FunCUBE e chiavette RTL: soluzioni di remotizzazione (anche a bordo di droni!)

Uno dei risvolti più positivi della nuova generazione di dispositivi software defined radio interfacciabili con un computer è la remotizzazione. Grazie a Internet un computer che sta controllando un ricevitore SDR (per esempio attraverso la sua porta USB, ma naturalmente esistono anche ricevitori SDR che si interfacciano direttamente a una rete TCP/IP) può diventare un server accessibili a distanza da un secondo computer (il client). Ci sono ricevitori SDR come il Perseus che includono la remotizzazione nel software che li controlla, ma in genere è possibile costruire una stazione di monitoraggio remota dislocando il server in una località adatta e utilizzando una serie di accorgimenti hardware e software per rendere visibile la stazione attraverso una connessione IP. Sono sempre più numerosi i radioamatori interessati a queste soluzioni di remotizzazione perché sempre più spesso le condizioni ambientali dei luoghi di residenza sono compromesse da ogni sorta di rumore e disturbo: dislocando il ricevitore in un punto raggiunto da Internet è possibile ovviare al problema con un cavo di collegamento virtuale che può essere lungo anche migliaia di chilometri.

Un thread sulla lista di discussione del progetto FunCUBE - la chiavetta USB di fascia alta sviluppata con un occhio particolare alla comunità radioamatoriale satellitare - contiene molti spunti per una remotizzazione di questo dispositivo basata su server "ultraleggeri", come il computer RaspberryPI. Tutto parte da un progetto - oggi sostanzialmente fermo - chiamato Carpcomm, proposto un paio d'anni fa da Timothy Stranex, uno sviluppatore svizzero, nel quadro delle sperimentazione in ambito CubeSat, i picosatelliti amatoriali oggi molto in voga. Carpcomm era un progetto Open Source che puntava a realizzare una rete di postazioni di monitoraggio satellitare capaci di ovviare al grosso problema della limitata visibilità ottica di un satellite in orbita. Per monitorare via radio un satellite bisogna che questo satellite sia visibile sopra l'orizzonte. Disporre di una valida soluzione di remotizzazione significa riuscire a seguire l'orbita di un oggetto nel cielo anche quando il "nostro" cielo locale non offre alcuna finestra utile! Con Carpcomm Stranex aveva realizzato un server gratuito in ambiente Linux che permetteva di realizzare facilmente una rete di postazioni di ascolto distribuite. I dettagli sul funzionamento sono ancora disponibili su un blog (leggi "How to build a satellite receiving station using a Raspberry PI"). Tutto il software che è stato sviluppato, incluso il server CarpSD, è stato depositato da Timothy su Github ed è a disposizione di chi ha la capacità di compilarlo e personalizzarlo.

Dopo che Carpcomm è stato messo in standby, altri hanno sperimentato soluzioni diverse per remotizzare una chiavetta FunCUBE o altri dispositivi SDR USB più economici. Sulla lista FunCUBE un primo suggerimento riguarda l'uso di sistemi client/server di remotizzazione come TightVNC, della famiglia VNC. Oppure di accedere a un server Raspberry con la chiavetta collegata alla porta USB in modalità RPi Desktop attraverso una connessione in terminal X11 con ambienti come Putty o Xming (roba un po' complessa). Gli esperimenti più recenti sono ancora più creativi e si basano sulle possibilità di remotizzare la connessione USB, con la chiavetta SDR connessa a server leggeri come Raspberry o direttamente a un router wireless programmabile del tipo TP-Link WR730R, utilizzando un software di virtualizzazione USB come USB-IP (un altro progetto open source). Mark Jakes per esempio scrivere di essersi procurato per poco prezzo un WR730R su eBay e di averne modificato il firmware con OpenWRT . A quel punto sul router può essere caricato il server USB-IP e il dispositivo SDR collegato al router TP-Link può essere controllato da un client remoto equipaggiato con la versione client di USB-IP o dalla sua versione commerciale (ma in demo free per il controllo di una singola porta) VirtualHere. Se la connessione Internet è di buona qualità il ricevitore SDR connesso alla porta remota appare come se fosse un dispositivo locale a tutti gli effetti. VirtualHere è disponibile anche direttamente su Raspberry.

