Banana Pi OpenWRT One recenzija

OpenWRT One

85%

85%

Odlično

OpenWRT One je razvojni sistem za ruter otvorenog hardvera i softvera koji su izradili OpenWRT i Banana Pi. Pažnja dizajnera je bila usmerena ka realizaciji Wi-Fi 6 uređaja, dok mu je LAN Ethernet i podrška za uređaje za skladištenje podataka u drugom planu. Hardverska hakabinost je proširena postojanjem mikroBUS konektora.

Pros

1. Potpuna integracija OpenWRT OS-a
2. Filogic 820 par je provereno rešenje za kreiranje Wi-Fi 6 mreže
3. Prisustvo mikroBUS konektora omogućava hardversku ekstenzibilnost
4. Nije potrebno aktivno hlađenje
5. Eksterni RTC i Watchdog su odličan dodatak
6. Integrisan 2.4 Gbps PoE WLAN

Cons

1. Jedan 1 Gbps LAN je za današnje Ethernet standarde premalo
2. USB 2.0 i M.2 M key PCIe 2.0 x 1 su ispod minimuma za realizaciju skladišta podataka
3. Nema standardnog načina montaže na DIN šinu

OpenWRT projekt ove godine puni 20 godina svog postojanja i prigodno tome na tržištu se pojavio Banana Pi OpenWrt One/AP-24.XY razvojni sistem za ruter. Ovo je prvi zajednički projekat OpenWRT tima i neke hardverske kompanije. Izbor Banana Pi, iza koga stoji znanjem i iskustvom Sinovoip, je logično, posebno kada se tome doda ideja otvorenog društva oličena kroz open source i open hardware inicijative. Banana Pi i inače sve svoje proizvode usmerava ka pravcu davanja istih razvojnih šansi svim korisnicima.

Ruter nam je za potrebe ove recenzije došao direktno iz kompanije Banana Pi u, rekli bismo, industrijskoj kartonskoj kutiji sa jednostavnom crnom štampom. Bitna rečenica na kutiji je da imate pravo da delite i menjate softver na ovom uređaju, a iz daljih dokumenata se zaključuje da time nećete narušiti činjenicu da je uređaj saglasan sa FCC, CE i RoHS regulativama. Pravo da korigujete softver (software right to repair) je često osporavano kod komercijalnih mehatroničkih uređaja upravo tvrdnjom da bi to dovelo do neusaglašenosti celog proizvoda sa FCC-om. Jasno je da je ovaj, naizgled sitan detalj, zapravo veliki prodor ka masovnijoj upotrebi otvorenog hardvera i softvera u svim sferama života i rada koji su uređeni zakonskim regulativama. Dopadljiva je i tvrdnja da ukoliko nemate mogućnost da pristupite web sajtu sa potrebnim softverom, možete pisati Software Freedom Conservancy (SFP), američkoj neprofitnoj agenciji za podršku open source zajednice kako bi vam poslali fizički medij sa njim. Od svakog prodatog primerka ovog rutera, čija je cena $89 u vidu kompleta, $10 odlazi pomenutoj SFP agenciji.

Hardver i softver

U kutiji se pored uređaja u plavom metalnom zaštitnom kućištu nalazi i komplet od tri antene, pripadajuće USB-C napajanje i šrafciger pogodan za odvijanje četiri ugaona zavrtnja. Dobijaju se i četiri gumene samolepljive nožice ukoliko želite da uređaj postavite na sto, a postoje i dva otvora za zavrtnje ukoliko OpenWRT One montirate vertikalno na zid. Nema predviđenog načina za montažu na DIN šinu, pa se može zaključiti da je ovo prevashodno proizvod namenjen krajnjim korisnicima.

Samo kućište se lako rasklapa i to je opravdano uraditi ukoliko treba zameniti litijumsku CR1220 RTC bateriju, utisnuti mikroBUS modul, pristupiti JTAG konektoru ili zameniti M.2 M-key modul – dakle pri inicijalnom setup-u. Prilikom korišćenja otvaranje će biti veoma retko. Napojni USB-C PD port može prihvatiti napone do 15 V, a zvanično napajanje je deklarisano kao 30 W.

