OpenWifi projekt egy FPGA és SDR alapú nyílt Wi-Fi chip megvalósításával

A legutóbbi FOSDEM 2020 konferencián bemutatott terv openwifi, a teljes Wi-Fi 802.11a/g/n verem első nyílt megvalósításának fejlesztése, amelynek jelalakja és modulációja szoftverben van megadva (SDR, Software Defined Radio). Az OpenWifi lehetővé teszi a vezeték nélküli eszköz összes összetevőjének teljesen ellenőrzött megvalósítását, beleértve az alacsony szintű rétegeket is, amelyek a hagyományos vezeték nélküli adapterekben a nem auditálható chipek szintjén vannak megvalósítva. Kód szoftver komponensekÉs diagramok és leírások A Verilog nyelvű FPGA hardverblokkokat az AGPLv3 licenc alatt terjesztik.

A bemutatott működő prototípus hardverkomponense a Xilinx Zynq FPGA-n és az AD9361 univerzális adó-vevőn (RF) alapul. Az OpenWifi a SoftMAC architektúrát használja, amely magában foglalja a fő 802.11 vezeték nélküli stack (high-MAC) megvalósítását a meghajtó oldalon, és egy alacsony MAC réteg jelenlétét az FPGA oldalon. A vezeték nélküli verem a Linux kernel által biztosított mac80211 alrendszert használja. Az SDR-rel való interakció egy speciális illesztőprogramon keresztül történik.

Főbb jellemzők:

• A 802.11a/g teljes támogatása és a 802.11n MCS 0-7 részleges támogatása (egyelőre csak a PHY rx). Tervezik a 802.11ax támogatását;
• Sávszélesség 20 MHz és frekvenciatartomány 70 MHz és 6 GHz között;
• Működési módok: Ad hoc (kliens eszközök hálózata), hozzáférési pont, állomás és felügyelet;
• Link réteg protokoll megvalósítása FPGA oldalon DCF (Elosztott koordinációs funkció), a CSMA/CA módszerrel. Képkocka feldolgozási időt biztosít (SIFS) 10us szinten;
• Konfigurálható csatornaelérési prioritási paraméterek: RTS/CTS időtartam, CTS-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time stb.
• Időszeletelés (Időszeletelés) MAC-cím alapján;
• Könnyen változtatható sávszélesség és frekvencia:
  2MHz 802.11ah és 10MHz 802.11p;

Jelenleg az OpenWifi biztosítja támogatás FPGA alapú SDR platformok
Xilinx ZC706 analóg eszközökkel FMCOMMS2/3/4 adó-vevőkkel, valamint kötegekkel (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB és ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Rakodásra kialakítva kész kép ARM Linux alapú SD kártyák. Tervezik az ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 és
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Az első OpenWifi prototípusba bevont alkatrészek ára körülbelül 1300 euró volt, de folyamatban van a portolás olcsóbb kártyákra. Például egy megoldás költsége alapján Analóg eszközök ADRV9364-Z7020 700 euró lesz, és az alapján ZYNQ NH7020 - 400 euró.

A kliens TL-WDN4200 N900 USB-adapterrel egy OpenWifi-alapú hozzáférési ponthoz való csatlakoztatásának teljesítményének tesztelése lehetővé tette számunkra, hogy 30.6 Mbps (TCP) és 38.8 Mbps (UDP) átviteli sebességet érjünk el az adatok átvitele során a hozzáférési pontról a kliensre és 17.0 Mbps (TCP) és 21.5 Mbps (UDP), amikor a klienstől a hozzáférési ponthoz továbbítják. A kezeléshez használhatók a szabványos Linux segédprogramok, mint például az ifconfig és az iwconfig, valamint egy speciális segédprogram, az sdrctl, amely netlinken keresztül működik, és lehetővé teszi az SDR működésének alacsony szintű vezérlését (regiszterek manipulálása, időszelet beállítások módosítása, stb.).

A Wi-Fi-veremsel kísérletező egyéb nyitott projektek között megjegyezhetjük a projektet WimeIEEE 802.11 a/g/p kompatibilis fejlesztés adó GNU Radio és egy normál PC alapú. Szoftveres nyílt 802.11 vezeték nélküli veremek is fejlesztés alatt állnak Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Forrás: opennet.ru