OpenWifi-project met de implementatie van een open Wi-Fi-chip op basis van FPGA en SDR

Op de laatste FOSDEM 2020-conferentie ingediend project openwifi, waarbij de eerste open implementatie werd ontwikkeld van de volledige Wi-Fi 802.11a/g/n-stack, waarvan de signaalvorm en modulatie is gespecificeerd in software (SDR, Software Defined Radio). Met OpenWifi kunt u een volledig gecontroleerde implementatie creëren van alle componenten van een draadloos apparaat, inclusief lagen op laag niveau, die bij conventionele draadloze adapters worden geïmplementeerd op het niveau van chips die niet controleerbaar zijn. Code softwarecomponentenEn diagrammen en beschrijvingen hardwareblokken in Verilog-taal voor FPGA worden gedistribueerd onder de AGPLv3-licentie.

De hardwarecomponent van het gedemonstreerde werkende prototype is gebaseerd op de Xilinx Zynq FPGA en de AD9361 universele transceiver (RF). OpenWifi maakt gebruik van de SoftMAC-architectuur, wat de implementatie impliceert van de belangrijkste 802.11 draadloze stack (high-MAC) aan de driverzijde en de aanwezigheid van een low-MAC-laag aan de FPGA-zijde. De draadloze stack maakt gebruik van het mac80211-subsysteem dat door de Linux-kernel wordt geleverd. Interactie met SDR wordt uitgevoerd via een speciale driver.

Belangrijkste kenmerken:

• Volledige ondersteuning voor 802.11a/g en gedeeltelijke ondersteuning voor 802.11n MCS 0~7 (voorlopig alleen PHY rx). Er zijn plannen om 802.11ax te ondersteunen;
• Bandbreedte 20 MHz en frequentiebereik van 70 MHz tot 6 GHz;
• Bedrijfsmodi: Ad-hoc (netwerk van clientapparaten), toegangspunt, station en monitoring;
• Implementatie van het linklaagprotocol aan de FPGA-kant DCF (Gedistribueerde coördinatiefunctie), waarbij gebruik wordt gemaakt van de CSMA/CA-methode. Biedt frameverwerkingstijd (SIFS) op niveau 10us;
• Configureerbare prioriteitsparameters voor kanaaltoegang: RTS/CTS-duur, CTS-naar-zelf, SIFS, DIFS, xIFS, slottijd, enz.
• Tijdsnijden (Tijd snijden) gebaseerd op MAC-adres;
• Gemakkelijk veranderbare bandbreedte en frequentie:
  2 MHz voor 802.11ah en 10 MHz voor 802.11p;

Momenteel biedt OpenWifi dit ondersteunen FPGA-gebaseerde SDR-platforms
Xilinx ZC706 met Analog Devices FMCOMMS2/3/4 transceivers, evenals bundels (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB en ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Gevormd om te laden afgewerkt beeld Op ARM Linux gebaseerde SD-kaarten. Er zijn plannen om ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 en
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. De kosten van de componenten die bij het eerste OpenWifi-prototype betrokken waren, bedroegen ongeveer 1300 euro, maar de portering naar goedkopere borden is onderweg. Bijvoorbeeld de kosten van een oplossing op basis van Analoge apparaten ADRV9364-Z7020 wordt 700 euro, en op basis ZYNQNH7020 - 400 euro.

Door de prestaties te testen van het aansluiten van een client met een TL-WDN4200 N900 USB-adapter op een op OpenWifi gebaseerd toegangspunt, konden we een doorvoersnelheid van 30.6 Mbps (TCP) en 38.8 Mbps (UDP) bereiken bij het overbrengen van gegevens van het toegangspunt naar de client en 17.0 Mbps (TCP) en 21.5 Mbps (UDP) bij overdracht van de client naar het toegangspunt. Voor het beheer kunnen standaard Linux-hulpprogramma's worden gebruikt, zoals ifconfig en iwconfig, evenals een gespecialiseerd hulpprogramma sdrctl, dat werkt via netlink en waarmee u de werking van SDR op een laag niveau kunt regelen (registers manipuleren, time slice-instellingen wijzigen, enz.).

Naast andere open projecten waarin wordt geëxperimenteerd met de Wi-Fi-stack, kunnen we het project noteren WimOntwikkelen van IEEE 802.11 a/g/p-compatibel zender gebaseerd op GNU Radio en een gewone pc. Software open 802.11 draadloze stacks ontwikkelen ook projecten Ziri и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Bron: opennet.ru