La società Hak5, che realizza un  versatile router programmabile Linux, il WiFi Pinapple, ha pubblicato un video incredibile in cui si vede un quadricopter radiocontrollato su cui viene montata una chiavetta RTL-SDR connessa a un Pineapple versione WiFi. Sul Pineapple viene fatta girare l'applicazione Linux dump1090 (qui altre informazioni sull'installazione di dump1090 su RPi), la quale consente la decodifica delle informazioni ADB-S. In questo modo Hak5 ha realizzato una postazione ADB-S remota volante in grado di ricevere i segnali ADB in un raggio assai più esteso rispetto a una postazione di ascolto a terra (immagino che la cosa possa valere anche per il monitoraggio delle sonde meteo):

Hak5 vende attraverso il suo shop online diverse soluzioni SDR, inclusa il nuovo frontend a larga banda HackRF di Great Scott Gadgets. Ricordo che HackRF copre da 10 MHz a 6 GHz!

Android SDR, chiavette e smartphone sempre più complici: Wavesink demodula anche DRM+

Il panorama delle applicazioni software defined radio pensate per la ricezione attraverso le ormai mitiche chiavette USB commerciali, compatibili con lo standard DVB-T, si arricchisce con l'avvento delle prime soluzioni per piattaforma Android. Ci si può chiedere il perché di tutte queste complicazioni, visto che una chiavetta DVB-T è quasi sempre accompagnata dal software che consente la ricezione di trasmissioni televisive e radiofoniche dell'FM analogica, spesso anche DAB. La risposta sta nella versatilità di queste applicazioni nate nel contesto della ricerca radioamatoriale e soprattutto nella possibilità di integrare la funzione di monitoraggio di una vasta tipologia di segnali radio VHF-UHF su piattaforme non Windows. Con l'SDR per Android il vostro smartphone - di solito già equipaggiato con un chip per la ricezione dell'FM - diventa un ricevitore molto più completo, capace per esempio di visualizzare lo spettro delle frequenze e di demodulare anche stazioni non convenzionali, incluse le radiosonde meteorologiche.

Il mio corrispondente romano F. (preferisce l'incognito) è uno sperimentatore agguerrito di queste combinazioni e mi ha appena inviato un piccolo resoconto delle prove effettuate con un tablet Asus Nexus da 7 pollici, un cavetto USB da 4 euro e una delle varie marche di chiavette equipaggiate con un chip RTL2832, quello che le applicazioni SDR riescono a "ingannare" per disporre ala fine del segnale in radio frequenza "grezzo" e poter effettuare una demodulazione alternativa. F. mi riferisce di aver provato le versioni demo di app SDR presenti su GooglePlay. Per una volta non sono app gratuite, ma i loro autori non chiedono somme stratosferiche, con al massimo 10 euro (e altri 10 o 15 per la "pennetta") lo smartphone si trasforma in uno scanner VHF-UHF molto sofisticato. Una delle app provate da F. si chiama SDR Touch e abbiamo già avuto modo di parlarne qui. L'altra è più recente e per certi versi molto più interessante perché permette di demodulare FM-RDS, DAB+ e addirittura il sistema digitale DRM+. Quest'ultimo oggi non viene utilizzato se non in situazioni molto sperimentali e in test limitati, ma anche questo sarebbe un ottimo motivo per procurarsene una copia. La app si chiama Wavesink ed è stata sviluppata dalla tedesca Feilen&Stolz, una piccola società specializzata in soluzioni per la radio digitale Digital Radio Mondiale. Wavesink supporta al momento la ricezione FM-RDS, DAB+ e DRM+ e il suo sviluppatore intende rilasciare anche le versioni per Windows, MacOS, iOS e Linux. 