OpenWRT One se može napajati i preko 2.5 Gbps PoE RJ45 konektora budući da je na ploči već postavljen 802.3at/af PoE RT5040 modul sa transformatorom. PoE konektor je jasno obeležen. Pored njega je i boot prekidač – selektor medija sa kojeg se vrši podizanje sistema. Dostupne dve opcije su ugrađeni 256 MB SPI NAND flash ili 16 MB SPI NOR flash. SPI NAND flash je predviđen za smeštanje U-boot-a i OpenWRT imidža koji se lako mogu menjati, što obezbeđuje jednostavno ažuriranje OS-a. Bootloader je smešten u SPI NOR flash-u koji je hardverski prekidačem na ploči zaštićen od upisivanja. U slučaju potrebe, moguće je prebaciti prekidač na ploči i flešovati novi bootloader. Ovim je praktično realizovana „unbrikabilnost“ rutera. Izbor NAND i NOR fleša u ulogama koje su im ovde dodeljene je logična, budući da je NAND, iako sporiji pri čitanju, daleko ekonomičniji za realizaciju većeg kapaciteta, dok je NOR uvek prvi izbor kada je potrebno realizovati direktniji pristup (često na nivou bajta), što je glavni zahtev kod izvršavanja programa kod embedovanih sistema – dakle idealno za smeštanje OpenWRT One Bootloader-a.

Obratite pažnju da 1 Gbps LAN RJ45 nije realizovan kao PoE, već kao standardan Ethernet port. Ovde dolazimo do prve uslovne zamerke, koja proizilazi iz odabira samog SoC-a, a to je da je protok lokalne Ethernet mreže ograničen na 1 Gbps. U današnje vreme, kada na standardnim SBC-ovima po pravilu viđamo 2.5 Gbps port, a na naprednijim modelima i po dva takva nezavisna (a da ne pominjemo profesionalnu računarsku opremu koja danas često nudi 5 Gbps ili 10 Gbps Ethernet povezivost), ovo ograničenje deluje kao usko grlo za uređaj koji se pozicionira na mesto rutera u kućnoj ili poslovnoj mreži. U industrijskoj mreži, budući da su i dalje česte brzine 10/100 Mbps ovo ograničenje i ne mora biti krucijalno. No, kasnijom analizom ćemo uvideti da je namena ovog rutera pre svega formiranje lokalne Wi-Fi 6 mreže sa velikim brojem korisnika, dok je prisutni LAN samo dodatna mogućnost ukoliko uređaj koji treba povezati u lokalnu mrežu nema ugrađen Wi-Fi. Najzad sa zadnje strane, lako dostupno je Reset dugme.

Kako je ruter potpuno oklopljen metalom, a nema aktivno hlađenje, odvođenje toplote jeste izazov. Glavni procesor, ujedno i glavni izvor zagrevanja, je baziran na ARM Cortex-A53 jezgrima koja su poznata kao efikasna. Klokovana relativno nisko, na 1.3 GHz, ne generišu veliku količinu toplote pri radu i pri punom opterećenju, koja se uspešno odvodi velikim pasivnim hladnjakom. Dizajn tim je na kućištu projektovao otvore za strujanje vazduha sa obe bočne strane, dok se ostatak toplote odvodi celim metalnim telom kućištem. Nema direktne veze između hladnjaka na ploči i kućišta, te se konvekcija vrši kruženjem vazduha unutar kućišta.

