src/ap/acs.c

   1 /*
   2  * ACS - Automatic Channel Selection module
   3  * Copyright (c) 2011, Atheros Communications
   4  * Copyright (c) 2013, Qualcomm Atheros, Inc.
   5  *
   6  * This software may be distributed under the terms of the BSD license.
   7  * See README for more details.
   8  */
   9
  10 #include "utils/includes.h"
  11 #include <math.h>
  12
  13 #include "utils/common.h"
  14 #include "utils/list.h"
  15 #include "common/ieee802_11_defs.h"
  16 #include "common/wpa_ctrl.h"
  17 #include "drivers/driver.h"
  18 #include "hostapd.h"
  19 #include "ap_drv_ops.h"
  20 #include "ap_config.h"
  21 #include "hw_features.h"
  22 #include "acs.h"
  23
  24 /*
  25  * Automatic Channel Selection
  26  * ===========================
  27  *
  28  * More info at
  29  * ------------
  30  * http://wireless.kernel.org/en/users/Documentation/acs
  31  *
  32  * How to use
  33  * ----------
  34  * - make sure you have CONFIG_ACS=y in hostapd's .config
  35  * - use channel=0 or channel=acs to enable ACS
  36  *
  37  * How does it work
  38  * ----------------
  39  * 1. passive scans are used to collect survey data
  40  *    (it is assumed that scan trigger collection of survey data in driver)
  41  * 2. interference factor is calculated for each channel
  42  * 3. ideal channel is picked depending on channel width by using adjacent
  43  *    channel interference factors
  44  *
  45  * Known limitations
  46  * -----------------
  47  * - Current implementation depends heavily on the amount of time willing to
  48  *   spend gathering survey data during hostapd startup. Short traffic bursts
  49  *   may be missed and a suboptimal channel may be picked.
  50  * - Ideal channel may end up overlapping a channel with 40 MHz intolerant BSS
  51  *
  52  * Todo / Ideas
  53  * ------------
  54  * - implement other interference computation methods
  55  *   - BSS/RSSI based
  56  *   - spectral scan based
  57  *   (should be possibly to hook this up with current ACS scans)
  58  * - add wpa_supplicant support (for P2P)
  59  * - collect a histogram of interference over time allowing more educated
  60  *   guess about an ideal channel (perhaps CSA could be used to migrate AP to a
  61  *   new "better" channel while running)
  62  * - include neighboring BSS scan to avoid conflicts with 40 MHz intolerant BSSs
  63  *   when choosing the ideal channel
  64  *
  65  * Survey interference factor implementation details
  66  * -------------------------------------------------
  67  * Generic interference_factor in struct hostapd_channel_data is used.
  68  *
  69  * The survey interference factor is defined as the ratio of the
  70  * observed busy time over the time we spent on the channel,
  71  * this value is then amplified by the observed noise floor on
  72  * the channel in comparison to the lowest noise floor observed
  73  * on the entire band.
  74  *
  75  * This corresponds to:
  76  * ---
  77  * (busy time - tx time) / (active time - tx time) * 2^(chan_nf + band_min_nf)
  78  * ---
  79  *
  80  * The coefficient of 2 reflects the way power in "far-field"
  81  * radiation decreases as the square of distance from the antenna [1].
  82  * What this does is it decreases the observed busy time ratio if the
  83  * noise observed was low but increases it if the noise was high,
  84  * proportionally to the way "far field" radiation changes over
  85  * distance.
  86  *
  87  * If channel busy time is not available the fallback is to use channel RX time.
  88  *
  89  * Since noise floor is in dBm it is necessary to convert it into Watts so that
  90  * combined channel interference (e.g., HT40, which uses two channels) can be
  91  * calculated easily.
  92  * ---
  93  * (busy time - tx time) / (active time - tx time) *
  94  *    2^(10^(chan_nf/10) + 10^(band_min_nf/10))
  95  * ---
  96  *
  97  * However to account for cases where busy/rx time is 0 (channel load is then
  98  * 0%) channel noise floor signal power is combined into the equation so a
  99  * channel with lower noise floor is preferred. The equation becomes:
 100  * ---
 101  * 10^(chan_nf/5) + (busy time - tx time) / (active time - tx time) *
 102  *    2^(10^(chan_nf/10) + 10^(band_min_nf/10))
 103  * ---
 104  *
 105  * All this "interference factor" is purely subjective and only time
 106  * will tell how usable this is. By using the minimum noise floor we
 107  * remove any possible issues due to card calibration. The computation
 108  * of the interference factor then is dependent on what the card itself
 109  * picks up as the minimum noise, not an actual real possible card
 110  * noise value.
