OpenWifi, et open source-prosjekt for implementering av wifi basert på FPGA og SDR

David Y. Naranjo

4 minutter

åpen wifi

Under FOSDEM 2020-konferansen ble den avduket den første open source utviklingen av OpenWifi "Wi-Fi 802.11 a / g / n" Full stack bølgeform og modulering definert av programmering (SDR, Software Defined Radio) og FPGA.

Det interessante med prosjektet åpen wifi er at lar deg lage en fullt Linux-kompatibel implementering og som styrer alle komponentene til en trådløs enhet, inkludert lavnivålag i konvensjonelle trådløse adaptere implementert på nivå med sjetonger som ikke er tilgjengelige for revisjon. Koden til programvarekomponentene, i tillegg til kretsene og beskrivelsene av maskinvareblokkene i Verilog for FPGA-språk, distribueres under AGPLv3-lisensen.

åpen wifi bruker SoftMAC-arkitekturen, som innebærer implementering av den viktigste 802.11 trådløse stakken på kontrollersiden og tilstedeværelsen av et lavt MAC-lag på FPGA-siden. Delsystemet mac80211 levert av Linux-kjernen brukes som den trådløse stakken, mens interaksjonen med SDR skjer gjennom en spesiell kontroller.

Maskinvarekomponenten i den funksjonelle prototypen bevist er basert på Xilinx Zynq FPGA og AD9361 Universal Transceiver (RF).

Av hovedegenskapene av OpenWifi

  • Full støtte for 802.11a / g og delvis støtte for 802.11n MCS 0 ~ 7 (foreløpig bare PHY rx). Planer støtter 802.11ax
  • 20 MHz båndbredde og 70 MHz til 6 GHz frekvensområde
  • Driftsmodi: Ad-hoc (klientenhetsnettverk), tilgangspunkt, stasjon og overvåking
  • FPGA-implementeringen av DCF-protokollen (Distribuert koordineringsfunksjon) ved bruk av CSMA / CA-metoden. Gir Frame Processing Time (SIFS) på 10us
  • Kanal tilgang prioritet konfigurerbare parametere: RTS / CTS, CTS til seg selv, SIFS, DIFS, xIFS, spaltid, etc.
  • Etter tidsintervall basert på MAC-adresser
  • Enkel modifiserbar båndbredde og frekvens: 2MHz for 802.11ah og 10MHz for 802.11p
  • OpenWifi støtter for tiden Xilinx ZC706 FPGA SDR-plattformer med FMCOMMS2 / 3/4 transceivere fra analoge enheter, samt ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB og ADRV9361Z7035 SOM + ADRVCR (FPGA + RF) -pakker.

For administrasjonen, standard Linux-verktøy som ifconfig og iwconfig kan brukesi tillegg til et spesialisert sdrctl-verktøy som fungerer gjennom netlink og lar deg administrere SDR på et lavt nivå (manipulere registre, endre tidssnitterinnstillinger osv.).

Blant andre åpne prosjekter som eksperimenterer med Wi-Fi-stakken, kan vi nevne Wime-prosjektet, som utvikler en IEEE 802.11 a / g / p-kompatibel sender basert på GNU Radio og en vanlig PC.

I tillegg til 802.11 åpne trådløse programvarestabler utvikles også Ziria og Sora (Microsoft Research Software Radio).

Under ytelsestester, fra dataene som er innhentet når du kobler en klient med en TL-WDN4200 N900 USB-adapter til et tilgangspunkt basert på OpenWifi, lov til å oppnå en gjennomstrømning på 30.6 Mbps (TCP) og 38.8 Mbps (UDP) når du overfører data fra et tilgangspunkt til en klient og 17.0 Mbps (TCP) og 21.5 Mbps (UDP) når du overfører fra en klient til et tilgangspunkt.

Her er en demo av en telefon som kobler til tilgangspunktet som kjører OpenWifi.

Komponentene involvert i den første prototypen av OpenWifi koster rundt 1300 euro, men de overføres til billigere plater. For eksempel vil kostnaden for en løsning basert på analoge enheter ADRV9364-Z7020 være 700 euro og basert på ZYNQ NH7020 som koster rundt 400 euro.

Lad

Til slutt, for de som er interessert i å vite mer om prosjektet eller laste ned det forberedte bildet av OpenWifi kan få det ved å gå til følgende lenke.

Her kan du finne informasjon om bruk og installasjon av bildet på et SD-kort (bildet er basert på en ARM-versjon av Linux).

Av komponentene som for øyeblikket støtter pakken, er det: ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2 / 3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2 / 3/4 og Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Fuente: https://fosdem.org