초코볼의 inside Tech

일전에 Raspberry Pi 를 이용하여 ADS-B receiver 를 만든적이 있습니다.

* Hardware | PiAware 로 항공기 추적하기

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-PiAware-FlightAware

직접 만들 때에는 Raspberry Pi 부터 시작하여, 안테나, 필터, RTL-SDR dongle 등을 모두 구입해야 했죠.

이후, FlightAware 사에서 완제품을 제공받아 설치한 후로는, RTL-SDR dongle 을 사용하지 않고 있었습니다.

우연한 기회로 이 RTL-SDR 을 이용하여 주파수 스켄이 가능하다는 것을 알게 되었습니다.

* 19 RTL-SDR DONGLES REVIEWED

- https://hackaday.com/2017/09/05/19-rtl-sdr-dongles-reviewed/

* Group ADS-B test: 19 dongles

- http://www.radioforeveryone.com/p/group-ads-b-test-19-dongles.html

원래 RTL-SDR 은 라디오나 TV 수신을 PC 에서도 할 수 있게 만들어진 제품이지만,

기본 기능만 이용해도 주파수 스켄이 가능하게 되어 있습니다.

참고로 SDR 은 Software-Defined Radio 의 약자로,

예전에는 전자 회로나 DSP 를 이용하여 전파를 분석후 video / audio 로 변환 했으나,

요즘은 범용 CPU 를 사용하는 PC 등의 발달로 이 부분을 Software 로 처리할 수 있게 한 개념 입니다.

* Software-defined radio

- https://en.wikipedia.org/wiki/Software-defined_radio

1. Cable

안테나 하나에서 신호를 받아, 신호 열화 없이 각 기기에 분배해 주는 active splitter - multicoupler 를 운용하고 있습니다.

* Hardware | 전파를 copy 해주는 Multicoupler

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-active-splitter-Multicoupler

Multicoupler 인 MCA204M/T 와 RTL-SDR dongle 의 연결시 어떤 케이블이 적합한지 고민해 봤습니다.

일단 선 굵기에 대한 개념이 필요하더군요. 굵은 copper core 를 가지는 선이 당연 신호 전달에 유리합니다.

* LMR / RG comparison

- LMRComparisonChart1.pdf

위의 PDF 의 캡춰본은 아래와 같습니다.

LMR-240 케이블을 채용한 TNC/SMA male 을 구매하려고 했으나 가격이 비싸고,

RG-58 도 충분히 굵고 신호 특성이 좋으니 RG-58 케이블로 제작된 SMA male/female 을 선택했습니다.

* SMA Connector SMA male to SMA female Extension wifi RG58 cable plug to jack antenna cable coaxial cable 1M 3M 5M 8M 10M 12M 15M

- https://www.aliexpress.com/item/SMA-Connector-SMA-male-to-SMA-female-Extension-wifi-RG58-cable-plug-to-jack-antenna-cable/32900471753.html

케이블은 딱 20일만에 잘 도착했습니다.

제가 필요한 것은 양쪽 다 SMA male 이어야 하지만,

향후 확장용으로 필요할지 모르니, SMA male / female 한쌍으로 된 것을 주문했습니다.

추가로, MCA204M/T 와 직접 연결되는 부분은 TNC/SMA female 에 연결되어야 해서 어뎁터가 필요합니다.

pig tail SMA male/male 을 구매해도 되지만, 그 부분에 잡신호가 들어갈 수도 있어, 메탈 어뎁터를 선택했습니다.

다만, pig tail 어뎁터일 경우는 케이블이 구부러지는 힘이 가해질 때, 자연스럽게 구부러지면서 완충해주는 구조이나,

메탈 어뎁터를 쓰면 서로 꽉 물려있는 형태라 자칫 본체 기판과 연결된 부위에 크렉을 발생시킬 수 있으니 주의해야 겠습니다.

좋은 점으로는 외부 신호가 비집고 들어가지 못하므로 신호 특성은 좋겠네요.