 111  *
 112  * Total interference computation details
 113  * --------------------------------------
 114  * The above channel interference factor is calculated with no respect to
 115  * target operational bandwidth.
 116  *
 117  * To find an ideal channel the above data is combined by taking into account
 118  * the target operational bandwidth and selected band. E.g., on 2.4 GHz channels
 119  * overlap with 20 MHz bandwidth, but there is no overlap for 20 MHz bandwidth
 120  * on 5 GHz.
 121  *
 122  * Each valid and possible channel spec (i.e., channel + width) is taken and its
 123  * interference factor is computed by summing up interferences of each channel
 124  * it overlaps. The one with least total interference is picked up.
 125  *
 126  * Note: This implies base channel interference factor must be non-negative
 127  * allowing easy summing up.
 128  *
 129  * Example ACS analysis printout
 130  * -----------------------------
 131  *
 132  * ACS: Trying survey-based ACS
 133  * ACS: Survey analysis for channel 1 (2412 MHz)
 134  * ACS:  1: min_nf=-113 interference_factor=0.0802469 nf=-113 time=162 busy=0 rx=13
 135  * ACS:  2: min_nf=-113 interference_factor=0.0745342 nf=-113 time=161 busy=0 rx=12
 136  * ACS:  3: min_nf=-113 interference_factor=0.0679012 nf=-113 time=162 busy=0 rx=11
 137  * ACS:  4: min_nf=-113 interference_factor=0.0310559 nf=-113 time=161 busy=0 rx=5
 138  * ACS:  5: min_nf=-113 interference_factor=0.0248447 nf=-113 time=161 busy=0 rx=4
 139  * ACS:  * interference factor average: 0.0557166
 140  * ACS: Survey analysis for channel 2 (2417 MHz)
 141  * ACS:  1: min_nf=-113 interference_factor=0.0185185 nf=-113 time=162 busy=0 rx=3
 142  * ACS:  2: min_nf=-113 interference_factor=0.0246914 nf=-113 time=162 busy=0 rx=4
 143  * ACS:  3: min_nf=-113 interference_factor=0.037037 nf=-113 time=162 busy=0 rx=6
 144  * ACS:  4: min_nf=-113 interference_factor=0.149068 nf=-113 time=161 busy=0 rx=24
 145  * ACS:  5: min_nf=-113 interference_factor=0.0248447 nf=-113 time=161 busy=0 rx=4
 146  * ACS:  * interference factor average: 0.050832
 147  * ACS: Survey analysis for channel 3 (2422 MHz)
 148  * ACS:  1: min_nf=-113 interference_factor=2.51189e-23 nf=-113 time=162 busy=0 rx=0
 149  * ACS:  2: min_nf=-113 interference_factor=0.0185185 nf=-113 time=162 busy=0 rx=3
 150  * ACS:  3: min_nf=-113 interference_factor=0.0186335 nf=-113 time=161 busy=0 rx=3
 151  * ACS:  4: min_nf=-113 interference_factor=0.0186335 nf=-113 time=161 busy=0 rx=3
 152  * ACS:  5: min_nf=-113 interference_factor=0.0186335 nf=-113 time=161 busy=0 rx=3
 153  * ACS:  * interference factor average: 0.0148838
 154  * ACS: Survey analysis for channel 4 (2427 MHz)
 155  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 156  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.0555556 nf=-114 time=162 busy=0 rx=9
 157  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=161 busy=0 rx=0
 158  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.0186335 nf=-114 time=161 busy=0 rx=3
 159  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=0.00621118 nf=-114 time=161 busy=0 rx=1
 160  * ACS:  * interference factor average: 0.0160801
 161  * ACS: Survey analysis for channel 5 (2432 MHz)
 162  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.409938 nf=-113 time=161 busy=0 rx=66
 163  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.0432099 nf=-113 time=162 busy=0 rx=7
 164  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=0.0124224 nf=-113 time=161 busy=0 rx=2
 165  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.677019 nf=-113 time=161 busy=0 rx=109
 166  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=0.0186335 nf=-114 time=161 busy=0 rx=3
 167  * ACS:  * interference factor average: 0.232244
 168  * ACS: Survey analysis for channel 6 (2437 MHz)
 169  * ACS:  1: min_nf=-113 interference_factor=0.552795 nf=-113 time=161 busy=0 rx=89
 170  * ACS:  2: min_nf=-113 interference_factor=0.0807453 nf=-112 time=161 busy=0 rx=13
 171  * ACS:  3: min_nf=-113 interference_factor=0.0310559 nf=-113 time=161 busy=0 rx=5
 172  * ACS:  4: min_nf=-113 interference_factor=0.434783 nf=-112 time=161 busy=0 rx=70
 173  * ACS:  5: min_nf=-113 interference_factor=0.0621118 nf=-113 time=161 busy=0 rx=10
 174  * ACS:  * interference factor average: 0.232298
 175  * ACS: Survey analysis for channel 7 (2442 MHz)
 176  * ACS:  1: min_nf=-113 interference_factor=0.440994 nf=-112 time=161 busy=0 rx=71
 177  * ACS:  2: min_nf=-113 interference_factor=0.385093 nf=-113 time=161 busy=0 rx=62
 178  * ACS:  3: min_nf=-113 interference_factor=0.0372671 nf=-113 time=161 busy=0 rx=6