Filogic 820 SoC (odnosno, SoC par) koga čini dvojezgarni ARM Cortex-A53 procesor na 1.3 GHz sa oznakom Mediatek MT7981B i Mediatek MT7976C bežični NIC bez aplikativnog procesora čini procesorsku osnovu ovog rutera. U Banana Pi BPi-R3 Mini smo se sreli sa Filogic 830 parom, koga u tom modelu čine napredniji Mediatek MT7986A i funkcionalno identičan MT7976D zadužen pre svega za implementaciju Wi-Fi 6E – dakle sa istom ulogom kao što je ima i ovde. Ističemo ovo, jer je noviji MT7986 čip uz dva Airoha EN8811H Ethernet PHY transivera tamo omogućio 2.5 Gbps transfere i na WAN i na LAN portu, kao i dva M.2 slota: jedan M-key PCIe Gen 2×1, a drugi B-key prikladan za 5G modem (ovaj potonji nedostaje na OpenWRT One).

Ovde je upotrebljen samo jedan Airoha EN8811H Ethernet PHY transiver kojeg dele i 2.5 Gbps WAN i 1 Gbps LAN. Ima implementirane funkcije poput: crossover detection, auto-correction, polarity correction, auto-negotiation i 9KB Jumbo Frame. Transfer podataka između MAC i PHY slojeva se vrši preko SerDes (Serializer-Deserializer) interfejsa koji podržava HSGMII interfejs. Brzina protoka podataka kroz HSGMII interfejs je 2.5 Gbps (2500Base-X). EN8811H može se povezati sa dodatnim MAC čipom preko serijskog SGMII interfejsa, čija je brzina protoka podataka 1 Gbps. Dakle, prisutna 2.5/1 Gbps konfiguracija je najbolja koja se hardverski mogla postići sa samo jednim dodatnim PHY čipom. Airoha je pod vlasništvom Mediatek kompanije, ali je izdvojena kao poseban brend, nastao tako što su na početku neki od Mediatek proizvoda rebrendirani.

Filogic 820 je sakriven ispod velikog pasivnog crnog hladnjaka koji pokriva i DDR4 memoriju, NAND i NOR flash-ove. Izabrani 1.3 GHz Mediatek MT7981B, kao i brži 1.8 GHz MT7981A podržavaju direktno povezivanje preko 16 bitne adresne i 16 bitne data magistrale jednog DDR3 ili DDR4 čipa. No, moguće da je izbor procesorski sporijeg modela bio delimično uslovljen termalnim konsideracijama, budući da se OpenWRT One hladi pasivno. Takođe napajanje DDR4 memorije je 1.2 V, dok je za DDR3 potrebno 1.35 ili 1.5 V što opet generalno dovodi do nižih temperatura rada pri istim brzinama.

Na poleđini PCB ploče nema gotovo nikakvih elemenata, tako da se u korišćenju neće pojaviti potreba da se ploča vadi iz kućišta da bi joj se pristupilo sa donje strane.

Pomenuti Mediatek MT7981B je aplikativni procesor Filogic 820 platforme. Oslanja se na dva ARM Cortex-A53 jezgra, koja su česta u starijim SBC računarima, i koja se nalaze i u Raspberry Pi 3 modelu, sa tim da ih je tamo četiri. Ovde je fokus stavljen na brzinu razmene podataka sa pripadajućom DDR4 memorijom brzine do 2666 Mbps preko dostupne 16-bitne magistrale podataka. Izabran je jedan 1 GB DDR4 16x256Mb Nanya NT5AD512M16C4 čip. Brzinu memorije možemo videti kroz Tinymembench test. On nam je pokazao da je veoma mala razlika između Raspberry Pi 3 i OpenWRT One modela, što smo i očekivali. Međutim, iznenadilo nas je koliko se malo razlikuju rezultati OpenWRT One i BPi-R3 Mini, što u stvari pokazuje performativne razlike između Filogic 820 i 830. Mochabin je, kao što smo i očekivali potpuno superioran.

