OpenWifi-projektet udvikler en åben Wi-Fi chip baseret på FPGA og SDR

På den forgangne konference FOSDEM 2020 præsenteret projekt OpenWifi, der udvikler den første åbne implementering af et fuldt Wi-Fi 802.11a/g/n-stak, hvor signalformen og moduleringen defineres softwaremæssigt (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi gør det muligt at skabe en fuldt kontrolleret implementering af alle komponenter i en trådløs enhed, inklusive de lavniveau lag, der i almindelige trådløse adaptere realiseres på niveauer, der ikke kan auditeres. Koden programkomponenter, samt skemaer (Verilog) hardwareblokke baseret på FPGA distribueres under AGPLv3-licensen.

Den hardwarekomponent, der blev præsenteret i den fungerende prototype, er baseret på FPGA Xilinx Zynq og en universel sender/modtager (RF) AD9361. OpenWifi anvender SoftMAC-arkitekturen, hvilket indebærer implementeringen af den primære trådløse stak 802.11 (high-MAC) på driverens side og tilstedeværelsen af et low-MAC lag på FPGA-siden. Den trådløse stak bruger mac80211-subsystemet, der leveres af Linux-kernen. Interaktionen med SDR foregår gennem en speciel driver.

Hovedfunktioner:

• Fuld support for 802.11a/g og delvis support for 802.11n MCS 0~7 (indtil videre kun PHY rx). Planlagt support for 802.11ax;
• Båndbredde på 20MHz og frekvensområde fra 70 MHz til 6 GHz;
• Driftsformer: Ad-hoc (netværk af klientenheder), adgangspunkt, station og overvågning;
• Implementering af kanallagsprotokollen på FPGA-siden DCF (Distributed Coordination Function), der anvender CSMA/CA-metoden. Behandlingstiden for en ramme (SIFS) er på niveau med 10us;
• Justérbare parametre for adgangsprioritet til kanalen: varighed af RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time osv.
• Tidskvantisering (Time slicing) baseret på MAC-adressen;
• Let ændret båndbredde og frekvens:
  2MHz for 802.11ah og 10MHz for 802.11p;

I øjeblikket er der support for understøttelse af SDR-platforme baseret på FPGA
Xilinx ZC706 med sender/mottagere fra Analog Devices FMCOMMS2/3/4, samt forbindelser (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB og ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. En færdig billede af SD-kort til ARM Linux. Planlagt at støtte forbindelser ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 og
Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Test af klientens forbindelse med USB-adapteren TL-WDN4200 N900 til et openwifi-baseret adgangspunkt har givet en båndbredde på 30,6 Mbps (TCP) og 38,8 Mbps (UDP) ved dataoverførsel fra adgangspunktet til klienten og 17,0 Mbps (TCP) og 21,5 Mbps (UDP) ved dataoverførsel fra klienten til adgangspunktet. Til administration kan der anvendes standard Linux-værktøjer som ifconfig og iwconfig, samt det specialiserede værktøj sdrctl, der fungerer gennem netlink og muliggør lavniveau kontrol af SDR (styring af registre, ændring af kvantisering indstillinger osv.).

Blandt andre åbne projekter, der eksperimenterer med Wi-Fi-stakken, kan man nævne projektet Wime, som udvikler en kompatibel transceiver til IEEE 802.11 a/g/p transmitter baseret på GNU Radio og en almindelig PC. Programmerbare åbne trådløse 802.11-stakke udvikler også projekter som Ziria og Sora (Microsoft Research Software Radio).

Kilde: opennet.ru