OpenWifi-projekti, jossa toteutetaan avoin Wi-Fi-siru, joka perustuu FPGA:han ja SDR:ään

Viimeisessä FOSDEM 2020 -konferenssissa esitetty hanke openwifi, joka kehittää ensimmäisen avoimen toteutuksen täydestä Wi-Fi 802.11a/g/n -pinosta, jonka signaalin muoto ja modulaatio on määritelty ohjelmistossa (SDR, Software Defined Radio). OpenWifin avulla voit luoda täysin hallitun toteutuksen langattoman laitteen kaikista komponenteista, mukaan lukien matalan tason kerrokset, jotka tavanomaisissa langattomissa sovittimissa on toteutettu sirujen tasolla, joita ei voida tarkastaa. Koodi ohjelmistokomponentitJa kaavioita ja kuvauksia FPGA:n Verilog-kielellä olevat laitteistolohkot jaetaan AGPLv3-lisenssillä.

Esitetyn toimivan prototyypin laitteistokomponentti perustuu Xilinx Zynq FPGA:han ja AD9361 universaaliin lähetin-vastaanottimeen (RF). OpenWifi käyttää SoftMAC-arkkitehtuuria, mikä edellyttää pääasiallisen langattoman 802.11-pinon (high-MAC) toteuttamista ajuripuolella ja matalan MAC-kerroksen olemassaoloa FPGA-puolella. Langaton pino käyttää Linux-ytimen tarjoamaa mac80211-alijärjestelmää. Vuorovaikutus SDR:n kanssa tapahtuu erityisen ohjaimen kautta.

Tärkeimmät ominaisuudet:

• Täysi tuki 802.11a/g:lle ja osittainen tuki 802.11n MCS 0~7:lle (vain PHY rx toistaiseksi). Suunnitelmissa on tukea 802.11ax;
• Kaistanleveys 20 MHz ja taajuusalue 70 MHz - 6 GHz;
• Käyttötavat: Ad hoc (asiakaslaitteiden verkko), tukiasema, asema ja valvonta;
• Linkkikerroksen protokollan toteutus FPGA-puolella DCF (Distributed Coordination Function) käyttäen CSMA/CA-menetelmää. Tarjoaa kehyksen käsittelyajan (SIFS) tasolla 10us;
• Konfiguroitavat kanavan pääsyn prioriteettiparametrit: RTS/CTS-kesto, CTS-itse, SIFS, DIFS, xIFS, väliaika jne.
• Aika viipalointi (Aika leikkaus) MAC-osoitteen perusteella;
• Helposti vaihdettava kaistanleveys ja taajuus:
  2MHz 802.11ah:lle ​​ja 10MHz 802.11p:lle;

Tällä hetkellä OpenWifi tarjoaa tukea FPGA-pohjaiset SDR-alustat
Xilinx ZC706 analogisilla laitteilla FMCOMMS2/3/4-lähetin-vastaanottimet sekä niput (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB ja ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Muotoiltu lastausta varten valmis kuva ARM Linux -pohjaiset SD-kortit. Suunnitelmissa on tukea ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 ja
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Ensimmäisen OpenWifi-prototyypin komponenttien hinta oli noin 1300 euroa, mutta siirtäminen halvemmille levyille on käynnissä. Esimerkiksi ratkaisun hinta perustuu Analogiset laitteet ADRV9364-Z7020 tulee olemaan 700 euroa, ja sen perusteella ZYNQ NH7020 -400 euroa.

Testaamalla asiakkaan TL-WDN4200 N900 USB-sovittimella OpenWifi-pohjaiseen tukiasemaan liittämisen suorituskykyä pystyimme saavuttamaan 30.6 Mbps (TCP) ja 38.8 Mbps (UDP) suorituskyvyn siirtäessämme tietoja tukiasemasta asiakkaalle ja 17.0 Mbps (TCP) ja 21.5 Mbps (UDP), kun ne lähetetään asiakkaalta tukiasemaan. Hallintossa voidaan käyttää tavallisia Linux-apuohjelmia, kuten ifconfig ja iwconfig, sekä erikoisapuohjelmaa sdrctl, joka toimii netlinkin kautta ja jonka avulla voit hallita SDR:n toimintaa matalalla tasolla (manipuloida rekistereitä, muuttaa aikaviipaleen asetuksia, jne.).

Muiden avoimien Wi-Fi-pinoa kokeilevien projektien joukossa voimme mainita projektin WimeKehitetään IEEE 802.11 a/g/p -yhteensopivaa lähetin perustuu GNU Radioon ja tavalliseen PC:hen. Software open 802.11 langattomat pinot ovat myös kehittämässä projekteja Ziria и sora (Microsoft Research Software Radio).

Lähde: opennet.ru