Projekt OpenWifi s implementáciou otvoreného Wi-Fi čipu na báze FPGA a SDR

Na poslednej konferencii FOSDEM 2020 predložené projekt openwifi, vyvíja prvú otvorenú implementáciu úplného zásobníka Wi-Fi 802.11a/g/n, ktorého tvar signálu a modulácia sú špecifikované v softvéri (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi umožňuje vytvoriť plne riadenú implementáciu všetkých komponentov bezdrôtového zariadenia, vrátane nízkoúrovňových vrstiev, ktoré sú v bežných bezdrôtových adaptéroch implementované na úrovni čipov, ktoré nie sú auditovateľné. kód softvérové ​​komponentya diagramy a popisy hardvérové ​​bloky v jazyku Verilog pre FPGA sú distribuované pod licenciou AGPLv3.

Hardvérový komponent demonštrovaného funkčného prototypu je založený na Xilinx Zynq FPGA a AD9361 univerzálnom transceiveri (RF). OpenWifi využíva architektúru SoftMAC, čo znamená implementáciu hlavného bezdrôtového zásobníka 802.11 (high-MAC) na strane ovládača a prítomnosť vrstvy low-MAC na strane FPGA. Bezdrôtový zásobník používa subsystém mac80211 poskytovaný jadrom Linuxu. Interakcia s SDR sa vykonáva prostredníctvom špeciálneho ovládača.

Kľúčové vlastnosti:

• Plná podpora pre 802.11a/g a čiastočná podpora pre 802.11n MCS 0~7 (zatiaľ len PHY rx). Existujú plány na podporu 802.11ax;
• Šírka pásma 20 MHz a frekvenčný rozsah od 70 MHz do 6 GHz;
• Prevádzkové režimy: Ad hoc (sieť klientských zariadení), prístupový bod, stanica a monitorovanie;
• Implementácia protokolu linkovej vrstvy na strane FPGA DCF (Distributed Coordination Function), s použitím metódy CSMA/CA. Poskytuje čas spracovania rámca (SIFS) na úrovni 10us;
• Konfigurovateľné parametre priority prístupu ku kanálu: trvanie RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, čas slotu atď.
• Časové krájanie (Krájanie času) na základe MAC adresy;
• Ľahko meniteľná šírka pásma a frekvencia:
  2 MHz pre 802.11ah a 10 MHz pre 802.11p;

V súčasnosti poskytuje OpenWifi podpora Platformy SDR založené na FPGA
Xilinx ZC706 s analógovými zariadeniami FMCOMMS2/3/4 transceivery, ako aj zväzky (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB a ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Vytvorené na nakladanie hotový obrázok SD karty založené na ARM Linuxe. Plánuje sa podpora ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 a
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Náklady na komponenty zahrnuté v prvom prototype OpenWifi boli približne 1300 eur, ale prebieha prenos na lacnejšie dosky. Napríklad náklady na riešenie založené na Analógové zariadenia ADRV9364-Z7020 bude 700 eur, a to na zákl ZYNQ NH7020 - 400 eur.

Testovanie výkonu pripojenia klienta pomocou USB adaptéra TL-WDN4200 N900 k prístupovému bodu založenému na OpenWifi nám umožnilo dosiahnuť priepustnosť 30.6 Mbps (TCP) a 38.8 Mbps (UDP) pri prenose dát z prístupového bodu ku klientovi a 17.0 Mbps (TCP) a 21.5 Mbps (UDP) pri prenose z klienta do prístupového bodu. Na správu možno použiť štandardné linuxové utility ako ifconfig a iwconfig, ako aj špecializovanú utilitu sdrctl, ktorá funguje cez netlink a umožňuje riadiť prevádzku SDR na nízkej úrovni (manipulovať s registrami, meniť nastavenia časového úseku, atď.).

Medzi ďalšími otvorenými projektmi, ktoré experimentujú so zásobníkom Wi-Fi, môžeme zaznamenať projekt WimeVývoj v súlade s IEEE 802.11 a/g/p vysielač založené na GNU Radio a bežnom PC. Softvérové ​​otvorené 802.11 bezdrôtové stohy tiež vyvíjajú projekty Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Zdroj: opennet.ru