* DSHA New Hot SMA Male to SMA Male Plug in series RF Coaxial Adapter Connector

- https://www.aliexpress.com/item/DSHA-New-Hot-SMA-Male-to-SMA-Male-Plug-in-series-RF-Coaxial-Adapter-Connector/32700416436.html

케이블과 같이 주문해서 그런지, 비슷하게 18일만에 도착했습니다.

양쪽 모두 SMA male 로 되어 있어서, SMA male / female 케이블 양쪽을 male 로 바꿔줄 수 있습니다.

RG-58 SMA female 쪽에 연결하면 이렇게 됩니다.

결국 아래 사진처럼 RG-58 양쪽을 모두 SMA male 로 만들어주기 위한 adapter 였습니다.

MCA204M/T 쪽 남아있는 connector 에 50 ohm terminator 를 달아놨던 부분을 빼고 구매했던 RG-58 SMA male 을 연결합니다.

이렇게 되구요.

PC는 아래와 같이 연결하면 물리적인 작업은 끝 입니다.

참고로 Windows 의 장치관리자에서는 SDR dongle 이 "RTL2832U" 로 검색됩니다.

2. Software

RTL-SDR 을 이용하는 프로그램이 어떤게 좋은지를 찾아 봤습니다.

* THE BIG LIST OF RTL-SDR SUPPORTED SOFTWARE

- https://www.rtl-sdr.com/big-list-rtl-sdr-supported-software/

가장 처음에 소개되는 어플이 SDR# (SDR Sharp) 이라는 군요.

괜찮아 보여서 이걸 사용하기로 합니다.

설치 과정은 아래 사이트에 잘 나와 있습니다만, 이 포스트에서도 과정을 따라가 봅니다.

* QUICK START GUIDE

- https://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-quick-start-guide/

파일은 아래 link 에서 다운로드 받을 수 있습니다.

* Windows SDR Software Package

- https://airspy.com/download/

3. Installation

압축을 풀고 폴더 내부를 살펴 보면, "install-rtlsdr.bat" 파일이 있습니다. 실행시킵니다.

그 뒤, 폴더를 살펴보면 "zalog.exe" 가 생겼습니다.

관리자 실행 권한으로 실행합니다.

Options > List All Devices 를 선택하면, USB 에 연결된 RTL2832U 을 선택할 수 있게 됩니다.

이제야 Device 를 선택할 수 있네요.

오른쪽 밑에 있는 Reinstall Driver 를 누르면 완료됩니다.

4. 실행

사용법은 아래 link 에 있습니다.

* SDRSHARP USERS GUIDE

- https://www.rtl-sdr.com/sdrsharp-users-guide/

이제 본 프로그램인 "SDRSharp.exe" 을 실행시키면 프로그램이 실행됩니다.

여기서 "RTL-SDR (USB)" 를 선택하면 신호을 받기 시작합니다.

마지막으로 톱니바퀴 모양의 옵션에서 RF Gain 을 37.2 dB 로 맞추는 것을 잊지 마세요.

가장 궁금한 인천공항 관제탑과의 신호를 잡아 봅니다.

인천공항에서 사용되는 주파수는 다음과 같습니다.

* 인천국제공항/항행 시설

- https://namu.wiki/w/%EC%9D%B8%EC%B2%9C%EA%B5%AD%EC%A0%9C%EA%B3%B5%ED%95%AD/%ED%95%AD%ED%96%89%20%EC%8B%9C%EC%84%A4

개뿔. 공항과 멀어서 그런지 신호가 살짝 뜨긴 하는데 음성이 거의 들리지 않습니다.

운이 좋으면 한문장 들릴까 말까.

마침, 가지고 있던 transceiver VX-8D 의 안테나 연결부가 SMA female 이라 연결이 가능했습니다.

VX-8D transceiver 에 대해서는 아래 글을 참고해 주세요.

* Hardware | VX-8D transceiver 간단 사용기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-VX8D-transceiver-simple-usage

잔뜩 잡음만... ㅠㅠ

증폭기를 고려해야 하나...

