مشروع OpenWifi مع تنفيذ شريحة Wi-Fi مفتوحة تعتمد على FPGA و SDR

في المؤتمر الأخير FOSDEM 2020 المقدمة مشروع openwifi، الذي يطور أول تطبيق مفتوح لمكدس Wi-Fi 802.11a / g / n الكامل ، حيث يتم ضبط شكل الإشارة وتعديلها برمجيًا (SDR ، راديو محدد بالبرمجيات). يتيح لك OpenWifi إنشاء تنفيذ يتم التحكم فيه بالكامل لجميع مكونات الجهاز اللاسلكي ، بما في ذلك الطبقات منخفضة المستوى ، في المحولات اللاسلكية التقليدية المطبقة على مستوى الشرائح التي يتعذر الوصول إليها للتدقيق. شفرة مكونات البرامجو المخططات والأوصاف يتم توزيع كتل الأجهزة في لغة Verilog لـ FPGA بموجب ترخيص AGPLv3.

يعتمد مكون الأجهزة لنموذج العمل الموضح على Xilinx Zynq FPGA و AD9361 Universal Transceiver (RF). يستخدم OpenWifi بنية SoftMAC ، والتي تتضمن تنفيذ مكدس لاسلكي 802.11 (High-MAC) رئيسي على جانب السائق ووجود طبقة MAC منخفضة على جانب FPGA. يستخدم المكدس اللاسلكي نظام mac80211 الفرعي الذي توفره Linux kernel. يتم التفاعل مع SDR من خلال برنامج تشغيل خاص.

الميزات الرئيسية:

• دعم كامل لـ 802.11a / g ودعم جزئي لـ 802.11n MCS 0 ~ 7 (فقط PHY rx في الوقت الحالي). خطط لدعم 802.11ax ؛
• عرض النطاق الترددي 20 ميجا هرتز ومدى التردد من 70 ميجا هرتز إلى 6 جيجا هرتز ؛
• أوضاع التشغيل: مخصصة (شبكة أجهزة العميل) ونقطة الوصول والمحطة والمراقبة ؛
• التنفيذ على جانب FPGA من بروتوكول طبقة الارتباط DCF (وظيفة التنسيق الموزعة) باستخدام طريقة CSMA / CA. يتم توفير وقت معالجة الإطار (SIFS) على مستوى 10us ؛
• معلمات أولوية الوصول إلى القناة القابلة للتكوين: مدة RTS / CTS ، CTS-to-self ، SIFS ، DIFS ، xIFS ، وقت الفتحة ، إلخ.
• تكميم الوقت (تقطيع الوقت) بناءً على عنوان MAC ؛
• عرض النطاق الترددي والتردد القابل للتغيير بسهولة:
  2 ميجا هرتز لـ 802.11ah و 10 ميجا هرتز لـ 802.11 p ؛

حاليًا ، يوفر OpenWifi ملفات دعم منصات SDR القائمة على FPGA
Xilinx ZC706 مع أجهزة إرسال واستقبال FMCOMMS2 / 3/4 التناظرية ، بالإضافة إلى حزم (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB و ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. تشكل للتحميل الصورة النهائية بطاقات SD مبنية على ARM Linux. نخطط لدعم الحزم ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB و Xilinx zed + FMCOMMS2 / 3/4 و Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2 / 3/4 و
زيلينكس ZCU102 + ADRV9371. بلغت تكلفة المكونات المستخدمة في النموذج الأولي الأول لـ OpenWifi حوالي 1300 يورو ، ولكن يجري التحويل إلى لوحات أرخص. على سبيل المثال ، تكلفة الحل على أساس الأجهزة التناظرية ADRV9364-Z7020 سيكون 700 يورو ، وعلى أساس زينك NH7020 - 400 يورو.

سمح لنا اختبار أداء توصيل العميل بمحول TL-WDN4200 N900 USB بنقطة وصول تعتمد على OpenWifi بتحقيق معدل نقل يبلغ 30.6 ميجابت في الثانية (TCP) و 38.8 ميجابت في الثانية (UDP) عند نقل البيانات من نقطة الوصول إلى العميل و 17.0 ميجابت في الثانية (TCP) و 21.5 ميجابت في الثانية (UDP) من العميل إلى نقطة الوصول. يمكن استخدام أدوات Linux المساعدة العادية مثل ifconfig و iwconfig للتحكم ، بالإضافة إلى أداة مساعدة مخصصة لـ sdrctl تعمل عبر netlink وتسمح لك بالتحكم في تشغيل SDR بمستوى منخفض (معالجة السجلات وتغيير إعدادات تقسيم الوقت وما إلى ذلك).

من بين المشاريع الأخرى مفتوحة المصدر التي تختبر مكدس Wi-Fi ، يمكن للمرء ملاحظة المشروع وايمتطوير متوافق مع IEEE 802.11 a / g / p الارسال يعتمد على راديو جنو والكمبيوتر العادي. تعمل حزم الشبكات اللاسلكية المفتوحة من نوع 802.11 أيضًا على تطوير المشاريع زيريا и سورا (راديو برامج أبحاث مايكروسوفت).

المصدر: opennet.ru