Proxecto OpenWifi coa implantación dun chip Wi-Fi aberto baseado en FPGA e SDR

Na última conferencia FOSDEM 2020 presentado proxecto openwifi, desenvolvendo a primeira implementación aberta da pila Wi-Fi 802.11a/g/n completa, a forma e modulación do sinal na que se especifica no software (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi permítelle crear unha implementación totalmente controlada de todos os compoñentes dun dispositivo sen fíos, incluídas as capas de baixo nivel, que nos adaptadores sen fíos convencionais se implementan a nivel de chips que non son auditables. Código compoñentes de softwareE esquemas e descricións Os bloques de hardware en linguaxe Verilog para FPGA distribúense baixo a licenza AGPLv3.

O compoñente de hardware do prototipo de traballo demostrado baséase no Xilinx Zynq FPGA e no transceptor universal (RF) AD9361. OpenWifi usa a arquitectura SoftMAC, o que implica a implementación da pila sen fíos 802.11 principal (high-MAC) no lado do controlador e a presenza dunha capa de baixo MAC no lado FPGA. A pila sen fíos usa o subsistema mac80211 proporcionado polo núcleo de Linux. A interacción con SDR realízase a través dun controlador especial.

Características clave:

• Compatibilidade total con 802.11a/g e compatibilidade parcial con 802.11n MCS 0~7 (PHY rx só polo momento). Hai plans para soportar 802.11ax;
• Ancho de banda 20MHz e rango de frecuencia de 70 MHz a 6 GHz;
• Modos de funcionamento: Ad hoc (rede de dispositivos cliente), punto de acceso, estación e monitorización;
• Implementación do protocolo de capa de enlace no lado da FPGA DCF (Función de Coordinación Distribuida), utilizando el método CSMA/CA. Proporciona tempo de procesamento de cadros (SIFS) no nivel 10us;
• Parámetros de prioridade de acceso á canle configurables: duración RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time, etc.
• Corte de tempo (Corte de tempo) baseado no enderezo MAC;
• Ancho de banda e frecuencia facilmente modificables:
  2MHz para 802.11ah e 10MHz para 802.11p;

Actualmente, OpenWifi ofrece apoiar Plataformas SDR baseadas en FPGA
Xilinx ZC706 con transceptores Analog Devices FMCOMMS2/3/4, así como paquetes (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB e ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Formado para cargar imaxe rematada Tarxetas SD baseadas en ARM Linux. Hai plans para admitir ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 e
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. O custo dos compoñentes implicados no primeiro prototipo de OpenWifi foi duns 1300 euros, pero está en marcha a portada a placas máis baratas. Por exemplo, o custo dunha solución baseada en Analog Devices ADRV9364-Z7020 será de 700 euros, e en base ZYNQ NH7020 - 400 euros.

Probar o rendemento de conectar un cliente cun adaptador USB TL-WDN4200 N900 a un punto de acceso baseado en OpenWifi permitiunos acadar un rendemento de 30.6 Mbps (TCP) e 38.8 Mbps (UDP) ao transferir datos desde o punto de acceso ao cliente. e 17.0 Mbps (TCP) e 21.5 Mbps (UDP) cando se transmite desde o cliente ao punto de acceso. Para a xestión, pódense utilizar utilidades estándar de Linux, como ifconfig e iwconfig, así como unha utilidade especializada sdrctl, que funciona a través de netlink e permite controlar o funcionamento de SDR nun nivel baixo (manipular rexistros, cambiar a configuración de intervalos de tempo, etc.). etc.).

Entre outros proxectos abertos que experimentan coa pila Wi-Fi, podemos sinalar o proxecto WimeDesenvolvemento conforme a IEEE 802.11 a/g/p transmisor baseado en GNU Radio e nun PC normal. As pilas sen fíos 802.11 abertas de software tamén están a desenvolver proxectos Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Fonte: opennet.ru