Disavventure aeree per Elon Musk

Questa volta l'infallibile visio-milionario Elon Musk ha rimediato una figura da "poraccio", prendendosela con uno studente diciannovenne della Central Florida University "reo" di aver sviluppato un goliardico bot in Python capace di tracciare i voli del jet personale del Paperone della Tesla. Jack Sweeney, Jxck-S su GitHub, ha pensato bene di associare al suo bot un account su Twitter, @ElonJet. Col risultato che una comunità di 400 milioni di persone può monitorare istante per istante gli spostamenti del guru della tecnologia: il quale ovviamente non ha per niente gradito questo servizio non richiesto. Purtroppo per lui, anche il modo in cui Musk ha contattato Sweeney, offrendogli 5 mila dollari per disattivare il bot, non è stato accolto con favore dai social.

Una folla di persone (ElonJet vanta 276 mila follower) ha preso posizione a favore dell'irrispettoso studente, invitandolo a non arrendersi, almeno se non davanti a una somma con parecchi zeri in più. Al momento ElonJet funziona ancora e ci avverte che il velivolo di Musk è atterrato il 31 gennaio '22 a Harlingen, Texas, non lontano dal confine con il Messico.

Ma com'è possibile che un semplice studente possa avere accesso a dati che lo stesso Musk giudica "sensibili". Ovviamente grazie alla disponibilità di ricevitori SDR sintonizzati sulle frequenze (1090 MHz) del radar secondario del sistema ADS-B, utilizzato per il tracciamento e la telemetria degli aerei in volo. E del software che permette di condividere via rete le informazioni sugli aerei civili e militari che attraversano il cielo visibile via Web, grazie ad aggregatori che mappano - in tempo reale e con una precisione di pochi metri - i voli in tutto il mondo. 

Il bot programmato da Jack, plane-notify, attinge le sue informazioni di posizionamento da ADSBExchange e da Opensky Network, due progetti uno americano l'altro europeo, più precisamente svizzero, che si basano su comunità di volontari equipaggiati con dispositivi di ricezione e software di condivisione che nel caso di ADSBExchange è rigorosamente open source. Opensky Network nasce addirittura nel contesto di un consorzio inter-universitario che punta a rendere ancora più trasparente e sicura la navigazione aerea. 

Oltre ai dati di tracciamento del volo, in futuro il servizio vuole mettere a disposizione, per ora in differita, anche l'audio delle comunicazioni radio terra-aria. Tra l'altro partecipare a queste piattaforme è abbastanza facile e basta una chiavetta SDR e un piccolo computer come il Raspberry PI, anche se sul mercato, da fornitori come Jetvision, compaiono ormai diversi kit plug and play comprensivi di antenna, a prezzi inferiori ai 200 euro. 

WRC-15, l'ITU approva l'ADS-B satellitare: mai più velivoli scomparsi

Da Ginevra, dove è in corso la conferenza WRC-15, arriva una notizia importante per la sicurezza del volo. La porzione di spettro compresa tra 1087.7-1092.3 MHz è stata assegnata dall'ITU al tracciamento a livello globale dei segnali trasmessi dal sistema ADS-B, il radar secondario che comunica in formato digitali dati come la posizione geografica, la quota e altri parametri di volo. È il primo significativo passo di una volontà espressa dopo la tragedia del volo Malysian Airlines MH370, scomparso dai cieli del sud est asiatico e mai più ritrovato. Un'incertezza che è in parte frutto delle limitazioni del sistema ADS-B solo terrestre, i cui segnali sono ricevibili dalle torri di controllo solo quando il velivolo trasmittente è "a vista". Il che lascia al buio circa il 70% dello spazio aereo intorno alla terra. 

Già oggi alcuni satelliti sono equipaggiati con ricevitori ADS-B che coprono porzioni di territorio molto più estese e possono aumentare la "visibilità" dei 1090 MHz ritrasmettendo a terra il segnale. Ora con la decisione della WRC-15 si potrà procedere all'espansione di questa rete di ripetitori orbitali: la nuova generazione di satelliti Iridium NEXT sarà composta da 66 satelliti, che dovrebbero essere lanciati da qui al 2017. Il provider di servizi di tracking Aireon, un consorzio di cui fa parte anche la nostra ENAV, potrà quindi assicurare una copertura planetaria, inclusiva di poli e oceani, al servizio di sorveglianza automatica del volo, che verrà debitamente potenziato (vedi tabella). Ulteriori informazioni sul sito Global Flight Safety.