 179  * ACS:  4: min_nf=-113 interference_factor=0.0372671 nf=-113 time=161 busy=0 rx=6
 180  * ACS:  5: min_nf=-113 interference_factor=0.0745342 nf=-113 time=161 busy=0 rx=12
 181  * ACS:  * interference factor average: 0.195031
 182  * ACS: Survey analysis for channel 8 (2447 MHz)
 183  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.0496894 nf=-112 time=161 busy=0 rx=8
 184  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.0496894 nf=-114 time=161 busy=0 rx=8
 185  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=0.0372671 nf=-113 time=161 busy=0 rx=6
 186  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.12963 nf=-113 time=162 busy=0 rx=21
 187  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=0.166667 nf=-114 time=162 busy=0 rx=27
 188  * ACS:  * interference factor average: 0.0865885
 189  * ACS: Survey analysis for channel 9 (2452 MHz)
 190  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.0124224 nf=-114 time=161 busy=0 rx=2
 191  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.0310559 nf=-114 time=161 busy=0 rx=5
 192  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=161 busy=0 rx=0
 193  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.00617284 nf=-114 time=162 busy=0 rx=1
 194  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 195  * ACS:  * interference factor average: 0.00993022
 196  * ACS: Survey analysis for channel 10 (2457 MHz)
 197  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.00621118 nf=-114 time=161 busy=0 rx=1
 198  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.00621118 nf=-114 time=161 busy=0 rx=1
 199  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=0.00621118 nf=-114 time=161 busy=0 rx=1
 200  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.0493827 nf=-114 time=162 busy=0 rx=8
 201  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 202  * ACS:  * interference factor average: 0.0136033
 203  * ACS: Survey analysis for channel 11 (2462 MHz)
 204  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=161 busy=0 rx=0
 205  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=2.51189e-23 nf=-113 time=161 busy=0 rx=0
 206  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=2.51189e-23 nf=-113 time=161 busy=0 rx=0
 207  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=0.0432099 nf=-114 time=162 busy=0 rx=7
 208  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=0.0925926 nf=-114 time=162 busy=0 rx=15
 209  * ACS:  * interference factor average: 0.0271605
 210  * ACS: Survey analysis for channel 12 (2467 MHz)
 211  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.0621118 nf=-113 time=161 busy=0 rx=10
 212  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.00621118 nf=-114 time=161 busy=0 rx=1
 213  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=2.51189e-23 nf=-113 time=162 busy=0 rx=0
 214  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=2.51189e-23 nf=-113 time=162 busy=0 rx=0
 215  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=0.00617284 nf=-113 time=162 busy=0 rx=1
 216  * ACS:  * interference factor average: 0.0148992
 217  * ACS: Survey analysis for channel 13 (2472 MHz)
 218  * ACS:  1: min_nf=-114 interference_factor=0.0745342 nf=-114 time=161 busy=0 rx=12
 219  * ACS:  2: min_nf=-114 interference_factor=0.0555556 nf=-114 time=162 busy=0 rx=9
 220  * ACS:  3: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 221  * ACS:  4: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 222  * ACS:  5: min_nf=-114 interference_factor=1.58489e-23 nf=-114 time=162 busy=0 rx=0
 223  * ACS:  * interference factor average: 0.0260179
 224  * ACS: Survey analysis for selected bandwidth 20MHz
 225  * ACS:  * channel 1: total interference = 0.121432
 226  * ACS:  * channel 2: total interference = 0.137512
 227  * ACS:  * channel 3: total interference = 0.369757
 228  * ACS:  * channel 4: total interference = 0.546338
 229  * ACS:  * channel 5: total interference = 0.690538
 230  * ACS:  * channel 6: total interference = 0.762242
 231  * ACS:  * channel 7: total interference = 0.756092
 232  * ACS:  * channel 8: total interference = 0.537451
 233  * ACS:  * channel 9: total interference = 0.332313
 234  * ACS:  * channel 10: total interference = 0.152182
 235  * ACS:  * channel 11: total interference = 0.0916111
 236  * ACS:  * channel 12: total interference = 0.0816809
 237  * ACS:  * channel 13: total interference = 0.0680776
 238  * ACS: Ideal channel is 13 (2472 MHz) with total interference factor of 0.0680776
 239  *
 240  * [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_field
 241  */
 242
 243