Intercettazioni: chiavette RTL-SDR all'attacco degli algoritmi del GSM

In questi giorni di violente polemiche sulle attività di intercettazione che le agenzie di spionaggio e controspionaggio americane avrebbero portato avanti per anni nei confronti di tutti i principali governi europei, risuonano ancora più evocative e inquietanti i post in cui un ventunenne (!) hacker ungherese, Domonkos "Domi" Tomcsányi descrive sul proprio blog gli attacchi felicemente condotti contro gli algoritmi di cifratura della voce digitalizzata della telefonia cellulare GSM. Domi ha messo insieme il software necessario per l'attacco, utilizzando per la cattura dei segnali una strumentazione hardware di costo ridottissimo e diffusa accessibilità: le solite pennette USB per la ricezione televisiva che sono diventate protagoniste di innumerevoli progetti Software Defined Radio.

Prima di proseguire, qualche parola di avvertimento: le tecniche descritte da Domi espongono potenzialmente chiunque volesse provare a replicarle a rischi di violazione di una badilata di normative. Cercare di intercettare le telefonate altrui è un reato molto grave e lo stesso hacker sottolinea come le sue sperimentazioni vengono effettuate esclusivamente sul traffico del proprio telefonino. Anzi, come precisato giustamente da Domi nel suo dettagliato excursus sulla letteratura riguardante gli attacchi portati avanti in oltre 15 anni contro algoritmi come l'A5/X (alla base della cifratura vocale del GSM), tutti i lavori annunciati nel corso di convegni di hacker e specialisti di criptanalisi o resi noti attraverso pubblicazioni di carattere accademico, hanno rispettato il fondamentale principio etico della "responsible disclosure". Detto questo, nel mio piccolo anch'io come Domi credo nella trasparenza e nella necessità di disporre del maggior numero di informazioni tecniche nel pubblico dominio come unica strada verso una tecnologia più universale e, in ultima analisi, migliore.

Il lavoro di Tomcsányi è stato segnalato sul blog RTL-SDR-com dove è giunto all'attenzione di Chris. L'analisi, superdettagliata, è apparsa un paio di settimane fa sul blog di Domi in quattro parti, tutte estremamente affascinanti e chiare, ma tutt'altro che divulgative. Dopo una prima introduzione, che ripercorre le tappe di una attività che inizia nel lontano 1994 con le prime pubblicazioni di Ross Anderson sulla teoria criptanalitica del GSM, passa attraverso i paper firmati nel 2003 di Elan  Barkan, Eli Biham e Nathan Keller e giunge fino agli annunci del 2009 da Karsten Nohl, Sascha Krissler e Chris Paget, Domi descrive la configurazione hardware e software,  si sofferma sul software utilizzato per la individuazione dell'identificativo TMSI (un momento importante del dialogo tra un cellulare e la rete) e infine spiega come materialmente un ricevitore low-cost come le pennette RTL-SDR può aggirare barriere un tempo giudicate molto robuste con l'aiuto di applicazioni e librerie facilmente reperibili in rete.

Anche limitandosi a una semplice lettura del diario di Domi, c'è da restare stupiti dell'ingegnosità dimostrata in questi anni dalla comunità degli hacker. Nel corso della Blackhat Conference del 2010, tenutasi a Las Vegas, Karsten Nohl illustrò in un lungo intervento i risultati ottenuti in diversi anni di ricerche. Il video YouTube del suo intervento viene riportato in conclusione sul blog di Domi e dal sito degli eventi Blackhat relativo al convegno del 2010, ecco il whitepaper dello stesso autore. La Merkel e molti altri leader europei avrebbero dovuto far tesoro di informazioni come queste: forse avrebbero potuto difendersi meglio dal loro "alleato" americano.

Droni do it yourself e Software Defined Radio per un radar in realtà aumentata.

