Проект Openwifi — как выглядит открытый Wi-Fi-чип

    Речь идет о первой свободной распространяемой реализации Wi-Fi 802.11a/g/n на базе программно-определяемой радиосистемы SDR (software-defined radio). Поговорим об этом проекте.


    / CC BY / Victor Aznabaev

    Что это за проект


    Большинство прошивок для Wi-Fi-устройств закрыты, поэтому нельзя проверить, присутствуют ли в них какие-либо бэкдоры. Специалисты из лаборатории IDLab, сформированной на базе Гентского и Антверпенского университетов в Бельгии, решили исправить ситуацию и запустили проект Openwifi. Это — открытая реализация Wi-Fi на FPGA, совместимая с Linux. Свои наработки инженеры представили на конференции FOSDEM 2020, посвященной свободному ПО.

    Весь код со схемами аппаратного обеспечения лежат на GitHub и распространяются по лицензии AGPLv3. Хотя в этом проекте использовали несколько сторонних модулей — например коммерческие приёмопередатчики. Прежде чем начинать работу с Openwifi, нужно учитывать их лицензии.

    Как он устроен


    Аппаратная часть системы основана на FPGA от Xilinx и радиопередатчике AD9361. Также здесь задействовали архитектуру SoftMAC, которая реализует беспроводной стек 802.11 на стороне драйвера. За эту задачу отвечает подсистема mac80211, предоставляемая ядром Linux. Схему авторы проекта разместили в своем репозитории.

    В основе программной части лежит OpenOFDM — открытая реализация OFDM-декодера на Verilog. Взаимодействовать с Wi-Fi-модулем можно с помощью штатных утилит Linux — ifconfig и iwconfig, а также специализированной программы sdrctl — она позволяет обращаться к драйверу Openwifi через netlink. Для управления беспроводными драйверами из пользовательского пространства авторы использовали библиотеки nl80211 и cfg80211.

    Среди основных возможностей системы стоит выделить полосу пропускания в 20 МГц и диапазон частот от 70 МГц до 6 ГГц, квантование времени по MAC-адресу и реализацию протокола DCF на стороне FPGA, который является базовым протоколом доступа в сетях Wi-Fi.

    Каковы его перспективы


    Openwifi находится на ранних этапах разработки, поэтому о высокой пропускной способности говорить не приходится. Авторы добились скорости скачивания в 30,6 и 38,8 Мбит/с для TCP и UDP. Скорость выгрузки несколько меньше — 17,0 и 21,5 Мбит/с соответственно.


    / CC BY / Frank Wang

    В перспективе разработчики планируют увеличить эти показатели. На их дорожной карте также стоит добавление поддержки стандарта Wi-Fi 802.11ax. В целом резиденты Hacker News говорят, что Openwifi — это еще один важный шаг на пути к полностью открытому аппаратному обеспечению для беспроводных сетей. Осталось реализовать соответствующий радиочастотный чип — главное, чтобы не возникло проблем с патентами различных корпораций.

    О чем мы пишем в корпоративном блоге VAS Experts:

    VAS Experts
    Разработчик платформы глубокого анализа трафика

    Комментарии 14

      +2

      А потом придёт FCC и вся эта халява накроется отсутствием сертификации. Увы, радидиапазон охраняют и ещё как.

        +1

        Ну, OpenBTS же не накрылась, с чего бы OpenWiFi накрыться? Главное, чтоб мощности были в разумных пределах. Если сигнал слишком сильный будет — даже без FCC сидеть рядом с такой антенной вряд ли захочется. Если в другие диапазоны сигнал "выпадать" будет — тут сложнее, но тут тоже разработчики и FCC скорее в одну сторону смотрят. А уж относительно формы сигнала — тут и сейчас никто творческое пространство не ограничивает.

          +1
          А уж относительно формы сигнала — тут и сейчас никто творческое пространство не ограничивает.

          Форма сигнала это сумма гармоник разной мощности на разных частотах. Так что особо проявить фантазию тут не выйдет, иначе можно загадить частотный диапазон так, что мало никому не покажется.
            0

            Да это понятно. Я имел в виду, что вовсе необязательно следовать тем схемам модуляции, что приняты для WiFi. В установленные рамки по уровню сигнала в разных частотах укладывается — и ладно. Микроволновки тоже в WiFi диапазоне работают, но никто ж не говорит, что они скоро накроются.

              +1
              Да это понятно. Я имел в виду, что вовсе необязательно следовать тем схемам модуляции, что приняты для WiFi

              Нет, не обязательно :) Существующее оборудование безусловно «само догадается как разгадать» новую неизвестную модуляцию, само «приделает» себе новые радиэлементы и т.д.
              Астрал в помощь неизвестной модуляции :)
              P.S. Второй семестр… третий радиотехники. цифровая обработка сигналов, длинные линии и т.д. :)
                +2

                Первый комментарий в треде был про то, что придёт FCC и всё накроет медным тазом. Что из перечисленного Вами регулирует FCC? Модуляцию, радиоэлементы или цифровую обработку сигналов в целом?

