Projekt OpenWifi vyvíjí otevřený Wi-Fi čip založený na FPGA a SDR

Na poslední konferenci FOSDEM 2020 prezentovány projekt openwifi, vyvíjí první otevřenou implementaci plného Wi-Fi 802.11a/g/n stacku, jehož tvar a modulace signálu jsou specifikovány v softwaru (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi umožňuje vytvořit plně řízenou implementaci všech komponent bezdrátového zařízení, včetně nízkoúrovňových vrstev, které jsou u běžných bezdrátových adaptérů implementovány na úrovni čipů, které nejsou auditovatelné. Kód softwarové komponentya схемы (Verilog) Hardwarové bloky založené na FPGA jsou licencovány pod AGPLv3.

Hardwarová součást demonstrovaného funkčního prototypu je založena na Xilinx Zynq FPGA a AD9361 univerzálním transceiveru (RF). OpenWifi využívá architekturu SoftMAC, která implikuje implementaci hlavního bezdrátového zásobníku 802.11 (high-MAC) na straně ovladače a přítomnost vrstvy low-MAC na straně FPGA. Bezdrátový zásobník používá subsystém mac80211 poskytovaný linuxovým jádrem. Interakce s SDR se provádí prostřednictvím speciálního ovladače.

Základní možnosti:

• Plná podpora pro 802.11a/g a částečná podpora pro 802.11n MCS 0~7 (zatím pouze PHY rx). Existují plány na podporu 802.11ax;
• Šířka pásma 20 MHz a frekvenční rozsah od 70 MHz do 6 GHz;
• Provozní režimy: Ad hoc (síť klientských zařízení), přístupový bod, stanice a monitorování;
• Implementace protokolu linkové vrstvy na straně FPGA DCF (Distributed Coordination Function), pomocí metody CSMA/CA. Poskytuje čas zpracování snímku (SIFS) na úrovni 10us;
• Konfigurovatelné parametry priority přístupu ke kanálu: trvání RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time atd.
• Časové dělení (Krájení času) na základě MAC adresy;
• Snadno měnitelná šířka pásma a frekvence:
  2 MHz pro 802.11ah a 10 MHz pro 802.11p;

V současné době poskytuje OpenWifi podpora Platformy SDR založené na FPGA
Xilinx ZC706 s analogovými zařízeními FMCOMMS2/3/4 transceivery a také balíčky (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB a ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Vytvořeno pro nakládání hotový obrázek SD karty založené na ARM Linuxu. Plánuje se podpora ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 a
Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Testování výkonu připojení klienta pomocí USB adaptéru TL-WDN4200 N900 k přístupovému bodu na bázi openwifi nám umožnilo dosáhnout propustnosti 30.6 Mbps (TCP) a 38.8 Mbps (UDP) při přenosu dat z přístupového bodu ke klientovi. a 17.0 Mbps (TCP) a 21.5 Mbps (UDP) při přenosu z klienta do přístupového bodu. Pro správu lze použít standardní linuxové utility, jako jsou ifconfig a iwconfig, a také specializovanou utilitu sdrctl, která funguje přes netlink a umožňuje řídit provoz SDR na nízké úrovni (manipulovat s registry, měnit nastavení časového řezu, atd.).

Mezi dalšími otevřenými projekty experimentujícími s Wi-Fi stackem můžeme zaznamenat projekt WimeVývoj kompatibilní s IEEE 802.11 a/g/p vysílač založené na GNU Radio a běžném PC. Softwarové otevřené bezdrátové stohy 802.11 také rozvíjejí projekty Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Zdroj: opennet.ru