OpenWifi, projekt otvoreného zdroja na implementáciu Wi-Fi na základe FPGA a SDR

David Y. Naranjo

4 minút

otvorte wifi

Počas konferencie FOSDEM 2020 to bolo odhalené prvý vývoj open source systému Windows OpenWifi „Wi-Fi 802.11 a / g / n“ Plný priebeh a modulácia, ktorá je definovaná programovaním (SDR, softvérovo definované rádio) a FPGA.

Zaujímavosť projektu openwifi je to vám umožňuje vytvoriť implementáciu plne kompatibilnú s Linuxom a ktorá ovláda všetky komponenty bezdrôtového zariadenia vrátane nízkoúrovňových vrstiev v bežných bezdrôtových adaptéroch implementovaných na úrovni čipov neprístupných pre audit. Kód softvérových komponentov, ako aj obvody a popisy hardvérových blokov v jazyku Verilog pre FPGA sú distribuované pod licenciou AGPLv3.

openwifi používa architektúru SoftMAC, čo znamená implementáciu hlavného bezdrôtového zásobníka 802.11 na strane radiča a prítomnosť nízkej vrstvy MAC na strane FPGA. Ako bezdrôtový zásobník sa používa subsystém mac80211 poskytovaný jadrom Linuxu, zatiaľ čo interakcia s SDR sa deje prostredníctvom špeciálneho radiča.

Hardvérová súčasť funkčného prototypu dokázané je založené na Xilinx Zynq FPGA a AD9361 Universal Transceiver (RF).

Z hlavných charakteristík pomocou OpenWifi

  • Plná podpora pre 802.11a / ga čiastočná podpora pre 802.11n MCS 0 ~ 7 (zatiaľ iba PHY rx). Plány podporujú štandard 802.11ax
  • Šírka pásma 20 MHz a frekvenčný rozsah 70 MHz až 6 GHz
  • Prevádzkové režimy: Ad-hoc (sieť klientskych zariadení), prístupový bod, stanica a monitorovanie
  • Implementácia protokolu DCF (Distributed Coordination Function) pomocou metódy CSMA / CA pomocou FPGA. Poskytuje čas na spracovanie rámca (SIFS) pri 10us
  • Konfigurovateľné parametre priority prístupu ku kanálu: RTS / CTS, CTS samo o sebe, SIFS, DIFS, xIFS, čas slotu atď.
  • Podľa časového intervalu na základe MAC adries
  • Ľahko upraviteľná šírka pásma a frekvencia: 2MHz pre 802.11ah a 10MHz pre 802.11p
  • OpenWifi momentálne podporuje platformy Xilinx ZC706 FPGA SDR s transceivermi Analog Devices FMCOMMS2 / 3/4, ako aj balíčky ADRV9361Z7035 SOM + ADRV1CRR-BOB a ADRV9361Z7035 SOM + ADRVCR (FPGA + RF).

Pre administratívu možno použiť štandardné linuxové nástroje ako ifconfig a iwconfigrovnako ako špecializovaný obslužný program sdrctl, ktorý funguje prostredníctvom netlink a umožňuje vám spravovať SDR na nízkej úrovni (manipulovať s registrami, meniť nastavenia časových rezákov atď.).

Z ďalších otvorených projektov experimentujúcich s Wi-Fi stackom môžeme spomenúť projekt Wime, ktorý vyvíja vysielač kompatibilný s IEEE 802.11 a / g / p na báze GNU Radio a normálneho PC.

Rovnako ako štandardy bezdrôtového softvéru 802.11 vyvíjajú aj spoločnosti Ziria a Sora (Microsoft Research Software Radio).

Počas výkonnostných testov z údajov získaných pri pripojení klienta pomocou adaptéra USB TL-WDN4200 N900 k prístupovému bodu založenému na OpenWifi, povolené dosiahnuť priepustnosť 30.6 Mbps (TCP) a 38.8 Mbps (UDP) pri prenose údajov z prístupového bodu do klienta a 17.0 Mb / s (TCP) a 21.5 Mb / s (UDP) pri prenose z klienta do prístupového bodu.

Tu je ukážka telefónu, ktorý sa pripája k prístupovému bodu so spustenou technológiou OpenWifi.

Zúčastnené komponenty v prvom prototype OpenWifi stál okolo 1300 eur, ale prenášajú sa na lacnejšie taniere. Napríklad náklady na riešenie založené na analógových zariadeniach ADRV9364-Z7020 budú 700 eur a na základe ZYNQ NH7020, ktoré majú náklady asi 400 eur.

Plnenie

Na záver pre záujemcov dozvedieť sa viac o projekte alebo stiahnuť pripravený obrázok OpenWifi môže to získať tým, že pôjdete na nasledujúci odkaz.

Tu nájdete informácie o použití a inštalácii obrázka na SD karte (obraz je založený na ARM verzii Linuxu).

Z komponentov, ktoré balíček momentálne podporujú, sú tieto: ADRV9364Z7020 SOM + ADRV1CRR-BOB, Xilinx zed + FMCOMMS2 / 3/4, Xilinx ZCU102 + FMCOMMS2 / 3/4 a Xilinx ZCU102 + ADRV9371.

Fuente: https://fosdem.org