„OpenWifi“ projektas, kuriame įdiegtas atviras „Wi-Fi“ lustas, pagrįstas FPGA ir SDR

Paskutinėje FOSDEM 2020 konferencijoje pateiktas projektas „OpenWifi“, kuriant pirmąjį atvirą pilno Wi-Fi 802.11a/g/n steką, kurio signalo forma ir moduliacija yra nurodyta programinėje įrangoje (SDR, Software Defined Radio). „OpenWifi“ leidžia sukurti visiškai kontroliuojamą visų belaidžio įrenginio komponentų įgyvendinimą, įskaitant žemo lygio sluoksnius, kurie įprastuose belaidžiuose adapteriuose yra įdiegti lustų, kurie nėra tikrinami, lygiu. Kodas programinės įrangos komponentaiIr diagramos ir aprašymai aparatūros blokai Verilog kalba, skirti FPGA, platinami pagal AGPLv3 licenciją.

Demonstruoto veikiančio prototipo aparatinės įrangos komponentas yra pagrįstas Xilinx Zynq FPGA ir AD9361 universaliu siųstuvu-imtuvu (RF). „OpenWifi“ naudoja SoftMAC architektūrą, kuri reiškia pagrindinio 802.11 belaidžio tinklo (high-MAC) įdiegimą tvarkyklės pusėje ir žemo MAC sluoksnio buvimą FPGA pusėje. Belaidis kaminas naudoja „Mac80211“ posistemį, kurį teikia „Linux“ branduolys. Sąveika su SDR vykdoma per specialų tvarkyklę.

Pagrindinės savybės:

• Visiškas 802.11a/g palaikymas ir dalinis 802.11n MCS 0~7 palaikymas (kol kas tik PHY rx). Planuojama palaikyti 802.11ax;
• Pralaidumas 20MHz ir dažnių diapazonas nuo 70 MHz iki 6 GHz;
• Veikimo režimai: Ad hoc (kliento įrenginių tinklas), prieigos taškas, stotis ir stebėjimas;
• Nuorodų sluoksnio protokolo įgyvendinimas FPGA pusėje DCF (Paskirstytoji koordinavimo funkcija), naudojant CSMA/CA metodą. Suteikia kadrų apdorojimo laiką (SIFS) 10us lygyje;
• Konfigūruojami kanalo prieigos prioriteto parametrai: RTS/CTS trukmė, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, lizdo laikas ir kt.
• Laiko pjaustymas (Laiko pjaustymas) pagal MAC adresą;
• Lengvai keičiamas pralaidumas ir dažnis:
  2MHz 802.11ah ir 10MHz 802.11p;

Šiuo metu OpenWifi teikia parama FPGA pagrįstos SDR platformos
Xilinx ZC706 su analoginiais įrenginiais FMCOMMS2/3/4 siųstuvai-imtuvai, taip pat paketai (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB ir ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Suformuotas pakrovimui baigtas vaizdas ARM Linux pagrindu veikiančios SD kortelės. Planuojama palaikyti ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 ir
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Pirmajame OpenWifi prototipe dalyvaujančių komponentų kaina siekė apie 1300 eurų, tačiau vyksta perkėlimas į pigesnes plokštes. Pavyzdžiui, sprendimo kaina, pagrįsta Analoginiai įrenginiai ADRV9364-Z7020 bus 700 eurų, o pagrindu ZYNQ NH7020 - 400 eurai.

Kliento su USB adapteriu TL-WDN4200 N900 prijungimo prie OpenWifi pagrindu veikiančio prieigos taško našumo patikrinimas leido pasiekti 30.6 Mbps (TCP) ir 38.8 Mbps (UDP) pralaidumą perduodant duomenis iš prieigos taško į klientą ir 17.0 Mbps (TCP) ir 21.5 Mbps (UDP), kai perduodama iš kliento į prieigos tašką. Valdymui gali būti naudojamos standartinės „Linux“ paslaugos, tokios kaip ifconfig ir iwconfig, taip pat specializuota programa „sdrctl“, kuri veikia per „netlink“ ir leidžia valdyti SDR veikimą žemu lygiu (manipuliuoti registrais, keisti laiko pjūvio nustatymus, ir tt).

Tarp kitų atvirų projektų, eksperimentuojančių su „Wi-Fi“ kaminu, galime atkreipti dėmesį į projektą WimeKuriamas suderinamas su IEEE 802.11 a/g/p siųstuvas paremtas GNU radijas ir įprastu kompiuteriu. Programinės įrangos atviros 802.11 belaidžio ryšio kamino taip pat plėtojami projektai Ziria и sora („Microsoft Research Software Radio“).

Šaltinis: opennet.ru