Radio spectrum allocated for global flight tracking

ITU World Radiocommunication Conference enables Earth-to-space reception of ADS-B transmissions

Geneva, 11 November 2015 – Agreement has been reached at the World Radiocommunication Conference in Geneva on the allocation of radiofrequency spectrum for global flight tracking in civil aviation.
The frequency band 1087.7-1092.3 MHz has been allocated to the aeronautical mobile-satellite service (Earth-to-space) for reception by space stations of Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) emissions from aircraft transmitters.
The frequency band 1087.7-1092.3 MHz is currently being utilized for the transmission of ADS-B signals from aircraft to terrestrial stations within line-of-sight. The World Radiocommunication Conference (WRC-15) has now allocated this frequency band in the Earth-to-space direction to enable transmissions from aircraft to satellites. This extends ADS-B signals beyond line-of-sight to facilitate reporting the position of aircraft equipped with ADS-B anywhere in the world, including oceanic, polar and other remote areas.
WRC-15 recognized that as the standards and recommended practices (SARP) for systems enabling position determination and tracking of aircraft are developed by the International Civil Aviation Organization (ICAO), the performance criteria for satellite reception of ADS-B signals will also need to be addressed by ICAO.
This agreement follows the disappearance and tragic loss of Malaysian Airlines Flight MH370 in March 2014 with 239 people on board, which spurred worldwide discussions on global flight tracking and the need for coordinated action by ITU and other relevant organizations.
In its special meeting on global flight tracking, which took place in Montréal, 12-13 May 2014, ICAO encouraged ITU to take urgent action to provide the necessary spectrum allocations for satellites to support emerging aviation needs. In October 2014, the ITU Plenipotentiary Conference meeting in Busan, Republic of Korea, instructed WRC-15 to consider global flight tracking in its agenda.
“In reaching this agreement at WRC-15, ITU has responded in record time to the expectations of the global community on the major issue concerning global flight tracking,” said ITU Secretary-General Houlin Zhao. “ITU will continue to make every effort to improve flight tracking for civil aviation.”
“The allocation of frequencies for reception of ADS-B signals from aircraft by space stations will enable real-time tracking of aircraft anywhere in the world,” said François Rancy, Director of the ITU Radiocommunication Bureau. “We will continue to work with ICAO and other international organizations to enhance safety in the skies.”

Postazioni radar fai-da-te, FlightAware controlla il traffico aereo con Raspberry

FlightAware - il sito Web di rilevamento del traffico aereo civile che oltre a ricevere informazioni live da una cinquantina fornitori di dati live gestisce anche un network di "controllori volontari" dotati della strumentazione necessarie per ricevere le informazioni via ADS-B direttamente dagli aerei in volo - apre al mondo Raspberry con il nuovo client software PiAware. Grazie a PiAware, anche chi è dotato di un ricevitore ADS-B realizzato con una semplice chiavetta RTL connessa a un Raspberry equipaggiato con software Linux Dump1090 potrà partecipare alle condivisione delle informazioni sui voli collegandosi al network di FlightAware. Per configurare Raspberry con Dump1090 si possono seguire le istruzioni fornite sul sito di SatSignal o sul blog dell'hacker catalano Ferrran Casanovas. FlghtAware produce anche un proprio ricevitore ADS-B, che può essere acquistato o richiesto gratuitamente (offerta riservata ai professionisti del volo civile, come vettori, proprietari di piste di atterraggio o hangar). In alternativa è possibile utilizzare il programma PlanePlotter, che a sua volta è compatibile con l'abbinamento chiavetta RTL/Dump1090 (che può girare anche su computer Windows) e con diversi ricevitori ADS-B commerciali (la lista è disponibile sul sito PlanePlotter). FlightAware comunica di aver bisogno di monitor in grado di collegarsi dalle aree di Roma,  Napoli, Palermo e Catania.

Chiavette DVB-T, un fornitore di accessori "made in Istria".

Ho avuto un periodo piuttosto intenso e con qualche magagna da affrontare, incluso uno spiacevolissimo furto in casa, e il risultato è stato questo intero mese di stop di Radiopassioni, il primo in un decennio di attività a tratti parecchio intensa. Le cose da raccontare però non mancano (qualcosa trovate sempre sul mio profilo Facebook e sulla pagina Radiopassioni) e cercherò d'ora in poi di non perdere il filo così a lungo.

Uno degli argomenti più caldi continua a essere il panorama delle ormai leggendarie chiavette DVB-T e l'enorme parco di applicazioni software e accessori che permette di convertire questi dispositivi da pochi euro predisposti per la ricezione della tv digitale in sofisticati strumenti per il monitoraggio di segnali broadcast e non broadcast. L'ottimo Gianfranco I2VGO, che è di origini istriane, mi segnala l'attività di due suoi amici tecnici elettronici, Adam 9A4QV e Dragan (quest'ultimo, mi dice Gianfranco, lavora presso la microazienda di suo cugino Vlado Verbanac, che sviluppa drive motor e altri dispositivi). 

I due tecnici, che come me hanno come me qualche problema famigliare che interferisce molto col lavoro, stanno realizzando una serie di accessori - in particolare amplificatori e antenne - pensati proprio per chi utilizza le chiavette DVB-T. 

A catalogo sono disponibili una serie di amplificatori LNA per le HF e per le VHF-UHF, degli upconverter per la ricezione delle HF (quest'ultimo disponibile in PCB e componenti da assemblare) e una interessante antenna "folded dipole" ancora in fase di progettazione calcolata appositamente per i 1090 MHz del radar secondario ADS-B usato dagli aerei.  Inoltre "Microwave Croatia" sviluppa piccole schedine con un microcontrollore che gestisce gli impulsi necessari per pilotare i latching relay usati per le commutazioni su cavo coassiale a frequenze fino a 26 GHz. I prezzi praticati da Adam sono molto onesti, la qualità di tutti i prodotti è elevata e le consegne molto puntuali. 