Straordinario "hack" di John Wiseman, esperto di droni telecomandati do it yourself. Con una chiavetta DVB-T da 20 dollari ha sovrapposto le informazioni sul traffico aereo trasmesse in modalità ADS-B e ricevute direttamente sul suo Mac per realizzare un sofisticato radar in realtà aumentata. Le immagini sono quelle che arrivano da un drone Parrot AR.Drone, comandato attraverso un progetto chiamato ArDrone Webflight, un programma di controllo basato su Web. Sul display vengono sovraimpressi in tempo reale dei riquadri che riportano il tipo di aereo che attraversa in quel momento l'orizzonte visto dal drone. E' sufficiente, oltre alla chiavetta USB basata su un tuner RTL, uno speciale plugin chiamato Webflight-Traffic liberamente accessibile attraverso il repository di Github. John riferisce che è possibile incorporare anche informazioni GPS (non supportate per il momento da AR.Drone) utilizzando lo stesso software e il ricevitore SDR ultra-economico con modelli di droni "open hardware" come Arducopter o Arduplane. Nell'esempio riportato in questo video i dati ADS-B vengono ricevuti dal Mac, ma è possibile montare la chiavetta direttamente sul quadricottero giocattolo. Poesia pura. 

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.

Chiavette RTL-SDR, dall'Olanda software DAB potenziato

Ottime notizie dall'Olanda per i possessori di chiavette USB predisposte per la ricezione del DVB- T o del DAB-T (molte chiavette sono dotate di software per ricevere la radio digitale). Jan van Katwijk ha messo a punto due nuovi prodotti sulla base della sua piattaforma per la ricezione dell'FM analogica. Uno è un ricevitore DAB/DAB+ con molte funzionalità da esplorare. L'altro è una versione "wideband" del software FM-receiver (che tra l'altro presto verrà rilasciato in versione 4.2). Questa versione è in grado di sfruttare l'intera larghezza di banda degli stadi RF delle chiavette per visualizzare una porzione di spettro di 3,2 MHz. 

Il nuovo DAB receiver può essere gratuitamente prelevato a questo indirizzo. Come al solito, il codice è disponibile in due edizioni, un eseguibile per Windows e il source per Linux. E come sempre Jan ha realizzato un conciso ma dettagliatissimo manuale utente in inglese. 

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 Realtek e Mac: ora è la volta del software SDR#

Le mie prime prove con il bundle di Alain De Carolis per la gestione sotto Mac di una chiavetta DVB-T Realtek non si sono concluse felicemente. Sembra che il software sia ottimizzato per sistemi 10.7 (io sono fermo al 10.6) e per piattaforme Intel 2 (la prova con 10.7 che ho fatto riguarda una macchina i5). Probabilmente si tratta di ricompilare e verificare di nuovo. Nel frattempo però Alain non è rimasto fermo: ecco un video dove si dimostra la possibilità di usare su Mac anche SDRsharp (SDR#), un software SDR molto apprezzato. Dopo HDSDR, verrà realizzato un nuovo bundle, partendo - spiega Alain nei commenti - dal presupposto di una compilazione che abbia per "target" sistemi i386 o Universal, una misura che sembra evitare gli errori legati a librerie come portaudio e librtlsdr. Sarebbe davvero un colpaccio poter disporre di due programmi come HDSDR e SDR# su Mac.

Bundle RTL-SDR: su Mac con un doppio click (prime prove)

Alain De Carolis ha mantenuto la parola e ha reso disponibile il suo bundle per chiavette SDR low cost, su Mac OS X. Un semplice applicativo da lanciare con un doppio click (circa 110 mega di file zippato). Una sola icona che ingloba tutto il software necessario, fino a HDSDR eseguito sotto Wine. Oggi ho fatto un primo tentativo di esecuzione sull'iMac da 3 Giga dell'uffcio, ma non avevo con me la chiavetta. La prova effettuata successivamente con un MacBook più lento (entrambe le macchine con il sistema 10.6.8) non è purtroppo andata in porto, sembra che tutto si pianti su HDSDR che cerca di configurare il dispositivo di ricezione. Va detto che Alain precisa di aver costruito il suo bundle sotto Mac OS X 10.7, quindi la versione successiva alla mia. Fa comunque impressione vedere la videata di HDSDR perfettamente ricostruita su una scrivania non-Windows.I macintoshiani tra voi già dotati di chiavetta Realtek sono invitati a provare, scaricando il bundle di Alain a questo indirizzo:

