Projekti OpenWifi me implementimin e një çipi Wi-Fi të hapur në bazë të FPGA dhe SDR

Në konferencën e kaluar FOSDEM 2020 u paraqit projekt OpenWifi, që zhvillon implementimin e parë të hapur të një staku të plotë Wi-Fi 802.11a/g/n, forma e sinjalit dhe modulimi i të cilit përcaktohet me program (SDR, Software Defined Radio). OpenWifi lejon krijimin e një implementimi plotësisht të kontrolluar të të gjitha componenteve të pajisjes wireless, duke përfshirë shtresat e ulta, të cilat në adaptorët wireless standard zakonisht realizohen në nivelin e çipave të pa auditueshëm. Kodi i komponenteve të programit, si dhe schema dhe përshkrime të blloqeve të pajisjeve në gjuhën Verilog për FPGA shpërndahen nën licencën AGPLv3.

Pjesa harduerike e prototipit funksional të demonstruar bazohet në FPGA Xilinx Zynq dhe transmetuesin universale (RF) AD9361. OpenWifi përdor arkitekturën SoftMAC, e cila nënkupton implementimin e stakut kryesor wireless 802.11 (high-MAC) në anën e drejtueseve dhe praninë e shtresës low-MAC në anën e FPGA. Si një stak wireless përdoret nën-sistemi mac80211, i ofruar nga bërthama e Linux. Ndërveprimi me SDR realizohet përmes një drejtuese të veçantë.

Karakteristikat kryesore:

• Mbështetje e plotë për 802.11a/g dhe mbështetje të pjesshme për 802.11n MCS 0~7 (deri tani vetëm PHY rx). Në planet është mbështetje për 802.11ax;
• Gjerësia e brezit 20MHz dhe diapazoni i frekuencave nga 70 MHz deri në 6 GHz;
• Modet e funksionimit: Ad-hoc (rrjet nga pajisjet klient), pikë qasje, stacion dhe monitorim;
• Implementimi në anën e FPGA i protokolit të nivelit të kanalit DCF (Distributed Coordination Function), që përdor metodën CSMA/CA. Sigurohet koha e përpunimit të çarjes (SIFS) në nivelin 10us;
• Parametrat e avancueshmërisë për qasjen në kanal: kohëzgjatja RTS/CTS, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, koha e slotit etj.
• Kvantizimi i kohës (Time slicing) bazuar në adresën MAC;
• Gjerësia e brezit dhe frekuencat e lehta për t'u ndryshuar:
  2MHz për 802.11ah dhe 10MHz për 802.11p;

Aktualisht, në OpenWifi është e siguruar поддержка platforma SDR mbi bazën e FPGA
Xilinx ZC706 me transmetues Analog Devices FMCOMMS2/3/4, si dhe kombinime (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB dhe ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Për ngarkimin është formuar një pamje e gatshme e kartës SD mbi bazën e ARM Linux. Në planet është mbështetje për kombinimet ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 dhe
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Kostoja e komponentëve të angazhuar në prototipin e parë OpenWifi arriti rreth 1300 euro, por është duke u realizuar portimi në panele më të lira. Për shembull, kostoja e zgjidhjes mbi bazën e Analog Devices ADRV9364-Z7020 do të jetë 700 euro, dhe bazuar në ZYNQ NH7020 — 400 euro.

Testimi i performancës së lidhjes së klientit me adaptorin USB TL-WDN4200 N900 në pikën e qasjes me OpenWifi arriti një kapacitet prej 30.6Mbps (TCP) dhe 38.8Mbps (UDP) për transferimin e të dhënave nga pika e qasjes te klienti dhe 17.0Mbps (TCP) dhe 21.5Mbps (UDP) për transferimin nga klienti te pika e qasjes. Për menaxhim mund të përdoren utilitetet standarde të Linux, si ifconfig dhe iwconfig, si dhe utiliteti i specializuar sdrctl, i cili funksionon përmes netlink dhe lejon menaxhimin në nivele të ulta të SDR (manipulimin e regjistrave, ndryshimin e konfigurimeve të kvantizimit të kohës, etj.).

Nga projektet e tjera të hapura që eksperimentohet me stek Wi-Fi, mund të përmendet projekti Wime, i cili zhvillon një transmetues të pajtueshëm me IEEE 802.11 a/g/p të bazuar në GNU Radio dhe një PC standard. Staket wireless të hapur softuerike 802.11 gjithashtu zhvillojnë projekte Ziria Sora dhe (Microsoft Research Software Radio). Në konferencën e mbajtur FOSDEM 2020, u paraqit projekti

Burimi: opennet.ru