 244 static int acs_request_scan(struct hostapd_iface *iface);
 245
 246
 247 static void acs_clean_chan_surveys(struct hostapd_channel_data *chan)
 248 {
 249         struct freq_survey *survey, *tmp;
 250
 251         if (dl_list_empty(&chan->survey_list))
 252                 return;
 253
 254         dl_list_for_each_safe(survey, tmp, &chan->survey_list,
 255                               struct freq_survey, list) {
 256                 dl_list_del(&survey->list);
 257                 os_free(survey);
 258         }
 259 }
 260
 261
 262 static void acs_cleanup(struct hostapd_iface *iface)
 263 {
 264         int i;
 265         struct hostapd_channel_data *chan;
 266
 267         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 268                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 269
 270                 if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_SURVEY_LIST_INITIALIZED)
 271                         acs_clean_chan_surveys(chan);
 272
 273                 dl_list_init(&chan->survey_list);
 274                 chan->flag |= HOSTAPD_CHAN_SURVEY_LIST_INITIALIZED;
 275                 chan->min_nf = 0;
 276         }
 277
 278         iface->chans_surveyed = 0;
 279         iface->acs_num_completed_scans = 0;
 280 }
 281
 282
 283 static void acs_fail(struct hostapd_iface *iface)
 284 {
 285         wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Failed to start");
 286         acs_cleanup(iface);
 287 }
 288
 289
 290 static long double
 291 acs_survey_interference_factor(struct freq_survey *survey, s8 min_nf)
 292 {
 293         long double factor, busy, total;
 294
 295         if (survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME_BUSY)
 296                 busy = survey->channel_time_busy;
 297         else if (survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME_RX)
 298                 busy = survey->channel_time_rx;
 299         else {
 300                 /* This shouldn't really happen as survey data is checked in
 301                  * acs_sanity_check() */
 302                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Survey data missing");
 303                 return 0;
 304         }
 305
 306         total = survey->channel_time;
 307
 308         if (survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME_TX) {
 309                 busy -= survey->channel_time_tx;
 310                 total -= survey->channel_time_tx;
 311         }
 312
 313         /* TODO: figure out the best multiplier for noise floor base */
 314         factor = pow(10, survey->nf / 5.0L) +
 315                 (busy / total) *
 316                 pow(2, pow(10, (long double) survey->nf / 10.0L) -
 317                     pow(10, (long double) min_nf / 10.0L));
 318
 319         return factor;
 320 }
 321
 322
 323 static void
 324 acs_survey_chan_interference_factor(struct hostapd_iface *iface,
 325                                     struct hostapd_channel_data *chan)
 326 {
 327         struct freq_survey *survey;
 328         unsigned int i = 0;
 329         long double int_factor = 0;
 330
 331         if (dl_list_empty(&chan->survey_list))
 332                 return;
 333
 334         if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 335                 return;
 336
 337         chan->interference_factor = 0;
 338
 339         dl_list_for_each(survey, &chan->survey_list, struct freq_survey, list)
 340         {
 341                 int_factor = acs_survey_interference_factor(survey,
 342                                                             iface->lowest_nf);
 343                 chan->interference_factor += int_factor;
 344                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: %d: min_nf=%d interference_factor=%Lg nf=%d time=%lu busy=%lu rx=%lu",
 345                            ++i, chan->min_nf, int_factor,
 346                            survey->nf, (unsigned long) survey->channel_time,
 347                            (unsigned long) survey->channel_time_busy,
 348                            (unsigned long) survey->channel_time_rx);
 349         }
 350
 351         chan->interference_factor = chan->interference_factor /
 352                 dl_list_len(&chan->survey_list);
 353 }
 354
 355
 356 static int acs_usable_ht40_chan(struct hostapd_channel_data *chan)
 357 {
 358         const int allowed[] = { 36, 44, 52, 60, 100, 108, 116, 124, 132, 149,
 359                                 157, 184, 192 };
 360         unsigned int i;
 361
 362         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(allowed); i++)
 363                 if (chan->chan == allowed[i])
 364                         return 1;
