OpenWifi პროექტი ღია Wi-Fi ჩიპის განხორციელებით FPGA და SDR-ზე დაფუძნებული

ბოლო FOSDEM 2020 კონფერენციაზე წარმოდგენილია პროექტი openwifi, სრული Wi-Fi 802.11a/g/n სტეკის პირველი ღია განხორციელების შემუშავება, სიგნალის ფორმა და მოდულაცია, რომელშიც მითითებულია პროგრამულ უზრუნველყოფაში (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi საშუალებას გაძლევთ შექმნათ უკაბელო მოწყობილობის ყველა კომპონენტის სრულად კონტროლირებადი იმპლემენტაცია, მათ შორის დაბალი დონის ფენები, რომლებიც ჩვეულებრივ უკაბელო გადამყვანებში დანერგილია ჩიპების დონეზე, რომლებიც არ არის აუდიტორული. კოდი პროგრამული კომპონენტებიდა დიაგრამები და აღწერილობები ტექნიკის ბლოკები Verilog ენაზე FPGA-სთვის ნაწილდება AGPLv3 ლიცენზიით.

დემონსტრირებული სამუშაო პროტოტიპის აპარატურის კომპონენტი ეფუძნება Xilinx Zynq FPGA-ს და AD9361 უნივერსალურ გადამცემს (RF). OpenWifi იყენებს SoftMAC არქიტექტურას, რაც გულისხმობს ძირითადი 802.11 უკაბელო სტეკის (high-MAC) განხორციელებას დრაივერის მხარეს და დაბალი MAC ფენის არსებობას FPGA მხარეს. უკაბელო დასტა იყენებს mac80211 ქვესისტემას, რომელიც მოწოდებულია Linux-ის ბირთვით. SDR-თან ურთიერთქმედება ხორციელდება სპეციალური დრაივერის მეშვეობით.

ძირითადი მახასიათებლები:

• სრული მხარდაჭერა 802.11a/g-ისთვის და ნაწილობრივი მხარდაჭერა 802.11n MCS 0~7-ისთვის (ამჟამად მხოლოდ PHY rx). იგეგმება 802.11ax-ის მხარდაჭერა;
• გამტარუნარიანობა 20 MHz და სიხშირის დიაპაზონი 70 MHz-დან 6 GHz-მდე;
• ოპერაციული რეჟიმები: Ad hoc (კლიენტის მოწყობილობების ქსელი), წვდომის წერტილი, სადგური და მონიტორინგი;
• ბმული ფენის პროტოკოლის დანერგვა FPGA მხარეს DCF (განაწილებული კოორდინაციის ფუნქცია), CSMA/CA მეთოდის გამოყენებით. უზრუნველყოფს ჩარჩოს დამუშავების დროს (SIFS) მე-10 საფეხურზე;
• არხზე წვდომის პრიორიტეტული პარამეტრების კონფიგურირებადი: RTS/CTS ხანგრძლივობა, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time და ა.შ.
• დროის გაჭრა (დროის გაჭრა) MAC მისამართზე დაყრდნობით;
• ადვილად ცვალებადი გამტარობა და სიხშირე:
  2MHz 802.11ah-სთვის და 10MHz 802.11p-სთვის;

ამჟამად OpenWifi უზრუნველყოფს მხარს ვუჭერთ FPGA-ზე დაფუძნებული SDR პლატფორმები
Xilinx ZC706 ანალოგური მოწყობილობებით FMCOMMS2/3/4 გადამცემებით, ასევე ჩალიჩებით (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB და ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. ჩამოყალიბებულია დატვირთვისთვის დასრულებული სურათი ARM Linux დაფუძნებული SD ბარათები. არსებობს ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 და
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. პირველი OpenWifi პროტოტიპში ჩართული კომპონენტების ღირებულება დაახლოებით 1300 ევრო იყო, მაგრამ მიმდინარეობს უფრო იაფ დაფებზე პორტირება. მაგალითად, გადაწყვეტის ღირებულება ეფუძნება ანალოგური მოწყობილობები ADRV9364-Z7020 იქნება 700 ევრო და საფუძვლად ZYNQ NH7020 - 400 ევრო.

კლიენტის TL-WDN4200 N900 USB ადაპტერთან დაკავშირების მუშაობის ტესტირებამ OpenWifi-ზე დაფუძნებულ წვდომის წერტილზე მოგვცა საშუალება მივაღწიოთ გამტარუნარიანობას 30.6 Mbps (TCP) და 38.8 Mbps (UDP) მონაცემთა გადაცემისას წვდომის წერტილიდან კლიენტზე და 17.0 Mbps (TCP) და 21.5 Mbps (UDP) კლიენტიდან წვდომის წერტილამდე გადაცემისას. მენეჯმენტისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას Linux-ის სტანდარტული პროგრამები, როგორიცაა ifconfig და iwconfig, ასევე სპეციალიზებული უტილიტა sdrctl, რომელიც მუშაობს netlink-ის საშუალებით და გაძლევთ საშუალებას აკონტროლოთ SDR-ის მოქმედება დაბალ დონეზე (რეგისტრატების მანიპულირება, დროის მონაკვეთის პარამეტრების შეცვლა, და ა.შ.).

სხვა ღია პროექტებს შორის, რომლებიც ექსპერიმენტებს ატარებენ Wi-Fi სტეკზე, შეგვიძლია აღვნიშნოთ პროექტი ვაიმევითარდება IEEE 802.11 a/g/p თავსებადი გადამცემი დაფუძნებული GNU რადიოზე და ჩვეულებრივ კომპიუტერზე. პროგრამული უზრუნველყოფის ღია 802.11 უკაბელო სტეკები ასევე ავითარებენ პროექტებს ზირია и Sora (Microsoft Research Software Radio).

წყარო: opennet.ru