https://dl.dropbox.com/u/17744176/HDSDR%20OSX.zip

SDR facile su Mac. SDR open dall'India. SDR WIndows-free con Beagleboard

L'SDR facile su Mac. Come anticipato nel mio post di ieri e come confermato dallo stesso sviluppatore italiano residente negli USA in un commento allo stesso post, Alain De Carolis sta per lanciare la bomba di un "bundle" software che abilita il Mac alla ricezione SDR (con chiavette RTL-SDR) con un normale doppio click. Dietro al bundle c'è un lavoro abbastanza complesso ma se tutto va bene basta avere un Mac equipaggiato (per esempio con Winebottler) con Wine, lo strato di emulazione Windows che consente di eseguire codice Wintel in modo praticamente nativo. Mi sembra che valga la pena dare migliore visibilità al contributo di Alain, che potete leggere sul suo blog. Da You Tube riprendo il filmato inserito da Alain per spiegare visivamente il suo approccio. Perché tutto sia pronto e il bundle possa essere distribuito (gratuitamente), occorre soltanto l'autorizzazione dell'autore di HDSDR, lo spinoff di Winrad che si sta imponendo come soluzione preferita nell'ambito delle chiavette, insieme forse a SDRsharp e qualche altra soluzione software.

Il bundle di Alain, la bomba, rimuove finalmente due ostacoli che hanno rallentato il percorso di avvicinamento di Mac OS X al software defined radio: il prezzo dei ricevitori e la dipendenza pressoché esclusiva da software pensato e sviluppato per Windows. Fattore quest'ultimo che non piace molto agli utenti di Linux o del Mac. Al centro della soluzione, oltre a Wine, ci sono GNU Radio e i driver/server sviluppati da Balint Seeber.

Un altro bell'esempio di sperimentazione radioamatoriale condotta in puro ham spirit, senza scopi di lucro. Non voglio naturalmente criticare il senso delle operazioni commerciali - perfettamente motivate e legittime - che pure non mancano in questo settore, ma ancora una volta si conferma la qualità dei prodotti free e open source.

Proprio in queste ore tra l'altro stanno arrivando a compimento diversi progetti che vanno ad attaccare il "monopolio naturale" del ferreo abbinamento SDR-Windows. Ne cito due che andranno sicuramente approfonditi. Dopo l'arrivo degli sviluppatori di ricevitori e ricetrasmettitori ham radio made in Russia, l'altro giorno è stato annunciata l'imminente (dopo l'estate) disponibilità di due soluzioni SDR per radioamatori made in India. Si tratta di due dispositivi basati sulla piattaforma OpenHPSDR. Lo sviluppatore si chiama Apache-Labs ed è basato ad Haryana, in India. Ecco il breve comunicato riferito al transceiver "ANAN-10" e al front end DDC/DUC (digital down/up converter)

Apache Labs is pleased to announce that the pre orders for the ANAN-10 transceiver (Assembled & Tested) and The OpenHPSDR Hermes DDC/DUC SDR (Assembled & Tested) will commence from the 26th of July 2012,

· The ANAN-10 Transceiver will be priced at US$1449.00** (estimated FEDEX $40USD from India)

· The OpenHPSDR Hermes DDC/DUC SDR will be priced at US$895.00**

· OpenHPSDR Hermes PCBs (immersion gold plated) will be priced at US$40 and would be available to home brewers & experimenters.

