spectrummonitoring)systemand) · pdf filethebigpicture simon! embedded! device! usrp!...

Spectrum  Monitoring  System  and  Benchmarking  of  Mobile  Networks  

Using  Open  So=ware  Radios  

Leonardo  Vargas  i2T  Research  Group,  Icesi  University  

lvargas@icesi.edu.co  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

GRCon  2012:  SIMONES

• Develop  simple,  unaFended  operaGon  and  low  cost  monitoring  units.  •  Support  spectrum  monitoring  and  management  tasks.  • Complement  commercial  units  with  specific  funcGonaliGes  that  are  not  standard  in  internaGonal  systems.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

The  Big  Picture SIMON  

Embedded  device  

USRP  

Web  Console  

GNU  Radio   Algorithms  

Interfaces  

User-­‐based  drivetest  unit  

Monitoring  SoUware  

SMS4DC  

Drivers  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

The  Big  Picture SIMON  

Embedded  device  

USRP  

Web  Console  

GNU  Radio   Algorithms  

Interfaces  

User-­‐based  drivetest  unit  

Monitoring  SoUware  

SMS4DC  

Drivers  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

SIMON

• Up  to  4  USRPs.  •  30kHz  –  2GHz  antenna.  • RF  Switch.  •  Agilent  L7104A.  

• Arduino  Control  Unit.  •  3G  ConnecGvity.*  • BaFery  set.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

SIMON

•  2  USRPs  E110.  •  LFRX  DC-­‐30MHz.  •  BasicRX  1-­‐250MHz.  •  TVRX2  50-­‐860MHz.  •  SBX  400MHz-­‐4.4GHz.  

•  FFT  and  NIR  scripts.  • GNU  Radio  3.6.  •  Upgrading  to  3.7.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

How  it  works

USRP  3  

RF  Switch  

USRP  4  USRP  2  USRP  1  

Control  Unit  

Arduino  

Display  shield  

GPS  shield  Et

hernet  /  GS

M  sh

ield  

Network  Switch  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

How  it  works

USRP  3  

RF  Switch  

USRP  4  USRP  2  USRP  1  

Control  Unit  

Arduino  

Display  shield  

GPS  shield  Et

hernet  /  GS

M  sh

ield  

Network  Switch  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Network  load

•  2  connecGvity  opGons.  •  Ethernet.  •  In-­‐site  management.  •  Plot  interfaces.  

•  3G:  2  choices.  •  Increase  the  control  unit  capacity  to  compress  the  data.  •  Do  not  send  it.  Support  based  on  alerts.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

3G  opLon  1

USRP  3  USRP  4  

USRP  2  USRP  1  

The  biggest  Arduino  ever  

Monitoring  tool  

Local  analysis  

The  whole  data  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

3G  opLon  2

USRP  3  USRP  4  

USRP  2  USRP  1   Monitoring  tool  

Orchestrator  Arduino  

Remote  analysis  

Commercial  tool  

Licence  violaGon  alert  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

3G  network  load

USRP  3  USRP  4  

USRP  2  USRP  1  

The  biggest  Arduino  ever  

Monitoring  tool  

Orchestrator  Arduino  

Local  analysis  

Remote  analysis  

Commercial  tool  

Licence  violaGon  alert  

The  whole  data  

1  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

SIMON

•  TESData  and  Web  Interfaces.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

TESData

•  Spectrum  monitoring  tool.  • Developed  by  TESAmerica  in  Colombia,  widely  used  in  LATAM.  • Perform  measurements.  • Program  measurement  plans.  • Control  mulGple  devices.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Interface  SIMON-­‐TESData

USRP  E110  

XMLRPC  Server  Python  

UDP  Sink  Python  

Signal  processing  

TESData  

XMLRPC  Client  C#  

UDP  Client  C#  

Monitoring  plans   Pl

ot  UDP  data  

flow  

Control  commands  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

DEMO Demo  video  1:  TESData  and  the  USRP.  

Web  Interface

•  The  foundaGon  of  a  new  version  of  TESData.  •  The  interacGon  model  for  spectrum  analysis  has  been  the  same  since  1960s.  •  Legal  concerns  are  based  on  frequency  allocaGon  tables.  • Consider  the  experience  of  TESAmerica.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Main  components

Python/Django  Web  App  

Node.js  Web  App  

Socket.IO  namespace  

Socket.IO  namespace  

SIMON  

SIMON  

Browser  

Desktop  ApplicaGon  

CLIENT  

UDP  data  flow  

UDP  data  flow  

Control  commands  

Control  commands  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Main  components

Python/Django  Web  App  

Node.js  Web  App  

Web  sockets  

Web  sockets  

SIMON  

SIMON  

RAW   JavaScript  

HTTP  XML  RPC  

Browser  

JavaScript  

CLIENT  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

GUI  concerns

•  Frequency  allocaGon  table.  •  Start  frequency.  •  Stop  frequency.  •  4MHz  detail.  

• Current  services  in  the  band.  • Reduce  the  learning  path.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

DEMO Video  demo  2:  How  it  looks.  

What  are  we  working  on?

•  Improve  remote  processing  tasks.  •  There’re  six  related  presentaGons,  today!!!  

• Add  TESData  funcGonaliGes  to  the  web  applicaGon.  • Add  automated  measurement  and  spectrum  management  tasks  to  the  SIMON.  •  IdenGfy  possible  license  violaGons.  

•  Evolve  to  ControlPort.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Future  work

•  Strategic  program  in  spectrum  management.  •  TESData  2.0  and  SMS4DC.  •  RDFS  (Radio  DirecGon  Finding).  •  GNU  Radio  3.7  and  new  devices:  MEDAV  and  ETTUS.  

• Wireless  communicaGons  laboratory.  •  Undergraduate  program  of  TelemaGcs  Engineering.  •  GNU  Radio  based  tools.  •  DVB-­‐T2  STB.  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro  

Thank  you!

Leonardo  Vargas  lvargas@icesi.edu.co  www.icesi.edu.co  @lvbernal  -­‐  @i2t_icesi  

Adriana  Arteaga,  Julio  Aguilar,  Juan  D.  Fernandez,  Leonardo  Vargas,  Andrés  Navarro