Projekt OpenWifi s implementacijom otvorenog Wi-Fi čipa temeljenog na FPGA i SDR

Na posljednjoj konferenciji FOSDEM 2020 predstavio projekt openwifi, razvijajući prvu otvorenu implementaciju punog Wi-Fi 802.11a/g/n skupa, čiji su oblik i modulacija signala navedeni u softveru (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi vam omogućuje stvaranje potpuno kontrolirane implementacije svih komponenti bežičnog uređaja, uključujući slojeve niske razine, koji su u konvencionalnim bežičnim adapterima implementirani na razini čipova koji se ne mogu revidirati. Kodirati programske komponenteI dijagrami i opisi hardverski blokovi u jeziku Verilog za FPGA distribuiraju se pod licencom AGPLv3.

Hardverska komponenta prikazanog radnog prototipa temelji se na Xilinx Zynq FPGA i AD9361 univerzalnom primopredajniku (RF). OpenWifi koristi SoftMAC arhitekturu, što podrazumijeva implementaciju glavnog 802.11 bežičnog skupa (high-MAC) na strani upravljačkog programa i prisutnost low-MAC sloja na strani FPGA. Bežični skup koristi podsustav mac80211 koji pruža Linux kernel. Interakcija sa SDR-om provodi se putem posebnog upravljačkog programa.

Glavne značajke:

• Puna podrška za 802.11a/g i djelomična podrška za 802.11n MCS 0~7 (samo PHY rx za sada). Postoje planovi za podršku 802.11ax;
• Širina pojasa 20MHz i frekvencijski raspon od 70 MHz do 6 GHz;
• Načini rada: Ad hoc (mreža klijentskih uređaja), pristupna točka, stanica i nadzor;
• Implementacija protokola sloja veze na strani FPGA DCF (Distributed Coordination Function), koristeći CSMA/CA metodu. Pruža vrijeme obrade okvira (SIFS) na razini 10us;
• Konfigurabilni parametri prioriteta pristupa kanalu: RTS/CTS trajanje, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, vrijeme utora, itd.
• Odsječak vremena (Rezanje vremena) na temelju MAC adrese;
• Lako promjenjiva širina pojasa i frekvencija:
  2MHz za 802.11ah i 10MHz za 802.11p;

Trenutno pruža OpenWifi podržati SDR platforme temeljene na FPGA
Xilinx ZC706 s Analog Devices FMCOMMS2/3/4 primopredajnicima, kao i paketima (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB i ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Formirano za utovar gotova slika SD kartice temeljene na ARM Linuxu. Postoje planovi za podršku ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 i
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Trošak komponenti uključenih u prvi OpenWifi prototip bio je oko 1300 eura, ali prijenos na jeftinije ploče je u tijeku. Na primjer, trošak rješenja na temelju Analog Devices ADRV9364-Z7020 iznosit će 700 eura, a na osn ZYNQ NH7020 - 400 eura.

Testiranje performansi povezivanja klijenta s TL-WDN4200 N900 USB adapterom na pristupnu točku temeljenu na OpenWifi omogućilo nam je postizanje propusnosti od 30.6 Mbps (TCP) i 38.8 Mbps (UDP) pri prijenosu podataka s pristupne točke na klijenta i 17.0 Mbps (TCP) i 21.5 Mbps (UDP) kada se prenosi od klijenta do pristupne točke. Za upravljanje se mogu koristiti standardni Linux uslužni programi, kao što su ifconfig i iwconfig, kao i specijalizirani uslužni program sdrctl koji radi putem netlinka i omogućuje kontrolu rada SDR-a na niskoj razini (manipuliranje registrima, promjena postavki vremenskog odsječka, itd.).

Među ostalim otvorenim projektima koji eksperimentiraju s Wi-Fi stackom, možemo primijetiti projekt WimeRazvoj IEEE 802.11 a/g/p kompatibilan odašiljač temeljeno na GNU radiju i običnom računalu. Softverski otvoreni 802.11 bežični skupovi također razvijaju projekte Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Izvor: opennet.ru