L'altra notizia riguarda un software server sviluppato dall'americana RFSpace per la linea di front end SDR commerciali SDR-IQ. Un software molto particolare perché progettato per funzionare sotto Linux sul computer ultra-lowcost Beagleboard, basato su processori ARM Cortex. Collegato a Beagleboard, l'SDR-IQ diventa un SDR visibile in rete e utilizzabile con il software di demodulazione preferito su computer Mac, Windows e Linux. Il server potrebbe essere distribuito sottoforma di schedina SD direttamente inseribile in un computer Beagleboard. Mi sembra uno sviluppo di notevole interesse, anche perché apre la strada ad analoghi esperimenti sul nuovo microcomputer Raspberry.

Mi rendo conto che questo post sta diventando un po' troppo rapsodico, ma visto che si parla di sperimentazione, perché non concludere con la notizia di un nuovo progetto RTL-SDR annunciato - per ora come generico "committment" - dal tedesco Steve Markgraf su GIT. Lo scopo del codice sviluppato da Markgraf è di utilizzare le chiavette DVB-T come ricevitori a campionamento diretto disabilitando i tuner RF. In questo modo l'antenna verrebbe collegata all'ingresso dei convertitori del chip Realtek per acquisire direttamente i segnali fino a 30 MHz. Ecco un'altra follia da SDR-geek da tenere sott'occhio.

Ancora chiavette DVB-T: Digiradio, GQRX e una bomba in arrivo per SDR su Mac

Oltre a essere uno degli italiani più esperti nel monitoraggio di stazioni FM a lunga distanza, gran conoscitore delle condizioni propagative troposferiche e ionosferiche nella sua Sardegna, Cristian Puddu (suo il sito Sardegna Hertz) è anche un valido sperimentatore dei front end SDR "ultraleggeri" ultra low cost, in ambiente Linux e Windows. Volevo dirottare nel post che state leggendo una videata che Cristian mi ha linkato in un recente commento, soprattutto per renderlo più visibile e contestualizzato. La videata, che vedete qui accanto, si riferisce a una installazione di Digiradio, il software SDR rilasciato tempo dai ricercatori del CSP di Torino. Lo vedete in azione nella ultima release 1.3, mentre pilota in Wide FM con decodifica RDS una delle famose chiavette DVB-T con chipset Realtek (RTL-SDR). Secondo Cristian però il software, che dovrebbe appartenere alla ormai nutrita famiglia degli spinoff di Winrad, sembra ancora abbastanza instabile e non riesce a produrre audio senza fastidiose interruzioni.

In compenso Cristian mi ha fatto sapere di aver effettuato anche alcune prove con la sua chiavetta e il software SDR GQRX, sviluppato in ambiente GNU Radio con interfaccia grafica QT. Non ho parlato ancora di GQRX anche se ho citato più volte il suo autore, Alexandru Csete OZ9AEC. Il software, giunto ormai alla versione 2.0, sembra molto interessante e Csete ha appena pubblicato sul suo sito i risultati delle prove di ricezione dei satelliti meteorologici NOAA con una chiavetta Ezcap Eztv 666 (qui potete seguire un tutorial molto dettagliato). Il comportamento, secondo l'autore di GQRX, è all'altezza di un setup con Funcube Dongle, un front end decisamente più costoso.

Già che siamo di nuovo in argomento chiavette, riporto qui in chiusura la notizia (data da Alain De Carolis in un suo commento di poco fa qui su RP) dell'imminente arrivo di un package messo a punto dallo stesso Alain per l'impiego delle chiavette DVB-T sotto Macintosh. Alain ha realizzato, «una applicazione per OSX che da sola include HDSDR, Wine, gnuradio e grbaz. La si potrebbe scaricare ed eseguire con un semplice doppio click direttamente da una chiavetta USB e senza istallare nulla.» Un set up di questo tipo servirebbe a ridurre drasticamente la soglia di accesso alle sperimentazioni SDR in ambiente Mac, sempre in attesa di vedere un maggiore sviluppo di applicazioni native OS X.