동일 시간대에 집에서 비교적 가까운 인천공항과 비행기들의 교신을 아래 Live ATC 사이트에서 확인해 봤습니다.

* LiveATC.net LLC

- https://www.liveatc.net/search/?icao=rksi

엄청 교신이 많이 이루어 지고 있었네요.

아침 이른시간이라 그런지 실제 공항 모습도 정신없어 보였습니다.

Air band 교신은 공항에서 멀어 힘들더라도 일반적인 신호들도 잡을 수 있으니, 라디오 방송국 신호를 잡아봅니다.

잘 잡히네요.

이 프로그램의 좋은 점은, 주파수를 정확하게 설정하지 않아도 주변 주파수에서 신호가 있을 시,

파형이 떠서 쉽게 그 주파수로 점프할 수 있습니다.

이게 주파수 스켄이라고 하는군요. 흠흠...

소방서나 경찰 주파수 대역도 궁금해서 오갔으나 뜨는게 없어서 실패.

요즘은 VHF-TRS (디지털) 방식을 사용하여 도청이 불가능하다고 하네요. 

FIN

안테나가 지상 5층에 설치되어 있어, 신호가 세지 않은 전파는 잘 못잡는것 같아 증폭기가 있어야 할 것 같네요.

참고로 안테나를 통해 ADS-B 신호를 잡기 위해 아래 filter 가 설치되어 있었더니, audio 신호는 다 필터링 해버리더군요.

Voice 통신을 듣기 위해서는 아래같은 필터를 제거하고 들으면 됩니다.

1. 영원한 꿈, 비행기

일전에 항공기 추적을 Raspberry Pi 3 로 만드는 프로젝트를 완료 했었습니다.

* Hardware | PiAware 로 항공기 추적하기

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-PiAware-FlightAware

다만 문제는, linux 의 root 로 로그인 한 상태로 계속 놔둬야만 운영되는 부분이었습니다.

그리고 어플이 죽으면 매번 모니터에 연결해서 실행시켜야 했기 때문에 많이 번거로웠습니다.

몇번 그렇게 하고 나니 너무 짜증이 나서 Raspberry Pi 3 는 다른 용도로 사용하게 되었습니다.

2. FlightAware

PiAware 가 개인이 직접 만들어서 구축할 수 있도록 한 버전이라면,

FlightFeeder 는 해당 회사에서 완성품으로 보내주는 kit 입니다.

다시한번 신청해 봅니다.

신청시, 개인적으로 예전에 PiAware 했었다를 최대한 어필 했습니다.

* FlightAware

- http://flightaware.com/adsb/flightfeeder/

무심하게 다시 신청을 넣어 봅니다.

신청해줘서 고맙고, 추가 질문이 있으니 잘 답변하라고 합니다.

링크를 클릭하여 잘 답변해 줍니다.

오잉? 이게 왠일입니까?

Free Feeder 를 보내주기로 결정했다고 연락이 왔어요!!!

산타크로스는 존재했어!

장비를 곧 보낼 것이니, 정말 이것을 진행함에 문제 없고, 주소가 맞는지 확인 메일이 왔습니다.

순순히 말 잘 듣습니다.

장비를 보냈다고 연락이 왔습니다!!!

정말 꿈이 현실이 되는 순간입니다.

배송에 문제가 없으며, 빠른 배송인 FedEx 를 사용했네요.

오오오 뭔가 달라 !!!

3. 도착

정말로 도착했습니다 !!!

포장된 박스도 비범해 보이는군요.

정말 튼튼한 소재로 포장되어 왔습니다.

예전에 개별 구매했던 친숙한 부품들이 들어 있습니다.

저 주황색이 버전업 된 Feeder 인 듯 합니다.

안테나와 low pass filter 를 연결하는 케이블 입니다.

N type / SMA 네요.

깔끔한 마무리의 케이블 입니다.