 365
 366         return 0;
 367 }
 368
 369
 370 static int acs_usable_vht80_chan(struct hostapd_channel_data *chan)
 371 {
 372         const int allowed[] = { 36, 52, 100, 116, 132, 149 };
 373         unsigned int i;
 374
 375         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(allowed); i++)
 376                 if (chan->chan == allowed[i])
 377                         return 1;
 378
 379         return 0;
 380 }
 381
 382
 383 static int acs_survey_is_sufficient(struct freq_survey *survey)
 384 {
 385         if (!(survey->filled & SURVEY_HAS_NF)) {
 386                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Survey is missing noise floor");
 387                 return 0;
 388         }
 389
 390         if (!(survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME)) {
 391                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Survey is missing channel time");
 392                 return 0;
 393         }
 394
 395         if (!(survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME_BUSY) &&
 396             !(survey->filled & SURVEY_HAS_CHAN_TIME_RX)) {
 397                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Survey is missing RX and busy time (at least one is required)");
 398                 return 0;
 399         }
 400
 401         return 1;
 402 }
 403
 404
 405 static int acs_survey_list_is_sufficient(struct hostapd_channel_data *chan)
 406 {
 407         struct freq_survey *survey;
 408
 409         dl_list_for_each(survey, &chan->survey_list, struct freq_survey, list)
 410         {
 411                 if (!acs_survey_is_sufficient(survey)) {
 412                         wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Channel %d has insufficient survey data",
 413                                    chan->chan);
 414                         return 0;
 415                 }
 416         }
 417
 418         return 1;
 419
 420 }
 421
 422
 423 static int acs_surveys_are_sufficient(struct hostapd_iface *iface)
 424 {
 425         int i;
 426         struct hostapd_channel_data *chan;
 427         int valid = 0;
 428
 429         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 430                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 431                 if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 432                         continue;
 433
 434                 if (!acs_survey_list_is_sufficient(chan))
 435                         continue;
 436
 437                 valid++;
 438         }
 439
 440         /* We need at least survey data for one channel */
 441         return !!valid;
 442 }
 443
 444
 445 static int acs_usable_chan(struct hostapd_channel_data *chan)
 446 {
 447         if (dl_list_empty(&chan->survey_list))
 448                 return 0;
 449         if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 450                 return 0;
 451         if (!acs_survey_list_is_sufficient(chan))
 452                 return 0;
 453         return 1;
 454 }
 455
 456
 457 static void acs_survey_all_chans_intereference_factor(
 458         struct hostapd_iface *iface)
 459 {
 460         int i;
 461         struct hostapd_channel_data *chan;
 462
 463         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 464                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 465
 466                 if (!acs_usable_chan(chan))
 467                         continue;
 468
 469                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Survey analysis for channel %d (%d MHz)",
 470                            chan->chan, chan->freq);
 471
 472                 acs_survey_chan_interference_factor(iface, chan);
 473
 474                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS:  * interference factor average: %Lg",
 475                            chan->interference_factor);
 476         }
 477 }
 478
 479
 480 static struct hostapd_channel_data *acs_find_chan(struct hostapd_iface *iface,
 481                                                   int freq)
 482 {
 483         struct hostapd_channel_data *chan;
 484         int i;
 485
 486         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 487                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 488
 489                 if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 490                         continue;
 491
 492                 if (chan->freq == freq)
 493                         return chan;
 494         }
 495
 496         return NULL;
 497 }
 498
 499
 500 /*
 501  * At this point it's assumed chan->interface_factor has been computed.