U SoC-u je i NPU čija neuralna mreža omogućava efikasniji menadžment protoka podataka, bolji QoS i smanjuje latenciju u zahtevnim situacijama. Implementirani Zero-wait DFS (Dynamic Frequency Selection) mehanizam je dizajniran sa idejom eliminacije vremena potrebnog da se komunikacija prebaci sa jednog na drugi DFS kanal, što je posebno bitno kod 5 GHz rada, gde interferenca u slučaju velikog broja aktivnih kanala bez ovog mehanizma, dovodi do osetno dugih perioda u kojima je mreža nedostupna za klijenta. Neprekidna dostupnost mreže je esencijalno bitna kod IoT uređaja i audio/video striminga, kao i u gejming upotrebi. Hardverski NAT engine sa prilagođenim HQoS (Hierarchical Quality of Service) prioritizuje audio/video striming u odnosu na druge vremenski nezavisne servise.

Da bi se povećala bezbednost komunikacije, MT7981B podržava hardversku WPA3 enkripciju, što je posebno važno ukoliko se ovaj ruter koristi kao gateway koji treba da sačuva internu mrežu od hakerskih upada i neovlašćenog pristupa. Takođe imamo hardverski integrisan bezbedonosni mehanizam zaštite od pretnji poput DoS (Denial of Service) napada. Dobar uvid u sposobnost ugrađenih hardverskih enkriptora vidi se na openSSL testu. Oni su integralni deo ARM Cortex-A53 jezgara te je, kao što znamo, njihova brzina direktno proporcionalna taktu jezgara. Enkriptori daleko prevazilaze Raspberry Pi 3 (ovde je bitno napomenuti da nijedan Raspberry Pi model pre najnovijeg Raspberry Pi 5 uopšte nije podržavao hadversku enkripciju), ali su u odnosu na druga modela dva sporiji, budući da MT7981B radi na najnižem taktu od izabranih SoC-eva.

Wi-Fi 6 AX3000 podrška je ostvarena upotrebom gorepomenutog MT7976C bežičnog NIC čipa koji podržava stvaranje dual-bend 2.4/5 GHz Wi-Fi mreže agregatne brzine do 3000 Mbps. Teoretski gledano, 2.4 GHz mreža može pružiti protok od 574 Mbps, dok 5 GHz može dati do 2402 Mbps u idealnim uslovima. Realne brzine zavise od broja već angažovanih bežičnih uređaja u prostoru, kao i od fizike samog objekta. MT7976C podržava i OFDMA, 1024-QAM i MU-MIMO tehnologije koje omogućavaju brže transfere, a podržava i HE160 standard koji obezbeđuje 160 MHz širinu kanala (pored standardnih 40 i 80 MHz opcija) definisanu Wi-Fi 6 standardom.

Kako MT7976C sadrži dva odvojena Wi-Fi radija ruter može simultano opsluživati uređaje i na 5 GHz i na 2.4 GHz mreži – OpenWRT One je dual-band ruter. Svaka mreža može imati zasebno ime, ali se mogu konfigurisati i tako da dele zajedničko ime. Na taj način se obezbeđuje 5 GHz brža mreža za bliže pozicionirane uređaje, a 2.4 GHz pristup za one na većim daljinama, gde domet 5 GHz mreže postaje problem. Sve ove tehničke informacije samo potvrđuju da je OpenWRT One dizajniran kao uređaj koji bi kreirao sopstvenu, u polju izdvojenu Wi-Fi 6 mrežu sa velikim brojem klijenata.

Ono što izdvaja OpenWRT One među drugim otvorenim platformama je prisustvo adekvatnih drajvera otvorenog koda, što često nije slučaj kod drugih modela. Nije redak slučaj da iako platforma ima, recimo, hardverski MU-MIMO i Beamforming, ove tehnologije nisu i softverski podržane funkcionalnim drajverima. OpenWRT One i OpenWRT 24.10.0 koji je sada aktuelan u potpunosti podržavaju ovu kombinaciju tehnologija, što možemo ilustrovati slikom ispod. Ovo je veoma bitna činjenica koja se odnosi na kompletnu implementaciju OpenWRT-a, budući da je ovo njihov jedini zvanični uređaj u ovom trenutku.

