OpenWifi 项目,基于 FPGA 和 SDR 实现开放式 Wi-Fi 芯片

在上届 FOSDEM 2020 会议上 提交 项目 无线网络,开发第一个完整 Wi-Fi 802.11a/g/n 堆栈的开放实施,其中的信号形状和调制在软件(SDR,软件定义无线电)中指定。 OpenWifi 允许您创建无线设备所有组件的完全受控实现,包括低级层,在传统无线适配器中,低级层是在不可审计的芯片级别实现的。 代码 软件组件图表和描述 用于 FPGA 的 Verilog 语言的硬件模块根据 AGPLv3 许可证进行分发。

所展示的工作原型硬件组件基于 Xilinx Zynq FPGA 和 AD9361 通用射频收发器。OpenWifi 采用 SoftMAC 架构,该架构在驱动程序端实现核心 802.11 无线协议栈(高 MAC 层),在 FPGA 端实现低 MAC 层。无线协议栈由 mac80211 内核子系统提供。 Linux与 SDR 的交互是通过一个特殊的驱动程序进行的。

OpenWifi 项目,基于 FPGA 和 SDR 实现开放式 Wi-Fi 芯片

主要特点:

  • 完全支持 802.11a/g,部分支持 802.11n MCS 0~7(目前仅支持 PHY rx)。 有计划支持802.11ax;
  • 带宽 20MHz,频率范围 70 MHz 至 6 GHz;
  • 操作模式: 特别指定 (客户端设备网络)、接入点、站和监控;
  • FPGA端链路层协议的实现 DCF (分布式协调功能),采用CSMA/CA方法。 提供帧处理时间(SIFS) 电平为 10us;
  • 可配置的通道访问优先级参数:RTS/CTS持续时间、CTS-to-self、SIFS、DIFS、xIFS、时隙等。
  • 时间切片(时间切片)基于MAC地址;
  • 轻松更改带宽和频率:
    2ah 为 802.11MHz,10p 为 802.11MHz;

OpenWifi 项目,基于 FPGA 和 SDR 实现开放式 Wi-Fi 芯片

目前,OpenWifi 提供 支持 基于 FPGA 的 SDR 平台
Xilinx ZC706 配备 Analog Devices FMCOMMS2/3/4 收发器,以及捆绑包 (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB 和 ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC。 成型用于装载 成品图 基于 ARM 的 SD 卡 Linux该计划包括支持 ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB、Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4、Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 和
赛灵思 ZCU102 + ADRV9371。 第一个 OpenWifi 原型所涉及的组件成本约为 1300 欧元,但正在移植到更便宜的主板上。 例如,基于的解决方案的成本 模拟器件 ADRV9364-Z7020 将为 700 欧元,并在此基础上 ZYNQ NH7020 - 400 欧元。

使用 TL-WDN4200 N900 USB 适配器测试客户端与基于 OpenWifi 的接入点之间的连接性能,结果显示,从接入点到客户端的数据传输吞吐量为 30.6 Mbps (TCP) 和 38.8 Mbps (UDP),从客户端到接入点的数据传输吞吐量为 17.0 Mbps (TCP) 和 21.5 Mbps (UDP)。可以使用内置实用程序进行管理。 Linux例如 ifconfig 和 iwconfig,以及一个专门的实用程序 sdrctl,它通过 netlink 工作,允许您在底层控制 SDR 操作(操作寄存器、更改时间量化设置等)。

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在其他尝试 Wi-Fi 堆栈的开放项目中,我们可以注意到该项目 维姆开发符合 IEEE 802.11 a/g/p 标准的产品 发射器 基于 GNU Radio 和普通 PC。 软件开放 802.11 无线堆栈也在开发项目 齐里亚 и (微软研究软件无线电)。

OpenWifi 项目,基于 FPGA 和 SDR 实现开放式 Wi-Fi 芯片

来源: opennet.ru

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