Ricezione amatoriale VDL-2 e ADS-B, una torre di controllo in salotto

Da quando MultiPSK, il programma di decodifica di svariati tipi di segnali dati in HF e VHF ha aggiunto la possibilità di catturare le comunicazioni degli aerei civili in modalità VDL mode 2 (una evoluzione del sistema di messaggistica dati ACARS), si stanno moltiplicando gli strumenti e le interfacce visuali che consentono di realizzare in casa vere e proprie postazioni di Air Traffic Control. Ecco per esempio una guida, in lingua inglese, che spiega come impostare MultiPSK per la ricezione effettuata direttamente con una chiavetta USB di tipo RTL2832U, la famiglia di economici dispositivi per la ricezione della TV digitale che la comunità dei radioamatori ha adattato al monitoraggio dell'intero spettro VFH-UHF. La guida dell'olandese Dick insegna anche come visualizzare i dati di posizione trasmessi dagli aerei sui 136 MHz direttamente su una mappa geografica, con il software PlanePlotter. L'australiano Mike Simpson, ha invece realizzato dei semplici "estrattori" che consentono di visualizzare i dati all'interno di griglie (spreadsheet) molto più leggibili. Il software di Mike, Display Launcher, si presenta sottoforma di una serie di plug-in che si occupano di altrettante modalità decodificate da MultiPSK, dialogando con quest'ultimo attraverso una connessione TCP/IP. Informazioni in questo pdf.

Per il momento lo standard VDL-2 è ancora poco diffuso, ma l'evoluzione delle normative che regolano il traffico aereo e i suoi servizi di supporto prevedono un rapido passaggio a modalità "all digital" molto estese. A livello hobbystico la comunità degli appassionati ha scoperto anche la modalità ADS-B, un sistema di tracking di posizione che utilizza frequenze UHF (1090 MHz in particolare) anch'esse monitorabili con  dispositivi poco costosi. Finora sul mercato amatoriale erano diffusi "box" specializzati ma ormai, con software come RTL1090, anche le normali chiavette USB possono funzionare. L'ATC do-it-yourself (per fortuna senza la possibilità di impartire comandi di rotta ai piloti) è arrivato a esprimersi attraverso due progetti commerciali, Flightradar24 e RadarBox24, che trasformano il tracciamento degli aerei in volo in una forma di intrattenimento. Entrambe le iniziative mettono a disposizione siti Web e app mobili che consentono di visualizzare, come in un radar portatile, i voli in corso in dato momento in ogni spicchio di cielo. Ed entrambe fanno affidamento su reti di volontari equipaggiati con ricevitori ADS-B che condividono in rete le informazioni ricevute. Flightradar24 addirittura arriva a fornire gratuitamente i dispositivi per ottenere una copertura anche nelle località più remote e poter commercializzare i suoi servizi in abbonamento, ma il network è aperto anche a chi volesse condividere i dati ADS-B generati autonomamente, con un proprio ricevitore, magari un semplice dongle USB. Se siete interessati ad acquistare un ricevitore dedicato, o pensate di poter fornire dati interessanti a questi due network, potete consultare questa pagina di Flightradar24, o questa di Airnav Systems/RadarBox24. Attenzione però, perché gli apparati proposti sono piuttosto raffinati e possono costare parecchie centinaia di euro, paragonabili al box ADS-B della Kinetic Avionics, SBS3.

Da SDRsharp arriva AIRSPY, chiavetta USB superprogrammabile per monitoraggi impegnativi

Dopo il progetto FunCUBE "dongle", il frontend SDR nell'ormai diffuso fattore di forma della chiavetta USB, un altro progetto simile si sta per affacciare nel panorama dei ricevitori software defined. Il promotore è l'autore di SDR# o SDRsharp, un software di demodulazione molto avanzato e multipiattaforma e la chiavetta viene progettata utilizzando gli stessi criteri che hanno portato allo sviluppo di FunCUBE dongle: quella di un sistema di ricezione a banda molto larga, ottimizzata per le applicazioni avanzate dei radioamatori e dei DXer dell'FM. Il tutto con componentistica e prezzi abbastanza simili a quelli che troveremmo nel normale mercato delle chiavette USB per la sintonia del digitale terrestre.

Il progetto si chiama AIRSPY e a quanto leggo sul gruppo Yahoo aperto per la discussione tra i potenziali acquirenti e sperimentatori, sarebbe molto vicino alla definitiva fase commerciale. Il nome richiama quella che è una delle vocazioni principali della piattaforma SDR#, il monitoraggio dei servizi di comunicazione ADS-B utilizzato per il posizionamento degli aerei in volo, attraverso una applicazione dedicata chiamata ADSB#. Questo software può utilizzare normali chiavette DVB-T, ma in questo caso la versione configurata su misura per AIRSPY comporta alcune modifiche e ottimizzazioni. Ancora non si conosce il prezzo, ma si sa che il circuito utilizza un tuner r820t, molto diffuso anche nelle chiavette low cost commerciali, e qualche specifica tecnica:

copertura:  24 - 1750 MHz range
convertitore ADC 12bit @ 20msps
processore: Cortex M4F @ 204 MHz
visuale panoramica su 10 MHz
alla programmabilità e configurabilità per impieghi come analizzatore di spettro, scanner veloce, monitoraggio, rilevamento direzione, radar passivi, ADS-B, FM DX, ham radio VHF-UHF.

