OpenWifi na proyekto sa pagpapatupad ng isang bukas na Wi-Fi chip batay sa FPGA at SDR

Sa huling kumperensya ng FOSDEM 2020 ipinakita proyekto openwifi, pagbuo ng unang bukas na pagpapatupad ng buong Wi-Fi 802.11a/g/n stack, ang hugis ng signal at modulasyon kung saan tinukoy sa software (SDR, Software Defined Radio). Binibigyang-daan ka ng OpenWifi na lumikha ng ganap na kontroladong pagpapatupad ng lahat ng bahagi ng isang wireless device, kabilang ang mga low-level na layer, na sa mga nakasanayang wireless adapter ay ipinapatupad sa antas ng mga chips na hindi naa-audit. Code mga bahagi ng softwareAt mga diagram at paglalarawan Ang mga bloke ng hardware sa wikang Verilog para sa FPGA ay ipinamamahagi sa ilalim ng lisensya ng AGPLv3.

Ang bahagi ng hardware ng ipinakitang gumaganang prototype ay batay sa Xilinx Zynq FPGA at ang AD9361 universal transceiver (RF). Ginagamit ng OpenWifi ang arkitektura ng SoftMAC, na nagpapahiwatig ng pagpapatupad ng pangunahing 802.11 wireless stack (high-MAC) sa driver side at ang pagkakaroon ng low-MAC layer sa FPGA side. Ang wireless stack ay gumagamit ng mac80211 subsystem na ibinigay ng Linux kernel. Ang pakikipag-ugnayan sa SDR ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang espesyal na driver.

Mga pangunahing tampok:

• Buong suporta para sa 802.11a/g at bahagyang suporta para sa 802.11n MCS 0~7 (PHY rx lang sa ngayon). May mga planong suportahan ang 802.11ax;
• Bandwidth 20MHz at frequency range mula 70 MHz hanggang 6 GHz;
• Mga mode ng pagpapatakbo: Ad hoc (network ng mga device ng kliyente), access point, istasyon at pagsubaybay;
• Pagpapatupad ng link layer protocol sa gilid ng FPGA DCF (Distributed Coordination Function), gamit ang CSMA/CA method. Nagbibigay ng oras ng pagproseso ng frame (SIFS) sa antas 10us;
• Mga parameter ng priyoridad sa pag-access sa channel na nako-configure: RTS/CTS duration, CTS-to-self, SIFS, DIFS, xIFS, slot-time, atbp.
• Paghiwa ng oras (Paghiwa ng oras) batay sa MAC address;
• Madaling mapapalitan ang bandwidth at dalas:
  2MHz para sa 802.11ah at 10MHz para sa 802.11p;

Sa kasalukuyan, nagbibigay ang OpenWifi sinusuportahan Mga platform ng SDR na nakabatay sa FPGA
Xilinx ZC706 na may mga Analog Device na FMCOMMS2/3/4 transceiver, pati na rin ang mga bundle (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB at ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC. Nabuo para sa paglo-load tapos na imahe ARM Linux based SD card. May mga planong suportahan ang ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 at
Xilinx ZCU102 + ADRV9371. Ang halaga ng mga bahaging kasangkot sa unang OpenWifi prototype ay humigit-kumulang 1300 euro, ngunit ang pag-port sa mas murang mga board ay isinasagawa. Halimbawa, ang halaga ng isang solusyon batay sa Mga Analog na Device ADRV9364-Z7020 ay magiging 700 euro, at sa batayan ZYNQ NH7020 - 400 euro.

Ang pagsubok sa pagganap ng pagkonekta sa isang kliyente gamit ang isang TL-WDN4200 N900 USB adapter sa isang OpenWifi-based na access point ay nagbigay-daan sa amin na makamit ang throughput na 30.6Mbps (TCP) at 38.8Mbps (UDP) kapag naglilipat ng data mula sa access point patungo sa kliyente at 17.0Mbps (TCP) at 21.5Mbps (UDP) kapag ipinadala mula sa kliyente patungo sa access point. Para sa pamamahala, maaaring gamitin ang mga karaniwang kagamitan sa Linux, tulad ng ifconfig at iwconfig, pati na rin ang isang dalubhasang utility sdrctl, na gumagana sa pamamagitan ng netlink at nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang pagpapatakbo ng SDR sa mababang antas (manipulahin ang mga rehistro, baguhin ang mga setting ng slice ng oras, atbp.).

Sa iba pang mga bukas na proyekto na nag-eeksperimento sa Wi-Fi stack, maaari naming tandaan ang proyekto WimePagbuo ng IEEE 802.11 a/g/p na sumusunod tagapaghatid batay sa GNU Radio at isang regular na PC. Ang software open 802.11 wireless stack ay gumagawa din ng mga proyekto Ziria и Sora (Microsoft Research Software Radio).

Pinagmulan: opennet.ru