RTLSDR-mania, le chiavette SDR low cost ruggiscono grazie a GNU Radio

Le notizie su Elonics, uno dei produttori di silicio rivolto alla sintonia di segnali radiotelevisivi digitali (la proprietà intellettuale del suo chip, il tuner VHF/UHF E4000 è come ho scritto ieri in liquidazione) , possono non essere incoraggianti, ma gli esperimenti di Software Defined Radio a buon mercato che utilizzano le ormai famose chiavette USB per il digitale terrestre sono sempre più numerosi. E il fatto che il chip Elonics sia solo uno dei pezzi del mosaico e forse neppure il più importante, lascia intuire che la sperimentazione continuerà.

Il mio solito assiduo lettore romano, particolarmente versato in materia di silicio e di software di ricezione, mi ha inviato una bella videata relativa ai test effettuati con una chiavetta "LV5 Deluxe" credo acquistata sul circuito GBC e il software SDR SDRsharp, che di suo è già predisposto per controllare i front end SDR Funcube Dongle. Secondo il mio amico SDRsharp, - ma la notizia è confermata nei commenti che trovate oggi sul sito dedicato al programma - ora è già in grado di gestire direttamente le chiavette basate sul demodulatore Realtek che ha scatenato la RTLSDR-mania grazie alla presenza nella directory DLL dei driver RTLSDR e libUSB. L'unica avvertenza, se è la prima volta che state utilizzando una chiavetta sul vostro computer Windows, è installare il driver giusto ricorrendo alla utility di installazione Zadig, che fa parte del progetto "libwdi" Windows Driver Installer per una serie di dispositivi USB (qui c'è la pagina di download di Zadig su Sourceforge, ma la stessa utility si può reperire sul Wiki di Balint Seeber, il programmatore australiano che ha contribuito a scatenare il fenomeno dell'SDR da pochi euro). Mi sembra che valga proprio la pena verificare considerando che SDRsharp è un programma free, ma bisogna assicurarsi di prelevare la versione "in divenire" che lo sviluppatore di SDR#, Youssef, aggiorna continuamente sulla sua pagina dei download.

La stessa fonte romana mi segnala una straordinaria pagina dedicata agli esperimenti delle chiavette USB con la evoluta piattaforma Linux GNU Radio. Il sito di "Superkuh" (non riesco ancora a risalire al nome) fa un lavoro prezioso introducendo il lettore a uno script di installazione di GNU Radio messo a punto da "patchvonbraun" attraverso il nodo Freenode #rtlsdr. Lo shell script è disponibile all'indirizzo http://www.sbrac.org/files/build-gnuradio e permette di ottenere una installazione completa di GNU Radio su Ubuntu/Fedora e a questo punto, come spiega Superkuh, è possibile buttarsi a capofitto nei moduli di GRC, o GNU Radio Companion, dove sono implementati interi sistemi di demodulazione. Superkuh si sofferma su alcuni moduli per la ricezione dell'FM wideband. Ci muoviamo, lo ricordo, sul terreno del progetto GNU Radio, ma esistono anche applicazioni FM compilate direttamente per Linux, come il software jSDR di Jan van Katwijk (il quale tra parentesi ha anche realizzato un visualizzatore di spettro che funziona proprio con le chiavette USB, lo trovate insieme a jSDR nell'area file del gruppo Yahoo! Soft_Radio (evidentemente è necessario essere iscritti).

Tanto per restare in tema chiavette, ma fuori dall'ambito GNU Radio Companion, segnalo per concludere un hack di Michael Feilen, nome già noto ai lettori di questo blog, che ha sviluppato un software, Wavesink SDR, per la demodulazione di segnali DRM+ nella banda VHF. Feilen lavora nell'ambito del progetto Open Digital Radio e non ha ancora rilasciato molti dettagli su Wavesink, se non questo video dimostrativo apparso su YouTube, in cui si vede in azione il software per Linux (ma Feilen precisa che intende rilasciare anche una versione Windows) sintonizzato attraverso la chiavetta Noxon DAB su una trasmissione DRM+ generata a sua volta via software grazie ai tool Open Digital Radio su hardware Ettus USRP: