OpenWifi 項目,基於 FPGA 和 SDR 實現開放式 Wi-Fi 晶片

在上屆 FOSDEM 2020 會議上 提出了 項目 無線網絡,開發第一個完整 Wi-Fi 802.11a/g/n 堆疊的開放實施,其中的訊號形狀和調製在軟體(SDR,軟體定義無線電)中指定。 OpenWifi 可讓您建立無線設備所有元件的完全受控實現,包括低階層,在傳統無線適配器中,低階層是在不可稽核的晶片層級實現的。 程式碼 軟體元件圖表和描述 用於 FPGA 的 Verilog 語言的硬體模組根據 AGPLv3 授權進行分發。

演示的工作原型的硬體組件基於 Xilinx Zynq FPGA 和 AD9361 通用收發器 (RF)。 OpenWifi 使用 SoftMAC 架構,這意味著在驅動程式端實現主要 802.11 無線堆疊(high-MAC),並在 FPGA 端存在 low-MAC 層。 無線堆疊使用 Linux 核心提供的 mac80211 子系統。 與SDR的互動是透過特殊的驅動程式進行的。

OpenWifi 項目,基於 FPGA 和 SDR 實現開放式 Wi-Fi 晶片

主要特點:

  • 完全支援 802.11a/g,部分支援 802.11n MCS 0~7(目前僅支援 PHY rx)。 有計劃支援802.11ax;
  • 頻寬 20MHz,頻率範圍 70 MHz 至 6 GHz;
  • 操作模式: 特別指定 (客戶端設備網路)、存取點、站和監控;
  • FPGA端鏈路層協定的實現 直流碳纖維 (分散式協調功能),採用CSMA/CA方法。 提供幀處理時間(SIFS) 電平為 10us;
  • 可設定的通道存取優先權參數:RTS/CTS持續時間、CTS-to-self、SIFS、DIFS、xIFS、時隙等。
  • 時間切片(時間切片)基於MAC位址;
  • 輕鬆更改頻寬和頻率:
    2ah 為 802.11MHz,10p 為 802.11MHz;

OpenWifi 項目,基於 FPGA 和 SDR 實現開放式 Wi-Fi 晶片

目前,OpenWifi 提供 支持 基於 FPGA 的 SDR 平台
Xilinx ZC706 配備 Analog Devices FMCOMMS2/3/4 收發器,以及組合包 (FPGA + RF) ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB 和 ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-FMC。 成型用於裝載 成品圖 基於 ARM Linux 的 SD 卡。 計畫支援 ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB、Xilinx zed + FMCOMMS2/3/4、Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2/3/4 和
賽靈思 ZCU102 + ADRV9371。 第一個 OpenWifi 原型所涉及的組件成本約為 1300 歐元,但正在移植到更便宜的主機板上。 例如,基於的解決方案的成本 模擬器件 ADRV9364-Z7020 將為 700 歐元,並在此基礎上 ZYNQ NH7020 - 400 歐元。

透過測試使用TL-WDN4200 N900 USB 轉接器將用戶端連接到基於OpenWifi 的存取點的效能,我們可以在從存取點傳輸資料到客戶端時實現30.6Mbps (TCP) 和38.8Mbps (UDP) 的吞吐量,並且從客戶端傳輸到存取點時為 17.0Mbps (TCP) 和 21.5Mbps (UDP)。 對於管理,可以使用標準 Linux 實用程序,例如 ifconfig 和 iwconfig,以及專用實用程式 sdrctl,它透過 netlink 工作,並允許您在低層級控制 SDR 的操作(操作暫存器、更改時間片設定、 ETC。)。

在其他嘗試 Wi-Fi 堆疊的開放項目中,我們可以注意到該項目 維姆開發符合 IEEE 802.11 a/g/p 標準的產品 發射機 基於 GNU Radio 和普通 PC。 軟體開放 802.11 無線堆疊也在開發項目 齊裡亞 и (微軟研究軟體無線電)。

OpenWifi 項目,基於 FPGA 和 SDR 實現開放式 Wi-Fi 晶片

來源: opennet.ru

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