Проект OpenWifi со имплементација на отворен Wi-Fi чип базиран на FPGA и SDR

На последната конференција ФОСДЕМ 2020 презентирани Проектот openwifi, развивајќи ја првата отворена имплементација на целосниот стек Wi-Fi 802.11a/g/n, формата и модулацијата на сигналот во која се наведени во софтверот (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi ви овозможува да креирате целосно контролирана имплементација на сите компоненти на безжичниот уред, вклучувајќи ги и слоевите на ниско ниво, кои во конвенционалните безжични адаптери се имплементирани на ниво на чипови кои не се ревидираат. Код софтверски компонентиИ дијаграми и описи хардверските блокови на јазикот Verilog за FPGA се дистрибуираат под лиценцата AGPLv3.

Хардверската компонента на демонстрираниот работен прототип се заснова на Xilinx Zynq FPGA и универзалниот трансивер (RF) AD9361. OpenWifi ја користи архитектурата SoftMAC, што подразбира имплементација на главниот 802.11 безжичен стек (high-MAC) на страната на возачот и присуство на слој со низок MAC на страната FPGA. Безжичниот стек го користи потсистемот mac80211 обезбеден од кернелот Linux. Интеракцијата со SDR се врши преку специјален двигател.

Главни карактеристики:

• Целосна поддршка за 802.11a/g и делумна поддршка за 802.11n MCS 0~7 (засега само PHY rx). Постојат планови за поддршка на 802.11ax;
• Пропусен опсег 20 MHz и фреквентен опсег од 70 MHz до 6 GHz;
• Режими на работа: Ад хок (мрежа на клиентски уреди), пристапна точка, станица и мониторинг;
• Имплементација на протоколот на слојот за врски на страната FPGA DCF (Дистрибуирана координативна функција), користејќи го методот CSMA/CA. Обезбедува време за обработка на рамката (SIFS) на ниво 10ус;
• Прилагодливи приоритетни параметри за пристап до каналот: времетраење на RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, време на слот, итн.
• Сечење на време (Сечење на времето) врз основа на MAC адреса;
• Лесно променливи пропусен опсег и фреквенција:
  2MHz за 802.11ah и 10MHz за 802.11p;

Во моментов, OpenWifi обезбедува поддршка SDR платформи базирани на FPGA
Xilinx ZC706 со аналогни уреди FMCOMMS2/3/4 примопредаватели, како и снопови (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB и ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Формирана за вчитување завршена слика SD-картички базирани на ARM Linux. Има планови за поддршка на ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 и
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Цената на компонентите вклучени во првиот прототип на OpenWifi беше околу 1300 евра, но пренесувањето на поевтините табли е во тек. На пример, цената на решението врз основа на Аналогни уреди ADRV9364-Z7020 ќе изнесува 700 евра, а по основ ZYNQ NH7020 - 400 евра.

Тестирањето на перформансите за поврзување клиент со USB адаптер TL-WDN4200 N900 на пристапна точка базирана на OpenWifi ни овозможи да постигнеме проток од 30.6 Mbps (TCP) и 38.8Mbps (UDP) при пренос на податоци од пристапната точка до клиентот и 17.0Mbps (TCP) и 21.5Mbps (UDP) кога се пренесуваат од клиентот до пристапната точка. За управување, може да се користат стандардни алатки за Linux, како што се ifconfig и iwconfig, како и специјализирана алатка sdrctl, која работи преку netlink и ви овозможува да ја контролирате работата на SDR на ниско ниво (манипулирање со регистри, промена на поставките за временскиот дел, итн.).

Меѓу другите отворени проекти кои експериментираат со стек Wi-Fi, можеме да го забележиме проектот ВимеСе развива во согласност со IEEE 802.11 a/g/p предавател базирано на GNU Radio и обичен компјутер. Софтверот отворен 802.11 безжични стекови исто така развиваат проекти Зирија и Sora (Радио со софтвер за истражување на Мајкрософт).

Извор: opennet.ru