네트웍 케이블도 같이 왔습다.

WiFi 를 사용할 것이기에 포장을 뜯지 않습니다.

이것은 1090MHz Mode S Filter 네요.

안테나 지지 브라켓 입니다.

속이 궁금해 지는 Feeder 본체 입니다.

FilghtAware 웹에서는 파란색 금속재질로 보였는데, 완전 다른것 같습니다.

안테나구요.

T-shirt 까지 보내 줬습니다.

이디서 FlightAware 세미나가 있으면 꼭 입고 가보겠습니다.

4. Teardown

PiAware 는 Raspberry Pi 3 를 이용해서 직접 이용해 봤습니다.

이 FlightFeeder 는 어떨지 궁금해 집니다.

우선 내용물을 봅니다.

본체와 터치 팬, 그리고 방수용 실링 고무가 같이 들어 있습니다.

모니터가 기본 장착 되어 있으며, 터치 입력이 가능할 것 같습니다.

그 전에는 직접 HDMI 모니터에 연결하고, USb Keyboard 를 연결 해야 했었는데, 완전 편해졌습니다.

밑면은 환기를 위한 구멍이 있습니다.

분해도 쉬울것 같네요.

어림 짐작해, 이놈도 역시 Raspberry Pi 3 가 들어있을것 같습니다.

커버를 분해해 봅니다.

역시, Raspberry Pi 3 가 들어 있네요.

Low Pass Filter 가 일체형 입니다.

내부에서 USB 로 연결되어 있네요.

터치스크린 입니다.

3.2 inch 라는군요.

터치스크린을 제거한 모습입니다.

간단하지만 필요한 모습을 하고 있습니다.

자동 부팅되도록 이미 microSD 에 OS 도 함께 들어 있습니다.

microSD 는 SanDisk 의 Ultra 8GB 버전입니다. Class 10 이네요.

일반적으로 Raspberry Pi 3 를 구입하면 중국산이 오는데,

보내준 기기는, 본고장 영국 - UK 에서 생산된 버전이 들어 있었습니다.

카메라나 디스플레이 포트는 먼지 들어가지 마라고 실링도 되어 있네요.

기존 제가 직접 구입했던 Raspberry Pi 3 는 PRC - People's Republic of China (중화인민공화국) 생산품 입니다.

5. 부팅

모든 선을 연결하고 전원을 넣어 봅니다.

모니터에 푸른 빛이 돌면서 부팅을 시작합니다.

Linux 부팅 시퀀스가 터치스크린을 통해서 잘 보이네요.

아무 설정을 하지 않아서, Status 가 모두 빨간색으로 뜹니다.

조금 있으니 Radio 가 노란 색으로 바뀌었습니다.

전파는 잡은것 같습니다. 일단, Network 을 잡아야 겠군요.

System 메뉴로 들어가 "Wifi Settings" 를 선택합니다.

Network ID 를 선택합니다.

선택 후, 비번이 필요하면 비번도 넣어 줍니다.

네트웍을 잡으면 Network 과 Gateway 가 녹색으로 바뀌어 문제 없음을 알려 줍니다.

System Status 를 보면, Network 을 통한 통신량 상황과 Raspberry Pi 3 의 보드 온도를 표시해 줍니다.

41도가 나오는데 괜찮을런지 모르겠습니다. 이거 24시간 켜 놓을껀데....

System > Log 를 보면, 관련된 어플들이 어떻게 구동되고 있고 어떤 동작을 하고 있는지 확인할 수 있습니다.

저의 ID도 이미 설정되어 있어서, 자동으로 로그인 되었다고 뜨네요.

업그레이드 된 FlightFeeder 의 정식 명칭은 "FlightFeeder Orange (H8)" 인듯 합니다.

소프트웨어 버전은 7.8.6 이라네요.

Radio 시그널 상황도 볼 수 있습니다.

모두 정상으로 작동하면 Status 에서 모든 항목이 녹색으로 표시되는 것을 확인할 수 있습니다.