 502  * This function should be reusable regardless of interference computation
 503  * option (survey, BSS, spectral, ...). chan->interference factor must be
 504  * summable (i.e., must be always greater than zero).
 505  */
 506 static struct hostapd_channel_data *
 507 acs_find_ideal_chan(struct hostapd_iface *iface)
 508 {
 509         struct hostapd_channel_data *chan, *adj_chan, *ideal_chan = NULL,
 510                 *rand_chan = NULL;
 511         long double factor, ideal_factor = 0;
 512         int i, j;
 513         int n_chans = 1;
 514
 515         /* TODO: HT40- support */
 516
 517         if (iface->conf->ieee80211n &&
 518             iface->conf->secondary_channel == -1) {
 519                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: HT40- is not supported yet. Please try HT40+");
 520                 return NULL;
 521         }
 522
 523         if (iface->conf->ieee80211n &&
 524             iface->conf->secondary_channel)
 525                 n_chans = 2;
 526
 527         if (iface->conf->ieee80211ac &&
 528             iface->conf->vht_oper_chwidth == 1)
 529                 n_chans = 4;
 530
 531         /* TODO: VHT80+80, VHT160. Update acs_adjust_vht_center_freq() too. */
 532
 533         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Survey analysis for selected bandwidth %d MHz",
 534                    n_chans == 1 ? 20 :
 535                    n_chans == 2 ? 40 :
 536                    n_chans == 4 ? 80 :
 537                    -1);
 538
 539         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 540                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 541
 542                 if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 543                         continue;
 544
 545
 546                 /* HT40 on 5 GHz has a limited set of primary channels as per
 547                  * 11n Annex J */
 548                 if (iface->current_mode->mode == HOSTAPD_MODE_IEEE80211A &&
 549                     iface->conf->ieee80211n &&
 550                     iface->conf->secondary_channel &&
 551                     !acs_usable_ht40_chan(chan)) {
 552                         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Channel %d: not allowed as primary channel for HT40",
 553                                    chan->chan);
 554                         continue;
 555                 }
 556
 557                 if (iface->current_mode->mode == HOSTAPD_MODE_IEEE80211A &&
 558                     iface->conf->ieee80211ac &&
 559                     iface->conf->vht_oper_chwidth == 1 &&
 560                     !acs_usable_vht80_chan(chan)) {
 561                         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Channel %d: not allowed as primary channel for VHT80",
 562                                    chan->chan);
 563                         continue;
 564                 }
 565
 566                 factor = 0;
 567                 if (acs_usable_chan(chan))
 568                         factor = chan->interference_factor;
 569
 570                 for (j = 1; j < n_chans; j++) {
 571                         adj_chan = acs_find_chan(iface, chan->freq + (j * 20));
 572                         if (!adj_chan)
 573                                 break;
 574
 575                         if (acs_usable_chan(adj_chan))
 576                                 factor += adj_chan->interference_factor;
 577                 }
 578
 579                 if (j != n_chans) {
 580                         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Channel %d: not enough bandwidth",
 581                                    chan->chan);
 582                         continue;
 583                 }
 584
 585                 /* 2.4 GHz has overlapping 20 MHz channels. Include adjacent
 586                  * channel interference factor. */
 587                 if (iface->current_mode->mode == HOSTAPD_MODE_IEEE80211B ||
 588                     iface->current_mode->mode == HOSTAPD_MODE_IEEE80211G) {
 589                         for (j = 0; j < n_chans; j++) {
 590                                 /* TODO: perhaps a multiplier should be used
 591                                  * here? */
 592
 593                                 adj_chan = acs_find_chan(iface, chan->freq +
 594                                                          (j * 20) - 5);
