte puisque ce sont des qpf 46 32 du fabricant Corvo [Musique] mais mise à part ça quand on observe bien on s'aperçoit que les deux layouts wifi 5 GHz et 6 GHz sont identiques une petite remarque concernant le quartz ici qui sert à cadencer le processeur wifi radio de la bande des 6 gigahertz qui se trouve pile de l'autre côté on peut constater qu'il n'est pas encaputé dans un petit boîtier blindé alors qu'il y a bien le pad de soudure pour ça tandis que le quartz c'est des deux autres processeurs sont bien protégés dans un boîtier alors est-ce que c'est un oubli j'ai envie de dire que non mais du coup je suis curieux de savoir pourquoi il n'a pas été protégé comme les deux autres d'ailleurs pour vérifier qu'il y a bien un quartz caché sous ce boîtier je vais le dessouder à l'air chaud et sans surprise c'est bien le cas maintenant si on jette un oeil à ce qu'il y a derrière les deux ports RJ11 sur lesquels on connecte un téléphone on trouve ici deux suppresseurs de surtension transitoire CP 152s de chez stmicroelectronique et c'est ce circuit intégré si 32 213 qui va se charger de gérer seul et intégralement tout ce qui touche au fonctionnalités de la téléphonie de la box sur ces connecteurs sont branchés les deux nappes flexibles de l'écran à encre électronique alors j'avais initialement un petit doute sur le fait que c'est bien le circuit intégré Texas Instruments ce qui se trouve juste de l'autre côté qui gère les signaux pour cet écran donc j'ai fait un cliché Aurélien X pour obtenir une cartographie des couches internes de cette portion du circuit imprimé et en un clin d'oeil on peut en effet déterminer que c'est bien cette puce qui se trouve ici qui contrôle les signaux qui transitent par ces deux connecteurs sachant qu'il est lui en communication en direct avec le CPU de la livebox et ce circuit intégré est un microcontrôleur à Signal mixte architecturé risque 16 bits de la famille MSP 430 qui est une sorte de couteau suisse composée de plusieurs dispositifs et périphériques à partir desquels on peut entre autres gérer ce genre d'écran on passe maintenant à ce qu'on peut appeler la carte mère qui est beaucoup moins peuplée que la carte radio qu'on vient d'analyser ce bloxy est celui du CPU ici se trouve le contrôleur laine 2,5 GB on a là le contrôleur du signal fibre optique et derrière les entrées Ethernet RJ45 on a les classiques modules de transformateur base d commençant par le CPU BCM 68 360 mais comme je le disais tout à l'heure on souffre un peu du manque d'infos de ce système anti puisque broccom ne communique rien en fait il fait partie de la famille BCM 6800 qui sont des processeurs spécialement conçus pour Gateway iPod et j-pon ce conseil de ce BCM 68360 c'est qu'il est AR chitecturé arm64 en dualcore qu'il possède une interface mémoire DDR3 et qu'il est cadencé à 1,5 GHz son quartz se trouve d'ailleurs ici d'ailleurs juste à ses côtés se trouve deux boîtiers de mémoire SD RAM DDR3L en package fbga 78 billes conçu par Samsung et chaque puce a une densité de 4 Go soit 8 Go de SDRAM en tout de l'autre côté du circuit imprimé on trouve également 4 Go de mémoire flashland en boîtier BGA de 63 ou 67 billes fabriqués par spencion et il ne serait pas surprenant de trouver dans cette mémoire le logiciel qui exploite la box ainsi que tous les paramètres de sauvegarde si on part du Portland 2,5 gigabits et qu'on suit les traces des pères différentiels on passe à travers le transformateur simple port et on trouve ensuite 4 paires différentiels qui rejoignent ce minuscule contrôleur j'ai pas non plus trouvé de datasheet sur ce circuit intégré donc je ne vais pas m'avancer sur ces caractéristiques et on peut aussi voir dans le coin ici son propre quartz pour le cadencer alors au niveau du module de gestion de la fibre optique et si je devais donner un titre au circuit intégré ici qui gère cette importante fonctionnalité je dirais qu'il s'agit d'un contrôleur de laser en mode rafale à double boucle fermée de faible puissance avec amplificateur et limiteur intégré et son débit maximal de données et de 3,1 gigabo et le laser en question est dans ce compartiment qui est en soi un petit bijou de technologie je vous préparais sans doute un de ces quatre un petit épisode de la série comment ça marche sur ce type de composants qui est assez passionnant autre petite remarque Cette carte mère il y a ici l'emplacement d'un boîtier blindé non peuplé avec notamment au centre un QFN 68 broches et quelque chose d'autre ici et si on observe la bordure on y trouve deux antennes radio micro-strip a priori Bluetooth relié à ses composants absents je n'ai aucune idée de ce que ça sous-entend mais je voulais quand même le souligner dernière manip avant de conclure l'épisode on va jeter un oeil à ces boitiers blindés pour confirmer qu'il s'agit bien de modules d'alimentation parce que je ne vois pas ce que ça pourrait être d'autre et une fois de plus ces boîtiers sont un enfer à découder proprement avec une station à air chaud même à 400 degrés d'ailleurs je n'ai pas pu faire autrement que d'arracher quelques pistes au moment de retirer ce gros donc en effet il s'agit bien de circuiterie de régulation de tension et de conversion de courant continu il y en a de plusieurs topologies ces deux gros semblent être à plusieurs étages et si vous vous rappelez bien les tests d'émissions électromagnétiques il avait un pic à 95 MHz lorsqu'on passait au-dessus de ces deux longs boîtiers il semblerait que la source provienne bien de cette circuiterie il y en a aussi trois autres configurations dont celle-ci celle-ci et celle-ci et pour conclure j'ai tracé un schéma de principe très simplifié de ce que j'ai pu observer pendant cette analyse alors attention je n'ai pas cherché à faire une véritable rétroingénierie dans les règles de l'art donc c'est plus à titre indicatif que je vous le donne ça permet d'avoir une vue d'ensemble du système voilà pour ce qui les entrailles de cette livebox 6 je vais m'arrêter là je pense que en terme de détails vous avez quand même été assez gâté alors je dois dire que Orange et ça j'aime comme ont un contestablement placé la barre très haut en terme de conception hardware pour une box internet on sent le savoir-faire de sa gymcom ils sont quand même assez réputés dans ce domaine là les choix techniques qui ont été faits sont plutôt très pertinents et en bref voilà c'est de l'électronique de très grande qualité et au final ça fait un excellent produit par contre au niveau logiciel c'est assez décevant l'interface de contrôle est complètement vieillissante il serait temps que Orange se réveille un petit peu parce que je trouve personnellement qui sont assez en retard notamment quand on compare au Freebox os donc après avoir fait cette analyse je me suis livré un petit qui consiste à évaluer à quel tarif cette box pour recevoir aussi orange venait à la commercialiser comme n'importe quel autre produit électronique et j'en suis arrivé à la conclusion que son prix pourrait être aux alentours de 390 euros TTC voilà comme je l'ai annoncé à l'intro le prochain épisode serait consacré à la Bbox ultime et si tout va bien il sera disponible deux semaines après la sortie de celui-ci d'ici là prenez soin de vous partagez éventuellement cet épisode si vous l'avez trouvé intéressant ou pas vous faites comme vous voulez et moi je vous dis à très bientôt [Musique]