                  0

                  Ну на деле FCC явно запрещает использование свободнодоступных решений в условиях сертификации
                  Выше упомянутые OscomBB и есть ещё реализация на MTK — это взлом дырявых baseband чипов — иное не поступит в свободную продажу

        0
        Что из перечисленного Вами регулирует FCC? Модуляцию, радиоэлементы или цифровую обработку сигналов в целом?

        Результаты работы «модуляции и передачи». Что бы результаты были «правильные», передатчик должен соответствовать стандартам — например мощность передачи в основном спектре, излучения в других спектрах, пространственные лепестки. Что бы в передатчике был смысл, приемник должен «понимать» передатчик — частоты, фильтры, модуляции и обработка сигналов. Например MIMO. Что бы и передатчик и приемник были «правильные» и «полезные» они должны быть правильно собраны из радиоэлектронных компонентов.

        Не уверен, что Вам нужен WiFi которые тупо забьет помехами весь диапазан рабочий для WiFi так, что в радиусе 100 метров все точки доступа не пробьются и вмести с ним и bluetooth перестанет работать, зато ваша самопальная поделка будет «что-то передавать».
        Именно поэтому и написали экспериментаторы «Openwifi находится на ранних этапах разработки, поэтому о высокой пропускной способности говорить не приходится. »
        По всей видимости не могут нормальное соотношение «сигнал-шум» реализовать.

        Процесс оценки для изделия, которое имеет наибольший потенциал создания вредных помех для радиослужб. К этой категории товаров относятся устройства, которые являются источником радиосигнала или, дословно, преднамеренным излучателем (intentional radiator). Такие устройства не требуют лицензии на использование. Сюда относятся устройства беспроводного управления, передатчики wi-fi и другое. Устройства, которые работают в определенных радио-спектрах подлежат, помимо сертификации, лицензированию. Сертификат выдается признанным FCC органом сертификации (FCC-recognized Telecommunication Certification Body (TCB)). Оборудование должно быть испытано признанной независимой лабораторией (FCC-recognized accredited testing laboratory). Информация о сертифицированном оборудовании заносится в реестр FCC.
          0
          передатчик должен соответствовать стандартам — например мощность передачи в основном спектре, излучения в других спектрах, пространственные лепестки.

          Помимо процитированного, всё приведённое Вами (исключая, возможно, пассаж про 100 метров, но это та же мощность передачи) не относится к ведению FCC.

            0
            Помимо процитированного, всё приведённое Вами (исключая, возможно, пассаж про 100 метров, но это та же мощность передачи) не относится к ведению FCC.


            Да ладно. А это что?
            UNINTENTIONAL RADIATORS (Part 15, Subparts B and G)

            An unintentional radiator (defined in Section 15.3 (z)) is a device that by design uses digital logic, or electrical signals operating at radio frequencies for use within the product, or sends radio frequency signals by conduction to associated equipment via connecting wiring, but is not intended to emit RF energy wirelessly by radiation or induction.

            Today the majority of electronic-electrical products use digital logic, operating between 9 kHz to 3000 GHz and are regulated under 47 CFR Part 15 Subpart B.

            Examples include: coffee pots, wrist watches, cash registers, personal computers, printers, telephones, garage door receivers, wireless temperature probe receiver, RF universal remote control and thousands of other types of common electronic-electrical equipment that rely on digital technology. This also includes many traditional products that were once classified as incidental radiators – like motors and basic electrical power tools that now use digital logic.

            Products that only contain digital logic may also be specifically exempted from an equipment authorization under Section 15.103.

            ANSI C63.4-2014 Part 15, Unintentional Radiators
            American National Standard for Methods of Measurement of Radio-Noise Emissions from Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9 kHz to 40 GHz
            [Link to IEEE website]

            Или для Вас не существует взаимосвязи между уровнем шума, уровнем сигнала, скоростью передачи, качеством сборки радиоэлектронного устройства?
            Ну почитайте документ «FCC ONLINE TABLE OF FREQUENCY ALLOCATIONS 47 C.F.R. § 2.106 Revised on June 18, 2020 „и попробуйте представить что ваша “поделка» может утворить в этих и соседних диапазонах. страница 38 и дальше.
            Сегодня же была статья с наглядным примером таких спецэффектов: Старый ламповый телевизор ежедневно приводил к падению ADSL-соединения в целой деревне
          0
          ну сделают донат на оплату прохождения сертификации в FCC
          зато потом эту дурь можно поставить сюда habr.com/ru/company/selectel/blog/520236
          тем самым чуть чуть приблизив к идеалу open hardware проект.

            +1
            хехе, решил посмотреть железо на котором это все сделано
            ADRV9364-Z7020 + ADRV1CRR-BOB = 1 331$
            октрыто так открыто лол
              0

              Да, современные wifi чипы — это офигительно крутые радио-технологии за очень мало денег. Поэтому есть и обратное движение — использовать их не совсем по назначению, например: радиолинк для видео

                0
                А не проще брать один из модулей USRP и писать только софт?
                По цене — не то что бы так уж сильно выше будет.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое