Proiectul OpenWifi cu implementarea unui cip Wi-Fi deschis bazat pe FPGA și SDR

La conferința FOSDEM 2020 la sfârșitul anului 2019. Pe lângă protocoalele ActivityPub și diaspora, Hubzilla se federează în cadrul rețelei prin propriul său protocol proiect OpenWifi, dezvoltând prima implementare deschisă a unui stivă completă Wi-Fi 802.11a/g/n, forma semnalului și modularea fiind definite software (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi permite crearea unei implementări complet controlate a tuturor componentelor dispozitivului wireless, inclusiv straturile de bază, care în adaptoarele wireless obișnuite sunt realizate la nivelul chip-urilor inaccesibile pentru audit. Codul componenților software, dar și pentru scheme și descrieri module hardware în limbajul Verilog pentru FPGA sunt distribuite sub licența AGPLv3.

Componenta hardware a prototipului funcțional prezentat se bazează pe FPGA Xilinx Zynq și transceiver-ul universal (RF) AD9361. OpenWifi utilizează arhitectura SoftMAC, care implică implementarea stivei wireless de bază 802.11 (high-MAC) de partea driverului și existența unui strat low-MAC de partea FPGA. Stiva wireless utilizează subsystem-ul mac80211, furnizat de kernel-ul Linux. Interacțiunea cu SDR se realizează printr-un driver special.

Funcționalități principale:

• Suport complet pentru 802.11a/g și suport parțial pentru 802.11n MCS 0~7 (temporar doar PHY rx). În planuri, suport pentru 802.11ax;
• Lățimea de bandă de 20MHz și intervalul de frecvențe de la 70 MHz până la 6 GHz;
• Moduri de operare: Ad-hoc (rețea de dispozitive client), punct de acces, stație și monitorizare;
• Implementarea protocolului de nivelul canalului pe FPGA DCF (Distributed Coordination Function), utilizând metoda CSMA/CA. Timpul de procesare a cadrelor este asigurat la nivel de 10us;Parametrii configurabili pentru prioritatea accesului la canal: durata RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time etc.Cantonarea timpului (
• Time slicing
• ) bazată pe adresa MAC;Lățimi de bandă și frecvențe ușor modificabile:2MHz pentru 802.11ah și 10MHz pentru 802.11p;
• În prezent, OpenWifi asigură
  platforme SDR bazate pe FPGA

Xilinx ZC706 cu transceivere Analog Devices FMCOMMS2/3/4, precum și combinații (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB și ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Pentru încărcare a fost creat suport pentru imaginea finală
pe carduri SD bazate pe ARM Linux. În planuri, suportul pentru combinații ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 și Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Costul componentelor implicate în primul prototip OpenWifi a fost de aproximativ 1300 de euro, dar se efectuează portarea pe plăci mai ieftine. De exemplu, costul unei soluții bazate pe Analog Devices ADRV9364-Z7020
va fi de 700 de euro, iar pe baza ZYNQ NH7020 – 400 de euro. ZYNQ NH7020 — 400 евро.

Testarea performanței conexiunii clientului cu adaptorul USB TL-WDN4200 N900 la punctul de acces bazat pe OpenWifi a permis atingerea unei lățimi de bandă de 30.6Mbps (TCP) și 38.8Mbps (UDP) la transmiterea datelor de la punctul de acces către client și 17.0Mbps (TCP) și 21.5Mbps (UDP) la transmiterea de la client către punctul de acces. Pentru gestionare pot fi utilizate utilitare standard Linux, cum ar fi ifconfig și iwconfig, precum și utilitarul specializat sdrctl, care funcționează prin netlink și permite gestionarea funcționării SDR la un nivel de bază (manipularea registrelor, schimbarea setărilor de cuantificare a timpului etc.).

Dintre celelalte proiecte open-source care experimentează cu stiva Wi-Fi, se poate menționa proiectul Wime, care dezvoltă un transmițător compatibil cu IEEE 802.11 a/g/p pe baza GNU Radio și a unui PC obișnuit. Stivele wireless open-source 802.11 dezvoltă de asemenea proiectele Ziria Sora și (Microsoft Research Software Radio). La conferința FOSDEM 2020 a fost prezentat proiectul

Sursa: opennet.ro