OpenWifi projekts ar atvērtas Wi-Fi mikroshēmas ieviešanu, kuras pamatā ir FPGA un SDR

Pēdējā FOSDEM 2020 konferencē uzrādīts projekts openwifi, izstrādājot pirmo atvērto pilna Wi-Fi 802.11a/g/n steka ieviešanu, kuras signāla forma un modulācija ir noteikta programmatūrā (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi ļauj izveidot pilnībā kontrolētu visu bezvadu ierīces komponentu ieviešanu, ieskaitot zema līmeņa slāņus, kas parastajos bezvadu adapteros ir ieviesti tādu mikroshēmu līmenī, kuras nav auditējamas. Kods programmatūras komponentiun diagrammas un apraksti aparatūras bloki Verilog valodā FPGA tiek izplatīti saskaņā ar AGPLv3 licenci.

Demonstrētā darba prototipa aparatūras komponents ir balstīts uz Xilinx Zynq FPGA un AD9361 universālo raiduztvērēju (RF). OpenWifi izmanto SoftMAC arhitektūru, kas nozīmē galvenā 802.11 bezvadu steka (high-MAC) ieviešanu draivera pusē un zema MAC slāņa klātbūtni FPGA pusē. Bezvadu kaudze izmanto mac80211 apakšsistēmu, ko nodrošina Linux kodols. Mijiedarbība ar SDR tiek veikta, izmantojot īpašu draiveri.

Galvenās iezīmes:

• Pilns 802.11a/g atbalsts un daļējs 802.11n MCS 0~7 atbalsts (pagaidām tikai PHY rx). Ir plānots atbalstīt 802.11ax;
• Joslas platums 20 MHz un frekvenču diapazons no 70 MHz līdz 6 GHz;
• Darbības režīmi: Ad hoc (klienta ierīču tīkls), piekļuves punkts, stacija un uzraudzība;
• Saites slāņa protokola ieviešana FPGA pusē DCF (Distributed Coordination Function), izmantojot CSMA/CA metodi. Nodrošina kadru apstrādes laiku (SIFS) 10us līmenī;
• Konfigurējami kanāla piekļuves prioritātes parametri: RTS/CTS ilgums, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time utt.
• Laika griešana (Laika griešana) pamatojoties uz MAC adresi;
• Viegli maināms joslas platums un frekvence:
  2MHz 802.11ah un 10MHz 802.11p;

Pašlaik OpenWifi nodrošina atbalstīt Uz FPGA balstītas SDR platformas
Xilinx ZC706 ar analogajām ierīcēm FMCOMMS2/3/4 raiduztvērēji, kā arī komplekti (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB un ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Veidots iekraušanai pabeigts attēls ARM Linux balstītas SD kartes. Ir plānots atbalstīt ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 un
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Pirmajā OpenWifi prototipā iesaistīto komponentu izmaksas bija aptuveni 1300 eiro, taču notiek pārnešana uz lētākām platēm. Piemēram, risinājuma izmaksas, pamatojoties uz Analogās ierīces ADRV9364-Z7020 būs 700 eiro, un uz pamata ZYNQ NH7020 - 400 eiro.

Klienta, izmantojot TL-WDN4200 N900 USB adapteri, savienojuma ar OpenWifi piekļuves punktu veiktspējas pārbaude ļāva mums sasniegt 30.6 Mbps (TCP) un 38.8 Mbps (UDP) caurlaidspēju, pārsūtot datus no piekļuves punkta uz klientu un 17.0 Mbps (TCP) un 21.5 Mbps (UDP), pārsūtot no klienta uz piekļuves punktu. Pārvaldībai var izmantot standarta Linux utilītas, piemēram, ifconfig un iwconfig, kā arī specializētu utilītu sdrctl, kas darbojas caur netlink un ļauj kontrolēt SDR darbību zemā līmenī (manipulēt ar reģistriem, mainīt laika slāņa iestatījumus, utt.).

Starp citiem atvērtiem projektiem, kas eksperimentē ar Wi-Fi steku, mēs varam atzīmēt projektu WimeTiek izstrādāta saderība ar IEEE 802.11 a/g/p raidītājs pamatojoties uz GNU Radio un parasto datoru. Programmatūras atvērtās 802.11 bezvadu skursteņi arī izstrādā projektus Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Avots: opennet.ru