아.... 뭔가 편하다.

6. 혹시...?

궁금점이 생겼습니다.

기존에 가지고 있던 Raspberry Pi 3 랑 본체를 바꿔서 구동시켜 보면 어떨까...?

흠흠. 할당된 시리얼 넘버와 다르다고 바로 뜹니다.

아마 MAC Address 를 보고, 발송한 본체와 동일한지 확인하는것 같습니다. UUID 등을 보는 것일까요?

microSD 를 따로 마운트 해서, 자동실행과 관련된 파일을 뒤져보면 알수 있을것 같은데,

뭔가 violation 이 생길듯 합니다. 안되는거 확인만 하고 다시 원래대로 되돌려 놓습니다.

어떻게 준 기회인데, 뭔가 문제가 생기면 안되잖아요?

나중에 시간이 지난 다음 기회가 되면 한번 분석해 보겠습니다.

7. 최종 확인

무사히 Status 에 all green 이 뜨면, 다음과 같은 메일이 조금 있다가 도착합니다.

"우리가 보낸거 잘 설치했네~. 너로부터 data 가 들어오고 있어! Thanks" 라고 메일이 옵니다.

메일에 있는 URL 로 접속해 보면, 저의 space 가 생긴것을 확인할 수 있습니다.

예전에 처음 PiAware 했을때의 친숙한 화면이네요.

다만, 기기가 PiAware 에서 Feeder 로 바뀌었습니다. 당연한거죠.

무사히 모든게 정상 작동하기 시작했습니다.

FIN

이 프로젝트 시작한지 2년째가 되어, 해당 회사에서 기기를 직접 공수받아 다시 시작하는 단계가 되었네요.

이 자리를 빌어 감사의 말씀 전합니다.

Thank you FlightAware~!

이제 하늘을 더 자주 쳐다보게 될것 같습니다.

Update - 20200212

기존 사용하던 WiFi 라우터에 문제가 있어, 라우터를 교체했습니다.

그러더니, FlightFeeder 에서 WiFi 를 못 잡더군요.

한 반년을 유선 네트워크 - Wired 로 사용하다, 캐이블이 너무 복잡해 지는 바람에 마음 잡고 문제를 확인해 봤습니다.

FlightAware 의 서포트에 문의해 보면, 기계같은 답변만 오더군요.

그러다, 제가 가지고 있는 FlightFeeder Orange (H8) 버전이 Raspberry Pi 3 B+ 이 베이스라는 것을 기억해 냈습니다.

구글링에서 라즈베리파이 3 B+ 의 WiFi 문제를 검색해 보니, Region - 지역 설정 때문에 잡히지 않는다는 글이 몇 개 보였습니다.

지역을 United States 로 바꿔 줬습니다.

아... 잘 잡네요. 이제 다시 WiFi 를 사용할 수 있게 되었습니다.

여러 feeder 들 중에, 오로지 FlightFeeder 만 WiFi 를 사용할 수 있어, 케이블이 복잡해 지는 것을 조금이나마 줄여주는 것 같습니다.

또한 제가 수령한 이 기기 이후 버전들은, 모두 철재 깡통으로 만들어지고 있어, 이 Orange (H8) 만 WiFi 사용이 가능합니다.

(철재로 case 를 만들면, 내부 안테나를 이용한 무선 통신이 불가능하게 되기 때문 - 차폐)

Update - 20200226

Corona-19 바이러스 창궐로 중국향, 중국발 항공기편이 줄었다고 합니다.

중국 내륙 공항에 이착륙하는 비행기 숫자는 확연하게 줄었네요.

제가 수집하는 station 에서도 1월부터 꾸준히 position 데이터 수집의 하락세가 관측 되었습니다.

중국 내륙만큼은 아니지만, 하루 700대 관측되던 비행기 숫자가, 500대 정도로 내려왔네요.

Station 을 운용하면, 이렇게 세상 변화도 관측할 수 있어서, 또 다른 즐거움인 듯 합니다.