Archivio mensile:Gennaio 2019

Ogni scusa è buona!

Recentemente in casa sono comparsi dei simpatici oggettini che sono detti “baby monitor”. Si tratta di una coppia trasmettitore/ricevitore che dovrebbe dare ai neo-genitori, la sensazione di avere una vita normale, potendo ascoltare da remoto vagiti e gemiti dell’infante.
Non si tratta di una invenzione nuova: ricordo perfettamente che “tanti ani fa” lavoravano in FM a 29700kHz. Si potevano ascoltare molto facilmente con ricevitore, davano parecchio fastidio alle automobiline radiocomandate e li ricevevano anche i walkie-talkie giocattolo (che erano in AM).

I baby-monitor di adesso hanno dimensioni molto contenute, antenne interne e batterie ricaricabili. Per intenderci una cosa di questo tipo. Leggendo le specifiche si apprezza la frequenza di funzionamento compresa tra 1800MHz e 1900MHz, in piena banda DECT. In effetti leggendo il manuale:
– Trasmissione vocale tramite sistema basato su tecnologia digitale DECT.
– Range operativo in campo aperto senza ostacoli di circa 300 metri.
DECT è uno standard che nasce per la telefonia cordless che prevede l’uso di codec audio a 32kbps e 64kbps (G726,G722) su 10 canali nella banda 1800MHz, 1900MHz. Il layer fisico usa FDMA/TDMA con TDD. La modulazione usata è GFSK ma può implementare anche modulazioni più aggressive.

In rete ho trovato un interessante articolo con questo titolo: “RE-DECTED: AN RTL-SDR DECT DECODER”. Nell’articolo si fa riferimento ad un codice contenuto su git-hub: re-DECTED. Il sistema è costruito attorno a Gnuradio e richiede un hardware in grado di sintonizzare i 1900MHz. Per questo è consigliato l’uso di un SDR basato su E4000, il compianto tuner della Elonics o di un ricevitore generico in grado di lavorare a 2.4Ms/s. Anche AIRSPY mini è tagliato fuori: arriva fino a 1700MHz. Pertanto ho deciso di modificare il codice per farlo lavorare con ADALM PLUTO.
Il codice elaborato da “znuh” prevede l’uso di diversi elementi:
– un eseguibile C dectrcv.c che riceve i dati dalla interfaccia localhost, visualizza i frames ricevuti e li redirige alla interfaccia dummy0;
– il codice python che avvia una configurazione su GNURADIO che esegue la ricezione del segnale RF;
– il codice GNURAIO è nel file dectrx.grc che può essere aperto anche con GNURADIO.

Il primo step è modificare il codice grc per introdurre il nuovo “sdr source” adalm pluto. Il primo problema è che il PLUTO non campiona a 2.4Ms/s, ma a 3Ms/s. Il blocco di ricezione invece vuole proprio questo valore. Pertanto è necessario modificare il “rational resampler”. Nella formulazione originale il flusso a 2.4Ms/s viene interpolato per 24 e decimato per 25, ottenendo 2304000. Per avere 2.4Ms/s a partire da 3Ms/s occorre moltiplicare per 0.8, ovvero interpolare per 4 e decimare per 5.

Schema a blocchi originale, credit a znuh
Schema a blocchi modificato per Adalm Pluto

Una volta effettuata la modifica non resta che avviare nella sequenza giusta i software e godersi l’output con “wireshark”. Per creare l’interfaccia dummy in un sistema Ubuntu è meglio seguire questo tutorial.

Output per programma in C, credi znuh
Output del programma GRC, modificato per vedere anche la banda base.
Output di Wireshark, con i pacchetti DECT.

Si potrebbe decodificare anche l’audio ma, sinceramente, non ne ho la minima voglia!
Il nuovo GRC si può scaricare da qui.

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rtl_433

RTL_433 è un progetto che ho scoperto per caso, navigando senza rotta in giro per la rete. Il sito di riferimento è su github. Si tratta di un simpatico programmino che rileva la presenza di una chiavetta SDR lo sintonizza a 433,920 MHz e si mette in ascolto su una finestra di 250kS/s. In questa fetta di spettro sono allocati sensori e telecomandi a bassa potenza. In particolare le stazioni meteo che hanno sensori wireless usano la modulazione ASK per trasmettere i dati al concentratore.

Universal Radio Hacker alle prese con il segnale in banda base.

Il programma rtl_433 riesce a demodulare i segnali dei sensori ed a interpretare il protocollo ed i dati da esso trasmessi. La cosa è molto interessante soprattutto considerando che i sensori sono dispositivi di debole potenza ed il loro raggio di azione è molto limitato. Pertanto, a meno di installazioni piuttosto bizzare, i dati ricevuti rispecchiano le condizioni meteo della zona in cui sono posizionati.
Il programma si presta bene a “sostituire” una stazione meteo, sfruttando quella di qualche ignaro vicino o consente di confrontare la propria stazione con quelle commerciali.

L’installazione del sistema è banalissima, basta compilare il sorgente scaricato da github ed eseguire il binario rtl_433. Nella mia installazione ho dovuto aumentare la frequenza di campionamento in quanto mi sono reso conto che c’erano diversi sensori “lontani”. Pertanto adesso il sistema lavora a 1024kS/s.

Posizione dei sensori nella banda 433MHz.

Collegata la chiavetta ad una antenna diskona, è iniziata la festa. I segnali dei sensori sono decodificati facilmente ed il programma restituisce un sacco di informazioni utili, anche dal punto di vista comunicazionisitico: SNR – RSSI – NOISE.