Sul gruppo AIRSPAY sono anche comparse alcune fotografie relative ai dispositivi in pre-produzione. Ora non resta che attendere i primi annunci di disponibilità.

Se l'hacker sale a bordo: polemiche sulle vulnerabilità dei sistemi di controllo e radiocomunicazione in volo.

L'eventualità di un hacker o di un terrorista che riuscisse a penetrare all'interno dei sistemi di avionica a bordo degli aerei e dei canali di comunicazione che oggi legano il traffico nei cieli al controllo di terra (ATC) è effettivamente inquietante e il sito di Repubblica di oggi fa bene a rilanciare la notizia, apparsa la scorsa settimana, della presentazione - ad Amsterdam, in occasione della conferenza Hack in the box - del lavoro di un esperto di sicurezza tedesco, Hugo Teso, dedicato alle vulnerabilità del sistema di bordo FMS (flight management system) e dei due protocolli, ADS-B e ACARS (Automatic dependent surveillance-broadcast e Aircraft Communications Addressing and Reporting System), da cui dovrebbe partire una radicale riforma del modo di gestire i voli e le comunicazioni terra-aria.

Per una volta il quotidiano non si lancia nella solita tirata catastrofista, lasciando credere che i nostri arei sono tutti preda dei pirati informatici, anche se la cronaca è giocoforza sommaria e può portare a qualche conclusione affrettata. Ma è bene che si discuta della questione per arrivare ai futuri assetti - il SESAR (Single European Sky ATM Research) in Europa e il Next Generation Air Transportation System negli USA, per il controllo, e l'Aeronautical Telecommunication Network come sistema integrato di comunicazioni dati - con tutte le barriere di autenticazione e sicurezza al loro posto.

Nel suo intervento, Teso mette in evidenza i punti deboli del sistema di pianificazione e controllo - FMS - in tempo reale delle rotte di cui sono equipaggiati praticamente tutti gli aerei a partire da una certa dimensione e altitudine. Sul fronte della sorveglianza/posizionamento e delle comunicazioni l'esperto ha invece analizzato il sistema ADS-B (che invia continuamente verso terra e verso altri velivoli i dati relativi alla posizione geografica e alla quota) e il protocollo di comunicazione ACARS,  che affianca le tradizionali comunicazione voce per inviare a terra, sia alla torre di controllo, sia alle compagnie aeree, informazioni ancora più dettagliate su posizione, rotta, carico, richieste varie... Il primo permetterebbe violazioni di tipo passivo (il banale intercettamento dei dati trasmessi a 1090 MHz) e attivo (disturbi, sovrapposizioni, "iniezione" di dati fasulli). Il secondo, a causa dell'assenza di autenticazioni, sussisterebbe secondo Teso la possibilità di ingannare direttamente l'FMS di bordo confezionando opportuni messaggi inseriti attraverso il sistema informatico di raccolta dei cosiddetti Data-link service provider. In teoria sarebbe possibile operare anche in HF, oltre che in VHF in banda areonautica o sulle frequenze SATCOM. Teso spiega di aver utilizzato sistemi SDR (la sua presentazione fa esplicito riferimento alla scheda Ettus Research e al lavoro svolto in ambito da RTL-SDR dall'australiano Balint Seeber) e di aver effettuato test su apparati FMS acquistati su eBay. Nel corso della conferenza è stata eseguita anche una vera e propria dimostrazione attraverso una app Android, abilmente manovrata per dirottare un aereo virtuale su un network di simulatori di volo. In conclusione è stato lo stesso esperto a invocare l'implementazione di robusti sistemi di autenticazione e sicurezza per i futuri sistemi di controllo del volo, sistemi che dovrebbero cominciare a entrare in funzione su ampia scala già a partire dal 2014.

Dopo che Forbes e molti siti di sicurezza informatica (qui l'articolo di Naked Security) hanno rilanciato l'allarme, Tanto la FAA americana che l'EASA, l'agenzia europea per la sicurezza del volo si sono affrettate a rilasciare dichiarazioni in senso opposto, sottolineando che nelle sue demo Teso ha preso di mira sistemi software e hardware diversi da quelli certificati a bordo degli aerei. Un altro esperto, il canadese Brad Haines, è però intervenuto per ricordare di aver raggiunto le stesse identiche conclusioni di Teso già un anno fa. La sua presentazione si può in effetti trovare su Scribd.com e i contenuti sono molto simili, inclusa la parte che riguarda le risorse software defined radio utilizzate per intercettare (e forse manipolare) l'ADS-B. Dopo aver letto della presentazione a Hack in the box, Haines è tornato sulla questione sfidando le autorità a consentire una serie di test dal vivo per dimostrare la reale fattibilità o non fattibilità di un attacco. L'esperto di sicurezza canadese osserva giustamente che non è solo una questione di protocolli violabili, il problema sta anche nei piloti e nei controllori di volo che non vengono semplicemente addestrati a gestire un possibile tentativo di hackeraggio. Haines dice tra l'altro di aver cominciato a studiare seriamente la questione dei droni radiocomandati, ormai all'ordine del giorno. I droni sono già entrati nelle cronache dei possibili "exploit" delle vulnerabilità dopo la misteriosa "cattura" di un drone americano da parte degli iraniani. Lo stesso Teso, che in Germania lavora con la società di sicurezza informatica nRuns, ha pubblicato sul suo blog (dove si trova anche un utile glossario con molti dei termini citati nella presentazione e qui sul mio post), un ulteriore chiarimento scritto, per precisare che le vulnerabilità non riguardano i software dei simulatori di volo, ma i sistemi commerciali montati a bordo dei velivoli di linea e che l'impiego che è stato fatto delle comunicazioni ACARS non era di per sé un "attacco", ma il semplice uso di una risorsa di comunicazione.

