FPGA жана SDR негизинде ачык Wi-Fi чипти ишке ашыруу менен OpenWifi долбоору

Акыркы FOSDEM 2020 конференциясында сунушталды долбоору openwifi, толук Wi-Fi 802.11a/g/n стекинин биринчи ачык ишке ашырылышын иштеп чыгуу, сигнал формасы жана модуляциясы программалык камсыздоодо (SDR, Software Defined Radio) көрсөтүлгөн. OpenWifi зымсыз түзүлүштүн бардык компоненттеринин, анын ичинде кадимки зымсыз адаптерлерде текшерилбеген микросхемалардын деңгээлинде ишке ашырылган төмөнкү деңгээлдеги катмарлардын толук көзөмөлдөнүүчү ишке ашыруусун түзүүгө мүмкүндүк берет. Code программалык камсыздоо компоненттери, дагы диаграммалар жана сүрөттөмөлөр FPGA үчүн Verilog тилиндеги аппараттык блоктор AGPLv3 лицензиясы боюнча бөлүштүрүлөт.

Көрсөтүлгөн жумушчу прототипинин аппараттык компоненти Xilinx Zynq FPGA жана AD9361 универсалдуу кабыл алгычка (RF) негизделген. OpenWifi SoftMAC архитектурасын колдонот, ал негизги 802.11 зымсыз стектин (жогорку MAC) айдоочу тарабында ишке ашырылышын жана FPGA тарабында төмөн MAC катмарынын болушун билдирет. Зымсыз стек Linux ядросу тарабынан берилген mac80211 подсистемасын колдонот. SDR менен өз ара аракеттенүү атайын айдоочу аркылуу ишке ашырылат.

Негизги өзгөчөлүктөр:

• 802.11a/g үчүн толук колдоо жана 802.11n MCS 0~7 үчүн жарым-жартылай колдоо (азыр гана PHY rx). 802.11ax колдоо пландары бар;
• 20 МГц өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана жыштык диапазону 70 МГцден 6 ГГцге чейин;
• Иштөө режими: ad hoc (кардар аппараттарынын тармагы), кирүү чекити, станция жана мониторинг;
• FPGA тарабында шилтеме катмарынын протоколун ишке ашыруу DCF (Бөлүштүрүлгөн Координация Функциясы), CSMA/CA ыкмасын колдонуу менен. кадр иштетүү убактысын камсыз кылат (SIFS) 10us деңгээлинде;
• Конфигурациялануучу каналга кирүү артыкчылыктарынын параметрлери: RTS/CTS узактыгы, CTS-өзүнө, SIFS, DIFS, xIFS, слот-убакыт ж.б.
• Убакытты бөлүү (Убакыт кесүү) MAC дареги боюнча;
• Оңой өзгөрүлүүчү өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана жыштыгы:
  2ah үчүн 802.11МГц жана 10p үчүн 802.11МГц;

Учурда, OpenWifi камсыз кылат колдоо FPGA негизиндеги SDR платформалары
Xilinx ZC706 аналогдук түзмөктөр менен FMCOMMS2/3/4 трансиверлери, ошондой эле таңгактары (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB жана ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Жүктөө үчүн түзүлгөн аяктаган сүрөт ARM Linux негизиндеги SD карталары. ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 жана колдоо пландары бар
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Биринчи OpenWifi прототипине кирген компоненттердин баасы болжол менен 1300 еврону түзгөн, бирок арзаныраак такталарга көчүрүү иштери жүрүп жатат. Мисалы, негизинде чечим наркы Аналогдук түзмөктөр ADRV9364-Z7020 700 евро болот жана негизинде ZYNQ NH7020 - 400 евро.

Кардарды TL-WDN4200 N900 USB адаптери менен OpenWifi негизиндеги кирүү чекитине туташтыруу натыйжалуулугун текшерүү бизге кирүү чекитинен кардарга маалыматтарды өткөрүп жатканда 30.6 Мбит (TCP) жана 38.8 Мбит (UDP) өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жетишүүгө мүмкүндүк берди. 17.0 Мбит / с (TCP) жана 21.5 Мбит / с (UDP) кардардан кирүү чекитине өткөрүлүүдө. Башкаруу үчүн, ifconfig жана iwconfig сыяктуу стандарттуу Linux утилиталарын, ошондой эле netlink аркылуу иштеген sdrctl адистештирилген утилитасын колдонсо болот жана SDRнин иштешин төмөнкү деңгээлде көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет (регистрлерди манипуляциялоо, убакыт бөлүктөрүнүн орнотууларын өзгөртүү, жана башкалар.).

Wi-Fi стек менен эксперимент башка ачык долбоорлордун арасында, биз долбоорду белгилей кетүү керек WimeIEEE 802.11 a/g/p ылайыктуу иштеп чыгуу өткөргүч GNU радиосуна жана кадимки компьютерге негизделген. Программалык камсыздоону ачык 802.11 зымсыз стектери да долбоорлорду иштеп чыгууда Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Source: opennet.ru