A questo punto l’appetito viene mangiando: come fare per immagazzinare i dati ricevuti in un database (MariaDB) in modo da potere rendere in forma grafica alcuni parametri?
In rete ho trovato questo interessante progetto in Python. Ho quindi preso spunto da questo script per cercare di combinare qualche cosa in Python. Ne è venuto fuori uno script che immagazzina tutti i dati nel database e registra i dati grezzi in formato JSON su un file. A corollario di questo ho anche scritto una serie di script php che consentono di accedere ai dati in forma tabulare e di rappresentare l’andamento dei parametri fisici (temperatura, umidità) e radioelettrici (rssi,snr,noise) in funzione del tempo.

Sensori ricevuti e parametri, in forma tabulare.

Grafico dei parametri fisici e radioelettrici:

Andamento della temperatura.

Questa immagine è molto interessante. Mostra l’andamento della temperatura nel tempo. Il fatto è che… le minime sono coerenti con quanto misurato anche da altri sensori. Le massime sono completamente sballate (a gennaio è improbabile raggiungere i 36 gradi). Morale della favola? Il sensore è probabilmente installato al sole, in un contenitore di plastica.

RSSI nel tempo.

Da casa riesco a ricevere una stazione “dignitosa” marca Fine Offset. Penso sia una cosa di questo tipo. Posso confrontare la temperatura rilevata dalla stazione commerciale e la mia: c’è un ottimo accordo di notte. Di giorno c’è qualche discrepanza: 11.7 mia contro 8.8 commerciale ma non conosco l’esatta ubicazione della stazione. Sicuramente il mio schermo solare deve essere perfezionato: apertura sul fondo in primis, ventilazione forzata in secundis.
Chissà cosa viene fuori ad installare il sistema sulla torre di ingegneria?

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Nuovo server, considerazioni.

Alcuni giorni addietro, ho scritto un posto sul “nuovo” serve domestico, ricavato da un portatile Dell XPS 1340. A distanza di due giorni, ho analizzato i dati raccolti dall’ottimo LibreNMS.

La macchina ha in esecuzione un web server (utilizzato prevalentemente in locale), un database MariaDB (immagazzina tutti i dati meteo e dei sensori che raccolgo in casa), LibreNMS (chi non ha un sistema di network management system in casa?) e, da poco, una istanza di rtl_433.

I dati di utilizzo delle CPU non sono molto incoraggianti. Il sistema è piuttosto “carico”, soprattutto a causa di rtl_433 che, lavorando con un sample rate di 1024k, fa sudare un po’ la cpu.

Carico delle CPU (core 1 e core 2).

Nulla di preoccupante, visto che non prevedo di installare altri servizi molto impegnativi (farci girare uno spyserver sarebbe follia), solo che “speravo in migliori performances”. Ciò che mi preoccupa è la temperatura di lavoro della CPU: un portatile rispetto ad un server ha una circolazione di aria meno efficiente, in quanto non è previsto che sia accesso 24×7. Pertanto le temperature sono elevate:

Andamento della temperatura per Core, nel tempo.

Questo dato mi preoccupa, soprattutto in vista dell’estate. Il server sarà posizionato in soffitta, dove l’aria è molto calda in estate. Rischio la frittura, ma correrò il rischio, dotando il portatile di una importante supporto alla dissipazione di calore: una bella ventola a 220V. Il flusso di aria investirà il portatile completamente in modo da rimuovere calore da ogni parte. Se poi le cose andranno male, valuterò la possibilità di dotarmi di un calcolatore tipo HP8300elite, magari con 16GB di ram. Intanto… run baby run!

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Aggiornamento @home!

Gli eventi del mese di dicembre sono stati veramente importanti per la mia vita. Ma questo è un blog in cui non tratto molto volentieri le mie vicende personali. Pertanto… la permanenza a casa ha comportato che io mi sia finalmente reso conto che l’attuale “server” di casa è arrivato alla frutta.

Attualmente il sistema domestico “gira(va)” su una Cubieboard 2, un aggeggio hardware poco documentato e meno supportato. Dopo lunghe peripezie sono riuscito a farlo funzionare “bene” con notevoli difficoltà per utilizzare in modo dignitoso le GPIO. Ultimamente il dispositivo ha dimostrato una certa instabilità: il web server restituisce “connection refused” e, dopo il riavvio, non viene caricata la shell. Probabile che anche la SD sia arrivata alla frutta, ma anche le risorse di sistema sono allo stremo. Il database con gli eventi meteo è sempre più grande, vorrei implementare anche un ricevitore per i sensori che operano a 433 MHz (vedi altro post). Non è possibile andare avanti con questo hardware, pertanto ho preso una decisione drastica: nuovo server.

L’ideale sarebbe stato prendere un computer refurbished (tipo HP 8300) come quello che sto usando (da un anno) in ufficio. Grandi prestazioni, ottima robustezza, grande silenziosità. Solo che adesso 200 euro per un simile sistema non li voglio spendere. Pertanto l’idea: utilizzare il vecchio portatile Dell XPS13 (1340) del 2009. Il monitor è praticamente andato (funziona solo tenendo lo schermo aperto a 95,33°, ma la cpu funziona bene, ha 8GB di ram e 2 USB 2.0. La CPU è un dual core, non ci farò sicuramente virtualizzazione ma per lo scopo è ottimo. Ingredienti: un nuovo alimentatore ed un pacco batteria.

Proprio ieri sera ho terminato la migrazione dei sistemi, con qualche grattacapo per fare funzionare mailutils. Adesso devo trovare un modo per aggiungere delle GPIO al portatile, in modo da potere controllare dei relè ed avere degli ingressi analogici e digitali magari consultabili in Python. Ci sto lavorando… piano piano!

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