Mediatek MT7976C podržava i Bluetooth 5.1, što umnogome proširuje upotrebnu vrednost ove platforme u pogledu primene za kućnu automatizaciju i povezivanje perifernih ulaznih interfejsa. Za potonje možemo koristiti i postojeći USB-A 2.0 port. Brzina ovog porta, ukoliko se koristi kao ulaz eksternog diska, je svega 43 MB/s (što su, ruku na srce, standardne brzine za USB 2.0), pa je bolje koristiti SSD umetnut u M.2 M key slot koji postiže brzine čitanja 350 MB/s. Uz njega se nalaze i tri PWM LED diode čiji se rad može kontrlisati, a na ploči se nalazi i četvrta LED dioda koja indikuje status napajanja.

USB-C port sa prednje strane povezan je preko Holtek HT42B534-2 UART-to-USB čipa i direktno služi za flešovanje i pristup terminalu. Odmah do njega na ploči unutar kućišta je i UART heder za povezivanje dibag sonde. Pored USB-C porta nalazi se i dodatno dugme čija se funkcija može programirati. Ono je mehanički identično Reset dugmetu sa zadnje strane uređaja.

Mediatek procesor nema u sebi RTC, već je on eksterno realizovan NXP PCF8563TS čipom vezanim za I2C port procesora te je dodat i nosač za CR1220 litijumsku bateriju na samoj ploči. Eksterni hardverski watchdog je takođe implementiran EM6324 čipom koji je vezan za IO port procesora kojim se nadgleda neometan rad sistema.

U ranijem izlaganju smo zamerili nedostatak M.2 B-key slota koji bi mogao da služi za proširenja, pre svega 5G modulom. Ipak, pored M.2 M-key slota (ovaj slot je PCIe Gen 2×1) koji jeste prisutan nalazi se i mikroBUS. mikroBUS ima dva ženska hedera sa po osam ulaza podeljenih u tri grupe uvek raspoređenih na isti način. U prvu grupu spadaju komunikacioni pinovi (SPI, UART i I2C), šest dodatnih I/O pinova (PWM, Interrupt, Analog input, Reset i Chip select) i tri napojna pina (GND, +3.3V i +5V). Svi pinovi su izvučeni direktno sa Mediatek MT7981B SoC-a.

Da bismo testirali osnovne mogućnosti, od srpske kompanije MIKROE, koja je i razvila ovaj svetski prihvaćeni standard, dobili smo na testiranje tri mikroBUS click pločice. Thermo 14 Click je I2C merač temperature sa watchdog-om baziran na STTS22H senzoru. I2C SDA/SCL par inicijalno su vezani za GPIO 7/6. Thermo 23 Click je takođe merač temperature, ali sa UART komunikacijom brzine 115200 bauda baziran na TMP144 senzoru. mikroBUS zauzima UART2 sa TX/RX parom na GPIO 5/4. Najzad, treći Click je RELAY Click koji na sebi ima dva Omron-ova G6D1AASIDC5s releja kojma se upravlja direktno GPIO signalima na 8. i 11. pinu mikroBUS-a.

Kao primer uzeli smo RELAY Click i koristili 8. pin koji je vezan za GPIO12 SoC-a (11 je povezan na GPIO 25) i koristili GPIOD Tools. Moguće je koristiti i sada već zastareli način preko /sys/class/gpio/gpio524/value. (Iz ovoga se vidi da je gpio512 prvi pin.) Položaj mikroBUS konektora na OpenWRT One ploči je pametan. Naime, mikroBUS kartice nisu sve iste dužine, te se protežu u nastavku iza konektora. Kod OpenWRT One ploče tu je slobodan prostor, ali su, kod recimo Mochabin-a, odmah do konektora dva kondenzatora, te relejni modul tamo nismo ni uspeli da isprobamo.

