FPGA және SDR негізіндегі ашық Wi-Fi чипін енгізумен OpenWifi жобасы

Соңғы FOSDEM 2020 конференциясында ұсынылды жоба openwifi, толық Wi-Fi 802.11a/g/n стекінің бірінші ашық іске асырылуын әзірлеу, сигнал пішіні мен модуляциясы бағдарламалық құралда (SDR, Software Defined Radio) көрсетілген. OpenWifi кәдімгі сымсыз адаптерлерде тексерілмейтін чиптер деңгейінде жүзеге асырылатын төмен деңгейлі қабаттарды қоса алғанда, сымсыз құрылғының барлық құрамдастарының толық басқарылатын іске асырылуын жасауға мүмкіндік береді. Код бағдарламалық қамтамасыз ету компоненттері, және де диаграммалар мен сипаттамалар FPGA үшін Verilog тіліндегі аппараттық блоктар AGPLv3 лицензиясы бойынша таратылады.

Көрсетілген жұмыс прототипінің аппараттық құрамдас бөлігі Xilinx Zynq FPGA және AD9361 әмбебап қабылдағышына (RF) негізделген. OpenWifi SoftMAC архитектурасын пайдаланады, ол драйвер жағында негізгі 802.11 сымсыз стекін (жоғары MAC) іске асыруды және FPGA жағында төмен MAC деңгейінің болуын білдіреді. Сымсыз стек Linux ядросы қамтамасыз ететін mac80211 ішкі жүйесін пайдаланады. SDR-мен өзара әрекеттесу арнайы драйвер арқылы жүзеге асырылады.

Негізгі ерекшеліктері:

• 802.11a/g үшін толық қолдау және 802.11n MCS 0~7 үшін ішінара қолдау (әзірше тек PHY rx). 802.11ax қолдау жоспарлары бар;
• Өткізу жолағы 20 МГц және жиілік диапазоны 70 МГц-тен 6 ГГц-ке дейін;
• Жұмыс режимі: Осы жағдай үшін (клиент құрылғыларының желісі), кіру нүктесі, станция және мониторинг;
• FPGA жағында байланыс деңгейінің протоколын енгізу DCF (Таратылған үйлестіру функциясы), CSMA/CA әдісі арқылы. кадрды өңдеу уақытын қамтамасыз етеді (SIFS) 10us деңгейінде;
• Конфигурацияланатын арнаға қол жеткізу басымдылық параметрлері: RTS/CTS ұзақтығы, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, слот уақыты және т.б.
• Уақытты бөлу (Уақытты кесу) MAC мекенжайы негізінде;
• Оңай өзгеретін өткізу қабілеттілігі мен жиілігі:
  2ah үшін 802.11МГц және 10p үшін 802.11МГц;

Қазіргі уақытта OpenWifi қамтамасыз етеді Қолдау FPGA негізіндегі SDR платформалары
Xilinx ZC706 аналогтық құрылғылары бар FMCOMMS2/3/4 трансиверлері, сондай-ақ бумалар (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB және ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Жүктеу үшін жасалған аяқталған сурет ARM Linux негізіндегі SD карталары. ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 және қолдау көрсету жоспарлары бар.
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Бірінші OpenWifi прототипіне кіретін компоненттердің құны шамамен 1300 еуроны құрады, бірақ арзанырақ тақталарға көшіру жалғасуда. Мысалы, негізделген шешім құны Аналогтық құрылғылар ADRV9364-Z7020 700 еуроны құрайды және негізінде ZYNQ NH7020 - 400 еуро.

OpenWifi негізіндегі кіру нүктесіне TL-WDN4200 N900 USB адаптері бар клиентті қосу өнімділігін тексеру бізге деректерді кіру нүктесінен клиентке және Клиенттен кіру нүктесіне жіберілген кезде 30.6 Мбит/с (TCP) және 38.8 Мбит/с (UDP). Басқару үшін ifconfig және iwconfig сияқты стандартты Linux утилиталарын, сондай-ақ netlink арқылы жұмыс істейтін және SDR жұмысын төмен деңгейде басқаруға мүмкіндік беретін арнайы қызметтік sdrctl пайдалануға болады (регистрлерді өңдеу, уақыт тілімінің параметрлерін өзгерту, т.б.).

Wi-Fi стекімен эксперимент жасайтын басқа ашық жобалардың арасында біз жобаны атап өтуге болады WimeIEEE 802.11 a/g/p стандартына сәйкес әзірленуде таратқыш GNU радиосы мен кәдімгі компьютерге негізделген. Бағдарламалық жасақтаманың ашық 802.11 сымсыз стектері де жобаларды әзірлеуде Зирия и Сора (Microsoft Research Software Radio).

Ақпарат көзі: opennet.ru