Ovviamente non sono un pilota, un controllore di volo o un esperto di sicurezza delle comunicazioni e delle reti, ma posso fare qualche considerazione sulla base della mia conoscenza "sul campo" delle comunicazioni areonautiche, lasciando a esperti più autorevoli (come David Cenciotti di The Aviationist) un ulteriore diritto di approfondimento. L'attuale situazione del sistema ACARS sembra effettivamente essere abbastanza vulnerabile nelle sue definizioni di base, ma esistono produttori come Honeywell che promuovono soluzioni come Secure ACARS, probabilmente dotate di layer di sicurezza aggiuntivi. 

With Secure ACARS - scrive per esempio Honeywell - commercial airlines and aircraft owners realize significant operational benefits, including:
Confidence in the Sender - Authentication provides message recipients with assurance that the message source is as claimed.
Confidence in the Received Data - Message digests offer greater data integrity than CRCs.
Protected Data - Encryption protects airline proprietary and passenger sensitive message content from disclosure to unauthorized entities.

Il discorso di ADS-B è più complesso. Il sistema nasce dalla volontà di modificare l'approccio al monitoraggio del volo basato su una tecnologia radar che integra una componente primaria e una secondaria a sua volta strutturata in più "gradazioni". Il radar primario rileva un oggetto in volo sul cui guscio esterno rimbalza il segnale radio a microonde inviato dall'antenna del radar stesso. In uno spazio commerciale e militare così affollato, è stato introdotto anche un sistema di identificazione secondaria che prevede l'attivazione di un trasmettitore installato anche a bordo dell'aereo. Questo transponder, o ATCRBS (air traffic control radar beacon system), riceve un segnale di "interrogazione" da un Secondary Surveillance Radar installato a terra (in genere l'antenna SSR è direttamente integrata sull'antenna primaria, più altre antenne che inviano segnali di riferimento) che opera oggi sulla frequenza di 1030 MHz. Considerando che un segnale di interrogazione può determinare la risposta da parte di uno o più velivoli nello stesso settore di cielo, l'SSR è stato man mano reso più preciso grazie all'adozione del sistema Mode-S che abilita una sorta di chiamata selettiva rendendo più sicura l'identificazione degli aerei. Mode-S utilizza per questo una serie di segnali di riferimento che aiutano il radar di terra a discriminare meglio gli echi di ritorno ma anche un codice di identificazione, concettualmente molto simile all'indirizzo fisico MAC di un dispositivo connesso a una rete IP, o a un IMEI della rete cellulare. Abbinata al Mode-S c'è per esempio la rilevazione GPS della posizione dell'aereo. 

ADS-B compie un passo in più rispetto al Mode-S rovesciando il punto di vista della sorveglianza del volo: teoricamente nel Next Generation Air Transportation System non è più l'abbinamento radar primario/radar secondario a rilevare una posizione, ma lo stesso aereo ad "annunciare" - alla torre di controllo come a tutti gli altri velivoli vicini - la sua presenza in un dato punto, con evidenti finalità anti-collisione e di gestione del traffico. Per certi versi questo cambiamento - pensato per rendere molto più flessibile la scelta degli itinerari di volo, che non dovranno più coincidere con "routes" (corridoi) e "flight levels" predefiniti - rende indispensabile la necessità di un robusto meccanismo di autenticazione. Per la verità, come si è visto il problema non è per niente nuovo. Ben prima di Teso e Haines ci sono stati casi in cui la sicurezza di ADS-B veniva messa in questione. E ci sono anche diverse proposte sul piatto, incluso un brevetto abbastanza recente  (2010) della NASA (nr. US 7730307 B2). In attesa che gli enti regolatori prendano le loro decisioni, sarebbe il caso di fare molta chiarezza nei confronti dell'opinione pubblica. Le stesse compagnie aeree dovrebbero promuovere una maggiore conoscenza dei meccanismi che si nascondo dietro un sistema tanto complicato. L'avionica e gli apparati di comunicazione non sono meno meritevoli dei motori e delle parti meccaniche di ogni possibile misura cautelativa. Non è facile informare su queste cose in modo equilibrato e privo di allarmismi assolutamente deleteri sull'economia del trasporto aereo, ma la piena e realistica consapevolezza dei rischi è un primo, importantissimo passo.

