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 skeemid ja kirjeldused riistvarablockide kohta Verilog keeles FPGA jaoks levitatakse AGPLv3 litsentsi alusel.

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. Esimese OpenWifi prototüübi puhul olid komponentide maksumus umbes 1300 eurot, kuid käib portimine odavamatele kaartidele. Näiteks lahenduse maksumus, mis põhineb Analog Devices ADRV9364-Z7020 on 700 eurot, ja põhineb ZYNQ NH7020 — 400 euro.

Kliendiühenduse sooritusvõime testimine USB-adapteriga TL-WDN4200 N900 OpenWifi alusel võimaldas saavutada läbilaskevõime 30.6Mbps (TCP) ja 38.8Mbps (UDP) andmete edastamisel juurdepääsupunktist kliendile ning 17.0Mbps (TCP) ja 21.5Mbps (UDP) edastamisel kliendilt juurdepääsupunkti. Halduseks võivad kasutada tavapärased Linuxi utiliidid, nagu ifconfig ja iwconfig, samuti spetsialiseeritud utiliit sdrctl, mis töötab läbi netlinki ja võimaldab madala taseme SDR juhtimist (registreerimise manipuleerimine, aja kvantimise seadete muutmine jne).

Teistest avatud projektidest, mis katsetavad Wi-Fi steki, võib mainida projekti 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