 595                                 if (adj_chan && acs_usable_chan(adj_chan))
 596                                         factor += adj_chan->interference_factor;
 597
 598                                 adj_chan = acs_find_chan(iface, chan->freq +
 599                                                          (j * 20) - 10);
 600                                 if (adj_chan && acs_usable_chan(adj_chan))
 601                                         factor += adj_chan->interference_factor;
 602
 603                                 adj_chan = acs_find_chan(iface, chan->freq +
 604                                                          (j * 20) + 5);
 605                                 if (adj_chan && acs_usable_chan(adj_chan))
 606                                         factor += adj_chan->interference_factor;
 607
 608                                 adj_chan = acs_find_chan(iface, chan->freq +
 609                                                          (j * 20) + 10);
 610                                 if (adj_chan && acs_usable_chan(adj_chan))
 611                                         factor += adj_chan->interference_factor;
 612                         }
 613                 }
 614
 615                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS:  * channel %d: total interference = %Lg",
 616                            chan->chan, factor);
 617
 618                 if (acs_usable_chan(chan) &&
 619                     (!ideal_chan || factor < ideal_factor)) {
 620                         ideal_factor = factor;
 621                         ideal_chan = chan;
 622                 }
 623
 624                 /* This channel would at least be usable */
 625                 if (!rand_chan)
 626                         rand_chan = chan;
 627         }
 628
 629         if (ideal_chan) {
 630                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Ideal channel is %d (%d MHz) with total interference factor of %Lg",
 631                            ideal_chan->chan, ideal_chan->freq, ideal_factor);
 632                 return ideal_chan;
 633         }
 634
 635         return rand_chan;
 636 }
 637
 638
 639 static void acs_adjust_vht_center_freq(struct hostapd_iface *iface)
 640 {
 641         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Adjusting VHT center frequency");
 642
 643         switch (iface->conf->vht_oper_chwidth) {
 644         case VHT_CHANWIDTH_USE_HT:
 645                 iface->conf->vht_oper_centr_freq_seg0_idx =
 646                         iface->conf->channel + 2;
 647                 break;
 648         case VHT_CHANWIDTH_80MHZ:
 649                 iface->conf->vht_oper_centr_freq_seg0_idx =
 650                         iface->conf->channel + 6;
 651                 break;
 652         default:
 653                 /* TODO: How can this be calculated? Adjust
 654                  * acs_find_ideal_chan() */
 655                 wpa_printf(MSG_INFO, "ACS: Only VHT20/40/80 is supported now");
 656                 break;
 657         }
 658 }
 659
 660
 661 static int acs_study_survey_based(struct hostapd_iface *iface)
 662 {
 663         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Trying survey-based ACS");
 664
 665         if (!iface->chans_surveyed) {
 666                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Unable to collect survey data");
 667                 return -1;
 668         }
 669
 670         if (!acs_surveys_are_sufficient(iface)) {
 671                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Surveys have insufficient data");
 672                 return -1;
 673         }
 674
 675         acs_survey_all_chans_intereference_factor(iface);
 676         return 0;
 677 }
 678
 679
 680 static int acs_study_options(struct hostapd_iface *iface)
 681 {
 682         int err;
 683
 684         err = acs_study_survey_based(iface);
 685         if (err == 0)
 686                 return 0;
 687
 688         /* TODO: If no surveys are available/sufficient this is a good
 689          * place to fallback to BSS-based ACS */
 690
 691         return -1;
 692 }
 693
 694
 695 static void acs_study(struct hostapd_iface *iface)
 696 {
 697         struct hostapd_channel_data *ideal_chan;
 698         int err;
 699
 700         err = acs_study_options(iface);