SDR su chiavetta, l'evoluzione della specie: da RTL a Mirics Dongle

Non sembra mai venir meno l'interesse di sperimentatori, radioamatori e DXer nei confronti delle chiavette USB commercializzate - a poco prezzo - per la ricezione sul computer dei segnali televisivi digitali. Con qualche trucchetto software il segnale RF catturato dai "tuner" di queste chiavette può essere facimente intercettato e passato direttamente al pc (Windows, Linux e persino Mac) e ai numerosi software SDR, trasformandosi così in un perfetto front end destinato alla ricezione software based delle frequenze comprese tra le VHF e le UHF, fino a 1,8 GHz o anche di più. Visto il predominio del decoder RTL2832U utilizzato dai produttori di queste chiavette, si parla in genere di RTL-SDR e sul Web il punto di riferimento principale, che raccoglie driver, software di base e applicazioni, è la pagina allestita dal progetto OsmocomSDR. 

Il chip di decodifica (che viene di fatto in parte bypassato) è più o meno lo stesso, ma il tuner no. Il chip Elonics E4000 che caratterizzava molte delle chiavette della prima ora, è diventato sempre più raro a causa dei guai finanziari della Elonics, ma è stato sostituito da altri componenti, in particolare della Rafael Micro (R820T). Per chi utilizza la chiavetta con applicazioni SDR le cose non cambiano troppo drasticamente, si tratta solo di impostare valori diversi nei driver. Una novità riguarda però la disponibilità di front end che usano lo stesso fattore di forma ma si affidano a chip più evoluti per la sintonia e il campionamento. Parlo in particolare della nuova chiavetta FunCubePro Plus, che è basata su componentistica Mirics e il cui costo è ancora abbordabile ma chiaramente superiore alla media di venti euro o anche meno che caratterizza i vari modelli RTL-SDR. 

Il mio amico esperto che viene citato piuttosto spesso su questo blog (anche se in forma anonima per sua espressa richiesta) mi ha recentemente inviato parecchio materiale prezioso derivato dalle sue esperienze SDR con dispositivi USB.  «Le chiavette basate RTL2832U sono un vero spasso - mi ha scritto qualche settimana fa. Ne possiedo una seconda, basata sul tuner R820T (17 euro!) e in frequenza arriva fino a 1.5 GHz.» 

L'amico mi ha inviato degli screenshot con alcuni  divertenti programmi elencati all'indirizzo fornito prima, quello della pagina "ufficiosa" del progetto RTL-SDR. Le schermate si riferiscono, in sequenza a:

1) "dump1090", un magnifico software sviluppato dall'italiano Salvatore Sanfilippo (aka Antirez) riceve e decodifica i segnali di posizionamento ADS-B che gli aerei civili emettono sulla frequenza di 1090 MHz:

2) "kalibrate" Un calibratore che aiuta a tarare il l'economico clock chiavette. Come si fà? Si osservano le frequenze delle stazioni GSM nella cella in cui è posizionata l' antennina. Nella videata si vedono i risultati. Altri esperimenti nelle bande GSM sono quelli condotti da Harald Welte, Steve Markgraf (qui il video di una loro presentazione http://www.youtube.com/watch?v=_0LCgxe24Po):

3) Display dello spettro dei segnali GSM con lo Spectrum-Viewer sviluppato per il software Linux e Windows SDR-J (ex jSDR) dall'olandese Jan van Katwijk:

4) Sempre SDR-J con una videata del decoder per stazioni FM «ancora il migliore, l'unico che dà PI code se la stazione è forte» specifica il nostro anonimo ma preparatissimo amico, che aggiunge anche di aver sentito Jan van Katwijk a proposito di un nuovo progetto. «Sembra di capire che sta attaccando il tostissimo problema del decoder DAB/DAB+, dice che è dura ma spera diriuscirci (almeno in parte) per questa estate.» Staremo a vedere:

La nostra inesauribile fonte passa a un argomento diverso ma strettamente correlato. «Qualcuno ha aperto il FunCubrePro+ e sai che cosa  ci ha trovato dentro? Il tuner Mirics001, ricordi?» Lo ricordo sì, Radiopassioni ha parlato diverse volte di questo tuner universale per ricevitori digitali multistandard. «Ci vorrebbe una chiavetta RTL2832U con tuner Mirics, diventerebbe adatto [senza convertitori] pure per  AM/SW (magari appena sufficiente)» A parte il FunCubePro questa chiavetta ancora non c'è, ma il nostro inviato sul fronte avanzato RTL-SDR ha fatto un'altra scoperta. «Apparentemente la stessa Mirics ora commercializza vende campioni e sistema di sviluppo per il suo chip, a prezzi abbastanza ragionevoli. Guarda qui: 

http://www.mirics.com/node/19.

[Il form permette di ordinare a 50 sterline più spedizione un campione della SDR USB Dongle FlexiTV MSi3101]

«Non ho resistito - prosegue il racconto del mio amico, la curiosità era troppa, ho investito 80 euro nell' acquisto di una chiavetta USB Mirics direttamente da Mirics. Ho chiesto e senza ulteriori domande hanno accettato il pagamento, mi è stata inviata con software solo per radio (niente TV). Ho fatto questa scommessa anche perchè, guardando con attenzione il sito di OsmocomSDR, ho scoperto che [proprio Harald Welte e Steve Markgraf]  stanno costruendo una libreria per gestire l' hardware Mirics, parente di quello per gestire RTL2832U. Se vai a:

http://cgit.osmocom.org/cgit/

nella sezione SDR si trovano le seguenti lib:

