Проектът OpenWifi развива открит Wi-Fi чип на базата на FPGA и SDR

На проведената конференция FOSDEM 2020 представен проект OpenWifi, разработваща първоначалната отворена реализация на целия стек Wi-Fi 802.11a/g/n, където формата на сигнала и модулацията се задават софтуерно (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi позволява създаването на напълно контролирана реализация на всички компоненти на безжичното устройство, включително нискоуровневите слоеве, реализирани в обикновените безжични адаптери чрез недостъпни за одит чипове. Кодът на софтуерните компоненти, а също така схеми (Verilog) на хардуерните блокове, базирани на FPGA, се разпространява под лицензия AGPLv3.

Хардуерната част на демонстрирания работен прототип е базирана на FPGA Xilinx Zynq и универсален приемопредавател (RF) AD9361. В OpenWifi се прилага архитектура SoftMAC, която предвижда реализиране на основния безжичен стек 802.11 (high-MAC) от страната на драйвера и наличие на low-MAC слой от страната на FPGA. За безжичния стек се използва подсистемата mac80211, предоставяна от ядрото на Linux. Взаимодействието с SDR се осъществява чрез специален драйвер.

Основни функции:

• Пълна поддръжка на 802.11a/g и частична поддръжка на 802.11n MCS 0~7 (всъщност само PHY rx). В плановете е поддръжка на 802.11ax;
• Широчина на лентата 20MHz и честотен диапазон от 70 MHz до 6 GHz;
• Режими на работа: Ad-hoc (мрежа от клиентски устройства), точка на достъп, станция и мониторинг;
• Реализация от страната на FPGA на каналовия протокол DCF (Distributed Coordination Function), използващ метода CSMA/CA. Осигурява се време за обработка на кадри (SIFS) на ниво 10us;
• Настройваеми параметри за приоритет на достъп до канала: продължителност RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, времеви слот и др.
• Квантиране на времето (Time slicing) на база MAC адрес;
• Лесно променяема широчина на лентата и честота:
  2MHz за 802.11ah и 10MHz за 802.11p;

В момента в OpenWifi е осигурена поддръжка SDR платформа на базата на FPGA
Xilinx ZC706 с приемопредаватели на Analog Devices FMCOMMS2/3/4, както и връзките (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB и ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. За зареждане е създаден готов образ на SD карти на базата на ARM Linux. В плановете е поддръжка на връзките ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 и
Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Тестът за производителност на клиентска връзка с USB адаптер TL-WDN4200 N900 към точка за достъп на Openwifi показа, че е постигната пропускна способност от 30.6Mbps (TCP) и 38.8Mbps (UDP) при прехвърляне на данни от точката за достъп към клиента, и 17.0Mbps (TCP) и 21.5Mbps (UDP) при обратната посока. За управление могат да се използват стандартни инструменти на Linux, като ifconfig и iwconfig, както и специализираният инструмент sdrctl, който работи през netlink и позволява управление на SDR на ниско ниво (манипулиране на регистри, промяна на настройки за квантоване на времето и т.н.).

От другите отворени проекти, експериментиращи с Wi-Fi стека, може да се отбележи проектът Wime, развиващ съвместим предавател с IEEE 802.11 a/g/p на основата на GNU Radio и обикновен ПК. Програмните отворени безжични стеки 802.11 също развиват проекти Ziria Sora и (Microsoft Research Software Radio). На конференцията FOSDEM 2020 беше представен проект

Източник: opennet.ru