OpenWifi projekt, mis rakendab avatud Wi-Fi kiipi FPGA ja SDR baasil.

FOSDEM 2020 toimunud konverentsil esitatud projekt OpenWifi, arendab esimest avatud rakendust täisvalge Wi-Fi 802.11a/g/n, mille signaalivorm ja modulatsioon on programmeeritavad (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi võimaldab luua täielikult kontrollitava rakenduse kõikidest juhtmevaba seadme komponentidest, sealhulgas madala taseme kihtidest, mis tavapärastes traadita adapterites on teostatavad mitteauditeeritavate kiipide tasemel. Kood programmiliste komponentide, samuti схемы и описания аппаратных блоков на языке Verilog для FPGA распространяются под лицензией AGPLv3.

Esitluse prototüübi riistvara põhineb FPGA Xilinx Zynq ja universaalsel vastuvõtjal (RF) AD9361. OpenWifi-s rakendatakse SoftMAC arhitektuuri, mis tähendab 802.11 (high-MAC) põhijuhimehhanismi teostamist draiveri poolel ja low-MAC kihi olemasolu FPGA poolel. Traadita põhikohana kasutatakse mac80211 alamüsteemi, mida pakub Linuxi kernel. Suhtlemine SDR-iga toimub spetsiaalse draiveri kaudu.

Põhifunktsioonid:

• Täielik toetus 802.11a/g ja osaline toetus 802.11n MCS 0~7 (praegu ainult PHY rx). Plaanis on toetada 802.11ax;
• 20 MHz ribalai ja sagedusala 70 MHz kuni 6 GHz;
• Töötamisrežiimid: Ad-hoc (kliendiseadmete võrk), juurdepääsupunkt, jaam ja monitoorimine;
• FPGA-l põhineva kanalikiht protokolli teostamine DCF (jaotatud koordineerimise funktsioon), mis kasutab CSMA/CA meetodit. Raami töötlemise aeg tagatakse (SIFS) tasemel 10 µs;
• Konfigureeritavad prioriteediparameetrid signaalide juurdepääsuks: RTS/CTS kestus, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-aeg jne.
• Aja kvantimine (Time slicing) MAC-aadressi alusel;
• Lihtsalt muudetav ribalaius ja sagedus:
  2 MHz 802.11ah jaoks ja 10 MHz 802.11p jaoks;

Praegu on OpenWifi-s tagatud toetamine FPGA-põhised SDR-platvormid
Xilinx ZC706 koos Analog Devices FMCOMMS2/3/4 saatjate vastuvõtjatega, samuti sidemed (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB ja ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Laadimise jaoks on loodud valmis pilt ARM Linuxi põhise SD-kaardi jaoks. Plaanides on tugi sidemetele ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 ja
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Стоимость компонентов, задействованных в первом прототипе OpenWifi, составила около 1300 евро, но ведётся портирование на более дешёвые платы. Например, стоимость решения на базе Analog Devices ADRV9364-Z7020 составит 700 евро, а на базе ZYNQ NH7020 — 400 евро.

Тестирование производительности подключения клиента с USB-адаптером TL-WDN4200 N900 к точке доступа на базе OpenWifi позволило добиться пропускной способности 30.6Mbps (TCP) и 38.8Mbps (UDP) при передаче данных от точки доступа к клиенту и 17.0Mbps (TCP) и 21.5Mbps (UDP) при передаче от клиента к точке доступа. Для управления могут использоваться штатные утилиты Linux, такие как ifconfig и iwconfig, а также специализированная утилита sdrctl, работающая через netlink и позволяющая управлять работой SDR на низком уровне (манипулировать регистрами, менять настойки квантования времени и т.п.).

Из других открытых проектов, экспериментирующих с Wi-Fi стеком, можно отметить проект Wime, mis arendab IEEE 802.11 a/g/p edastajat GNU Radio ja tavalise PC baasil. Avatud tarkvaraga traadita 802.11 steke arendavad ka projektid Ziria ja Sora (Microsoft Research Software Radio).

Allikas: opennet.ru