Zaključak

Ovo je prvi zvanični OpenWRT ruter koji je potpuno otvorenog hardvera i softvera i pritom ostaje usaglašen sa FCC, CE i RoHS koje god softverske izmene vršili. Veliki korak za zajednicu otvorenog koda. Neko će reći, ali ovo nije prvi otvoreni ruter i to je tačno, jer i sam proizvođač Banana Pi ima više modela koji zvanično rade sa OpenWRT softverom. Pomenuti Banana Pi BPi-R3 mini, pa zatim BPi-R3 ili veoma moćan Wi-Fi 7 (mada Wi-Fi 7 OpenWRT još ne podržava u potpunosti) BPi-R4 su samo neki od modela. Ako pogledamo popularne SBC-ove tek tu možemo naći obilje modela koji rade pod OpenWRT-om, ali u tom slučaju uzmite u obzir da ti računari na jednoj ploči jednostavno nemaju hardver potreban da bi bili pravi ruteri.

Za $89 dobija se veoma pristojan hardver, a što je vrlo bitno – hardver potpuno podržan od strane OpenWRT-a. Bez problema ćete i sada i u budućnosti pokretati najnovije verzije OpenWRT OS-a. Sve hardverske prednosti i mrežne tehnologije koje poseduje Filogic 820 potpuno su softverski podržane čime se izvlače i poslednje hardverske prednosti ovog uređaja.

Dobijate i kvalitetno, metalno, lako rasklopivo kućište, kao i set antena i odgovarajuće napajanje. Možda bi bilo pošteno za cenu ovog uređaja smatrati zapravo $79, jer kupovinom donirate $10 razvoju zajednice otvorenog koda.

Odluka da umesto M.2 B key slota na ploči mesto nađe mikroBUS je sve češća kod modernih hakabilnih rutera. Bitno je da zajednica, ili bar proizvođači mikroBUS kartica odvoje neki broj svojih modela i drajverima i uputstvima podrže i svoj proizvod, ali i dodatno omasovljenje mikroBUS modula u mrežnim uređajima.

OpenWRT u ovom trenutku podržava Wi-Fi 6, dok je Wi-Fi 7 tek inicijalno implementiran za par uređaja i ne stoje zamerke koje smo na nekim mestima pronašli, da je bežična tehnologija ovog rutera zastarela. Tu se obično referencira Filogic 820 i upotrebljeni MT7976C. Ono što je naša zamerka je 1 Gbps LAN. Definitivno je u današnjem vremenu to malo, posebno što nije dodat treći član družine – Ethernet svič MT7531. Ovako smo ostali na jednoj 1 Gbps LAN i jednoj 2.5 Gbps WLAN liniji, mada se softverski može rotirati funkcija ova dva porta, ali ne i njihova PoE funkcionalnost.

OpenWRT One je svakako zamišljen kao pretežno bežični Wi-Fi 6 ruter. Žične komunikacije nisu bile u fokusu dizajnerima. Takođe, prisustvo samo USB 2.0 i svega jednog M.2 porta male brzine (PCIe Gen 2 je davno zastareo za ovu upotrebu) ne čini OpenWRT One model pogodnim NAS rešenjem. Sa druge strane, poznat je uticaj prisustva USB 3.0 na 2.4 GHz Wi-Fi i Bluetooh signal usled šuma koji generiše u rasponu od 2.4 do 2.5 GHz, pa to može biti opravdanje za njegovo odsustvo na ovoj ploči. mikroBUS omogućava kontrolisanu hardversku nadogradnju proverenim rešenjima trećih kompanija, a u ovom trenutku bi to mogli biti neki senzori ili relejno kontrolisanje signala.

Naš je stav da je strateški gledano najbitnija sama pojava prvog otvorenog hardvera sa otvorenim softverom koji u potpunosti zadovoljava FCC, CE i RoHS direktive, ne samo u obliku u kome se isporučuje na tržište, već i uz mogućnost da se modifikuje postojeći softver i nadograđuje hardver. Zajednički korak OpenWRT-a i Banana Pi kompanije stoga je jedan od bitnijih kamena temeljaca otvorenog društva, koji smatramo da treba podržati.