OpenWifi նախագիծ՝ FPGA-ի և SDR-ի վրա հիմնված բաց Wi-Fi չիպի ներդրմամբ

FOSDEM 2020-ի վերջին համաժողովում ներկայացված նախագիծ openwifi, մշակելով ամբողջական Wi-Fi 802.11a/g/n փաթեթի առաջին բաց իրականացումը, որի ազդանշանի ձևը և մոդուլյացիան նշված են ծրագրային ապահովման մեջ (SDR, Software Defined Radio): OpenWifi-ն թույլ է տալիս ստեղծել անլար սարքի բոլոր բաղադրիչների լիովին վերահսկվող իրականացում, ներառյալ ցածր մակարդակի շերտերը, որոնք սովորական անլար ադապտերներում իրականացվում են չիպերի մակարդակով, որոնք չեն ստուգվում: Կոդ ծրագրային բաղադրիչներԻսկ դիագրամներ և նկարագրություններ FPGA-ի համար Verilog լեզվով ապարատային բլոկները բաշխվում են AGPLv3 լիցենզիայի ներքո:

Ցուցադրված աշխատանքային նախատիպի ապարատային բաղադրիչը հիմնված է Xilinx Zynq FPGA-ի և AD9361 ունիվերսալ փոխանցիչի (RF) վրա: OpenWifi-ն օգտագործում է SoftMAC ճարտարապետությունը, որը ենթադրում է հիմնական 802.11 անլար կապի (high-MAC) ներդրում վարորդի կողմից և ցածր MAC շերտի առկայություն FPGA կողմում: Անլար դարակը օգտագործում է Linux միջուկի կողմից տրամադրված mac80211 ենթահամակարգը: SDR-ի հետ փոխազդեցությունն իրականացվում է հատուկ վարորդի միջոցով:

Հիմնական առանձնահատկությունները.

• Ամբողջական աջակցություն 802.11a/g-ի համար և մասնակի աջակցություն 802.11n MCS 0~7-ի համար (այժմ միայն PHY rx): 802.11ax-ին աջակցելու ծրագրեր կան;
• Թողունակությունը 20 ՄՀց և հաճախականության միջակայքը 70 ՄՀց-ից մինչև 6 ԳՀց;
• Գործողության ռեժիմներ. Ad hoc (հաճախորդի սարքերի ցանց), մուտքի կետ, կայան և մոնիտորինգ;
• Հղման շերտի արձանագրության իրականացում FPGA կողմում DCF (Բաշխված համակարգման գործառույթ), օգտագործելով CSMA/CA մեթոդը: Ապահովում է շրջանակի մշակման ժամանակ (SIFS) 10us մակարդակում;
• Կարգավորելի ալիքի մուտքի առաջնահերթ պարամետրեր. RTS/CTS տևողություն, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time և այլն:
• Ժամանակի կտրում (Ժամանակի կտրում) հիմնված MAC հասցեի վրա.
• Հեշտությամբ փոփոխվող թողունակությունը և հաճախականությունը.
  2MHz 802.11ah-ի համար և 10MHz 802.11p-ի համար;

Ներկայումս OpenWifi-ն ապահովում է աջակցություն FPGA-ի վրա հիմնված SDR հարթակներ
Xilinx ZC706 անալոգային սարքերով FMCOMMS2/3/4 հաղորդիչով, ինչպես նաև փաթեթներով (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB և ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC: Ձևավորվել է բեռնման համար ավարտված պատկեր ARM Linux-ի վրա հիմնված SD քարտեր: Ծրագրեր կան աջակցել ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 և
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. OpenWifi-ի առաջին նախատիպի մեջ ընդգրկված բաղադրիչների արժեքը մոտ 1300 եվրո էր, սակայն տեղափոխումն ավելի էժան տախտակներում շարունակվում է: Օրինակ, լուծման արժեքը հիմնված է Անալոգային սարքեր ADRV9364-Z7020 կկազմի 700 եվրո, իսկ հիմքի վրա ZYNQ NH7020 - 400 եվրո:

TL-WDN4200 N900 USB ադապտերով հաճախորդին OpenWifi-ի վրա հիմնված մուտքի կետին միացնելու աշխատանքի փորձարկումը թույլ տվեց մեզ հասնել 30.6 Մբիթ/վրկ (TCP) և 38.8 Մբիթ/վրկ (UDP) թողունակություն՝ մուտքի կետից տվյալներ հաճախորդին փոխանցելիս և 17.0 Մբիթ/վրկ (TCP) և 21.5 Մբ/վ (UDP) հաճախորդից մուտքի կետ փոխանցվելիս: Կառավարման համար կարող են օգտագործվել ստանդարտ Linux կոմունալ ծառայություններ, ինչպիսիք են ifconfig և iwconfig, ինչպես նաև sdrctl մասնագիտացված կոմունալ ծրագիր, որն աշխատում է netlink-ի միջոցով և թույլ է տալիս վերահսկել SDR-ի աշխատանքը ցածր մակարդակով (շահարկել ռեգիստրները, փոխել ժամանակի հատվածի կարգավորումները, և այլն):

Ի թիվս այլ բաց նախագծերի, որոնք փորձարկում են Wi-Fi ստեկը, մենք կարող ենք նշել նախագիծը ՎայմՄշակվում է IEEE 802.11 a/g/p համապատասխանող հաղորդիչ հիմնված GNU ռադիոյի և սովորական ԱՀ-ի վրա: Ծրագրային ապահովման բաց 802.11 անլար կույտերը նույնպես նախագծեր են մշակում Զիրիա и Sora (Microsoft Research Software Radio):

Source: opennet.ru