Il progetto OpenWifi sviluppa un chip Wi-Fi open source basato su FPGA e SDR

Alla conferenza FOSDEM 2020 presentato progetto OpenWifi, che sviluppa la prima implementazione open source dell'intero stack Wi-Fi 802.11a/g/n, la forma del segnale e la modulazione delle quali sono definite tramite software (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi consente di creare un'implementazione completamente controllabile di tutti i componenti di un dispositivo wireless, compresi i livelli di basso livello, solitamente implementati in adattatori wireless con chip non verificabili. Il codice dei componenti software, così come schemi (Verilog) dei blocchi hardware basati su FPGA è distribuito sotto licenza AGPLv3.

La componente hardware del prototipo funzionante dimostrato si basa su FPGA Xilinx Zynq e su un trasmettitore-ricevitore universale (RF) AD9361. In OpenWifi viene utilizzata un'architettura SoftMAC, che prevede l'implementazione dello stack wireless 802.11 (high-MAC) dal lato del driver e la presenza di un livello low-MAC dal lato FPGA. Come stack wireless viene utilizzato il sottosistema mac80211 fornito dal kernel Linux. L'interazione con l'SDR avviene tramite un driver specifico.

Il progetto OpenWifi sviluppa un chip Wi-Fi open source basato su FPGA e SDR

Funzionalità principali:

  • Supporto completo per 802.11a/g e supporto parziale per 802.11n MCS 0~7 (attualmente solo PHY rx). È prevista la supporto per 802.11ax;
  • Larghezza di banda 20MHz e gamma di frequenze da 70 MHz a 6 GHz;
  • Modalità operative: Ad-hoc (rete di dispositivi client), punto di accesso, stazione e monitoraggio;
  • Implementazione su FPGA del protocollo a livello di collegamento DCF (Distributed Coordination Function), utilizzando il metodo CSMA/CA. Viene garantito un tempo di elaborazione del frame (SIFS) a livello di 10us;
  • Parametri configurabili per la priorità di accesso al canale: durata RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time, ecc.
  • Quantizzazione del tempo (Time slicing) basata su indirizzo MAC;
  • Larghezza di banda e frequenza facilmente modificabili:
    2MHz per 802.11ah e 10MHz per 802.11p;

Il progetto OpenWifi sviluppa un chip Wi-Fi open source basato su FPGA e SDR

Attualmente, OpenWifi supporta supporto piattaforme SDR basate su FPGA
Xilinx ZC706 con ricevitori Analog Devices FMCOMMS2/3/4, nonché combinazioni (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB e ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. È stato creato un immagine pronta per schede SD basate su ARM Linux. È prevista la supporto per combinazioni ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx Zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 e
Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Il test delle prestazioni della connessione cliente con l'adattatore USB TL-WDN4200 N900 al punto d'accesso basato su openwifi ha consentito di raggiungere una capacità di 30,6 Mbps (TCP) e 38,8 Mbps (UDP) nella trasmissione dei dati dal punto d'accesso al cliente, e di 17,0 Mbps (TCP) e 21,5 Mbps (UDP) nella trasmissione dal cliente al punto d'accesso. Per la gestione possono essere utilizzati strumenti Linux standard, come ifconfig e iwconfig, oltre a un'utilità specializzata, sdrctl, che funziona tramite netlink e consente di gestire il funzionamento dello SDR a livello basso (manipolando i registri, modificando le impostazioni di quantizzazione del tempo, ecc.).

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Tra gli altri progetti open source che sperimentano con lo stack Wi-Fi si può menzionare il progetto Wime, che sviluppa un trasmettitore compatibile con IEEE 802.11 a/g/p basato su GNU Radio e un comune PC. Gli stack wireless open source 802.11 stanno anche sviluppando progetti Ziria Sora e (Microsoft Research Software Radio). (Microsoft Research Software Radio).

Il progetto OpenWifi sviluppa un chip Wi-Fi open source basato su FPGA e SDR

Fonte: opennet.ru

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