 701         if (err < 0) {
 702                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: All study options have failed");
 703                 goto fail;
 704         }
 705
 706         ideal_chan = acs_find_ideal_chan(iface);
 707         if (!ideal_chan) {
 708                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Failed to compute ideal channel");
 709                 err = -1;
 710                 goto fail;
 711         }
 712
 713         iface->conf->channel = ideal_chan->chan;
 714
 715         if (iface->conf->ieee80211ac)
 716                 acs_adjust_vht_center_freq(iface);
 717
 718         err = 0;
 719 fail:
 720         /*
 721          * hostapd_setup_interface_complete() will return -1 on failure,
 722          * 0 on success and 0 is HOSTAPD_CHAN_VALID :)
 723          */
 724         if (hostapd_acs_completed(iface, err) == HOSTAPD_CHAN_VALID) {
 725                 acs_cleanup(iface);
 726                 return;
 727         }
 728
 729         /* This can possibly happen if channel parameters (secondary
 730          * channel, center frequencies) are misconfigured */
 731         wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Possibly channel configuration is invalid, please report this along with your config file.");
 732         acs_fail(iface);
 733 }
 734
 735
 736 static void acs_scan_complete(struct hostapd_iface *iface)
 737 {
 738         int err;
 739
 740         iface->scan_cb = NULL;
 741
 742         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Using survey based algorithm (acs_num_scans=%d)",
 743                    iface->conf->acs_num_scans);
 744
 745         err = hostapd_drv_get_survey(iface->bss[0], 0);
 746         if (err) {
 747                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Failed to get survey data");
 748                 acs_fail(iface);
 749         }
 750
 751         if (++iface->acs_num_completed_scans < iface->conf->acs_num_scans) {
 752                 err = acs_request_scan(iface);
 753                 if (err) {
 754                         wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Failed to request scan");
 755                         goto fail;
 756                 }
 757
 758                 return;
 759         }
 760
 761         acs_study(iface);
 762         return;
 763 fail:
 764         hostapd_acs_completed(iface, 1);
 765         acs_fail(iface);
 766 }
 767
 768
 769 static int acs_request_scan(struct hostapd_iface *iface)
 770 {
 771         struct wpa_driver_scan_params params;
 772         struct hostapd_channel_data *chan;
 773         int i, *freq;
 774
 775         os_memset(&params, 0, sizeof(params));
 776         params.freqs = os_calloc(iface->current_mode->num_channels + 1,
 777                                  sizeof(params.freqs[0]));
 778         if (params.freqs == NULL)
 779                 return -1;
 780
 781         freq = params.freqs;
 782         for (i = 0; i < iface->current_mode->num_channels; i++) {
 783                 chan = &iface->current_mode->channels[i];
 784                 if (chan->flag & HOSTAPD_CHAN_DISABLED)
 785                         continue;
 786
 787                 *freq++ = chan->freq;
 788         }
 789         *freq = 0;
 790
 791         iface->scan_cb = acs_scan_complete;
 792
 793         wpa_printf(MSG_DEBUG, "ACS: Scanning %d / %d",
 794                    iface->acs_num_completed_scans + 1,
 795                    iface->conf->acs_num_scans);
 796
 797         if (hostapd_driver_scan(iface->bss[0], &params) < 0) {
 798                 wpa_printf(MSG_ERROR, "ACS: Failed to request initial scan");
 799                 acs_cleanup(iface);
 800                 return -1;
 801         }
 802
 803         os_free(params.freqs);
 804         return 0;
 805 }
 806
 807
 808 enum hostapd_chan_status acs_init(struct hostapd_iface *iface)
 809 {
 810         int err;
 811
 812         wpa_printf(MSG_INFO, "ACS: Automatic channel selection started, this may take a bit");
 813
 814         acs_cleanup(iface);
 815
 816         err = acs_request_scan(iface);
 817         if (err < 0)
 818                 return HOSTAPD_CHAN_INVALID;
 819
 820         hostapd_set_state(iface, HAPD_IFACE_ACS);
 821         wpa_msg(iface->bss[0]->msg_ctx, MSG_INFO, ACS_EVENT_STARTED);
 822
 823         return HOSTAPD_CHAN_ACS;
 824 }