• gr-osmosdr, Gnuradio block to work with OsmoSDR and rtl-sdr
• libmirisdr, Software for the Mirics MSi2500 + MSi001 SDR platform
• osmo-sdr, Small form-factor / inexpensive USB SDR
• rtl-sdr, Software to turn the RTL2832U into a SDR

Quindi a naso sia Jan con SDR-J sia l'autore di SDRsharp, Youssef Touil, dovrebbero essere in grado di portare il loro software su questa chiavetta, in teoria semplcemente sostituendo la libreria per RTL con quella Mirics, le API sembrano quasi uguali. Avremmo così un solo oggetto, economico, in grado di coprire dall'AM ai 2 GHz, magari collegato ad uno smartphone o tablet a sua volta collegato a WiFi  e a stazioni radio Web (hai visto SDRtouch per Android).

Mirics, in linea di principio, va da 150 kHz a 2 GHz. Inoltre sull'hardware ci sono solo filtri, nessuna decodifica come quelle implementate su RTL2832U. Infatti per le frequenze DVB-T butta fuori ben 8 MS/s. Ne consegue che devi avere, per decodificare la TV digitale terrestre, un computer alquanto potente. Nel suo caso RTL2832 fa una cucina preliminare e quindi richiede meno risorse di calcolo. Una cosa che potrebbe  essere importante che viene riportata nei data sheet Mirics  (alquanto sommari) è che l' ADC è di "circa 10 bit", meglio dei "circa 8bit" di RTL2832U ma uguale alla risoluzione  dei chip di FrontierSilicon, il meglio del DAB. Le aspettative sono buone ma per l'effettiva realtà bisognerà fare delle misure. Guardando il codice si scopre che la libreria dovrebbe girare  sulla chiavetta Mirics, ma anche su una chiavetta per la TV digitale "consumer" ma per il mercato giapponese, che usa uno standard diverso, il modello GV-TV100 della società I-o Data.»

Ecco a titolo esplorativo il prodotto giapponese cui si riferisce il nostro esperto al quale va il mio più sentito ringraziamento per aver reso possibile un post quanto mai ricco di informazioni e spunti:

http://www.iodata.jp/product/av/tidegi/gv-tv100/

http://www.iodata.jp/product/av/tidegi/gv-tv100/feature.htm

ADS-B Mode S+chiavette USB RTL: aviation radar con 20 dollari

Grazie alle sperimentazioni di Andrea Borgnino, ecco due piccole ma significative novità software che consentono l'impiego di dispositivi USB ad ampia copertura - le ormai celebri chiavette low cos per la ricezione televisiva digitale - anche per il monitoraggio del sistema ADS-B Mode S utilizzato per applicazioni di  radiolocalizzazione e telemetria sugli aerei di linea. Per questo tipo di ricezione era finora necessario dotarsi di ricevitori scanner modificati per l'uso della media frequenza non demodulata, o l'acquisto di apparecchi specifici. Con le chiavette USB la cui banda base convertita può essere "catturata" nella sua interezza, la cosa diventa ancora più facile.

I progetti che si sono imposti all'attenzione degli appassionati di monitoraggio del traffico marittimo (ADS-B è una modalità dati che attraverso lo scambio di segnali su una frequenza di 1090 MHz permette di trasferire su mappe in tempo reale al suolo la posizione e gli identificativi degli aerei, tracciando le rotte con estrema posizione) derivano da una delle tante applicazioni sviluppate nell'ambito della piattaforma GNU RADIO, in particolare il progetto "gr-air-modes". Una prima implementazione più snella viene dalla Germania e si può prelevare dal sito Jetvision.de. Le istruzioni prevedono una semplice installazione sotto Windows i necessari driver DLL e le librerie USBLib dal sito Osmocom, repository centrale di molti progetti basati su dispositivi RTL-SDR. Le chiavette che non sono mai state configurate devono essere impostate con l'eseguibile Zadig da Sourceforge. In genere se la chiavetta era già stata impostata è sufficiente installare i driver già citati nella cartella che contiene il software RTL1090. Questa applicazione funge da server per il trasferimento dei dati ricevuti dalla chiavetta verso un software di tracciamento come PlanePlotter della COAA. Qui c'è il set up utilizzato da Andrea:

Un programma simile a RTL1090 è stato messo a punto proprio in questi giorni da Youssef, lo sviluppatore del software di demodulazione SDR SDRSharp (o SDR#) e si chiama appropriatamente ADSB#. Anche in questo caso il software agisce da server nei confronti di PlanePlotter:

Chiavette SDR, anche per le onde corte con i converter

Continua senza sosta la sperimentazione delle famose chiavette low cost basata su tuner digitali ad alta integrazione normalmente utilizzati per produrre economici "set top box" che abilitano il computer alla ricezione della tv digitale. L'australiano Balint Seeber, autore del software che permette di "dirottare" verso i software SDR il segnale ricevuto dalle chiavette, ha pubblicato su You Tube un video per dimostrare la possibilità di ricevere le onde corte con opportuni "up-" o "trans-verter", un circuito che sposta verso l'alto una frequenza RF ricevuto (in questo caso il transverter è un Kuranishi FC-965DX che aggiunge uno shift di +60 MHz).

Per la sua demo Balint sta utilizzando tra l'altro il software HDSDR, appena rilasciato in versione 2.14: un clone molto, molto interessante della nota piattaforma Winrad (nella fervida attesa della versione 3.0 annunciata dall'autore di HDSDR, Mario Täubel). Dal sito dell'australiano vedo anche i risultati delle prove di ricezione del sistema di localizzazione utilizzato per il traffico aereo civile, l'ADS-B mode S. L'applicazione era live su Web a questo indirizzo e altri dettagli su queste prove - effettuate non con le chiavette economiche ma con la ben più costosa piattaforma USRP di Ettus Research - si possono trovare sul Wiki di Balint o su questa pagina più divulgativa. Ecco un video abbastanza spettacolare di "Aviation Mapper":

L'uso dei transverter in campo SDR si sta diffondendo molto tra gli sperimentatori, anche per quanto concerne il Funcube Dongle, il frontend VHF/UHF su chiavetta sviluppato dai radioamatori britannici interessati alle applicazioni satellitari (dispositivo che guarda caso utilizza il tuner digitale Elonics preferito da molte chiavette low-cost). Funcube copre le frequenze superiori ai 60 MHz, ma con i convertitori c'è la possibilità di usare lo stesso frontend anche per ricevere frequenze HF fino a 30 MHz, con gli stessi buoni risultati. Un transverter può rappresentare una alternativa - forse un po' intricata - all'acquisto di front end separati, che magari permettono di risparmiare qualcosa ma comportano manovre di sostituzione di apparati e sono per certi versi meno divertenti. Due i converter HF adatti al Funcube: il modello disponibile in kit sul sito Web WIMO e la famiglia di convertitori High Sierra Micro, che offrono anche l'opportunità di sintonizzare i 50 MHz della banda amatoriale dei 6 metri (in particolare il modello FCD-1-55-UC).

Digital & Radio Communications, SDR in Alto Adige

Con l'autunno torna l'imperdibile appuntamento con la radio "software-definita" a Renon, sopra Bolzano. Gli incontri con la "crême" italiana della progettazione SDR, organizzati da Maria Silvia Mattei per l'associazione I-Link, si tengono come sempre presso il soggiorno alpino ANA di Costalovara, sabato 1 e domenica 2 ottobre. Quest'anno per la tredicesima edizione sarà presente anche Sandro Sfregola, speriamo per presentare il suo nuovo programma di demodulazione digitale. Ma si parlerà anche di Perseus in rete e di ADS-B!

Uomini radar fai-da-te: ricevitori ADS-B a basso costo

Conscio dell'attenzione che periodicamente questo spazio sin troppo eclettico dedica al monitoraggio delle comunicazioni dati finalizzate al controllo del traffico aereo, l'amico lettore Giorgio C. torna sull'argomento ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast), trattato qui altre volte, segnalandomi di aver acquistato un ricevitore-decodificatore per questo sistema di tracciamento montato a bordo dei velivoli civili. L'ADS-B opera su frequenze convenzionali, per esempio i 1090 MHz, comunicando alle torri di controllo, a intervalli regolari e frequenti, la posizione geografica e altri parametri di volo. Pur essendo un sistema assolutamente professionale, l'ADS-B ha il suo bravo pubblico di fedeli hobbysti che sorvegliano le sue frequenze con opportuni dispositivi e software, per divertirsi a mappare il traffico aereo che attraversa i cieli sopra la loro testa. Per il monitoraggio amatoriale dell'ADS-B esistono in commercio apparecchi commerciale abbastanza economici (si va dalle 200 sterline della soluzione RadarGadgets alle 500 circa di SBS-3 della Kinetic Avionic). Da bravo segugio Giorgio ha seguito le tracce delle diverse sperimentazioni hardware e software open source e si è procurato, con una spesa ancora più modesta (circa 75 euro), un microricevitore ADS-B realizzato da un radioamatore bulgaro, Miro LZ2RR, attraverso il sito Web del costruttore. Anche questo dispositivo occupa le dimensioni di una chiavetta USB e secondo Giorgio funziona molto bene. Inoltre microADSB-USB è compatibile con i vari software di decodifica e visualizzazione su mappe disponibili in genere per piattaforma Windows, come PlanePlotter e ADSBScope. Per il disegno di microADSB-USB Miro sembra essersi ispirato a progetti come miniADSB, un clone delle piattaforme commerciali retroingegnerizzato da radioamatori tedeschi.

Come ho scritto prima, gran parte del software utilizzato per la decodifica e la visualizzazione su mappe lavora sotto sistema Windows, ma Giorgio - anche lui cultore del Mac - afferma che è possibile aggirare in parte il problema procurandosi un altro software Windows molto interessante, Virtual Radar Server. Quest'ultima è una applicazione Microsoft .Net sviluppata da un gruppo britannico, che trasforma il pc collegato a un ricevitore ADS-B in un server di un interessante mashup radaristico basato su Google Maps e accessibile con qualsiasi browser, su Mac e persino iPad. Una pagina test di Virtual Radar Server è operativa da una postazione che sorveglia il traffico aereo sopra l'affollato aeroporto londinese di Heathrow. In tempo reale vengono visualizzati su una mappa Gmaps tutti i voli in transito, partenza o arrivo, con le informazioni sugli operativi e le quote.