QuadRF는 드론을 포착하고 벽 너머 WiFi를 볼 수 있음

 (jeffgeerling.com)
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  • QuadRF는 Raspberry Pi 5와 피코초 수준 타이밍의 FPGA 보드를 결합한 휴대형 위상 배열 라디오로, 4.9~6GHz RF 환경을 빔포밍과 신호 처리로 시각화함
  • 공중으로 이동하는 WiFi 패킷은 물리적 접속 없이도 관찰 대상이 될 수 있어, RF 스트리밍·디코딩 데이터가 더 강력한 컴퓨터의 분석 작업으로 이어질 수 있음
  • 테스트에서는 5GHz WiFi 네트워크가 AR 화면의 색상 블롭으로 나타났고, DJI Mini Pro 4 드론도 하늘에서 쉽게 포착됨
  • Raspberry Pi 5의 MIPI 레인은 I/Q 스트리밍에 활용되어 5Gbps 초과 저지연 전이중 전송을 처리하며, USB보다 단순하고 안정적인 방식으로 다뤄짐
  • UI는 아직 거칠고 크라우드펀딩 제품은 즉시 배송을 기대하기 어렵지만, 1주일 사용 뒤 사전 주문품을 기다릴 만큼 실용성이 확인됨

QuadRF의 기본 개념과 용도

  • QuadRF는 Raspberry Pi 5와 FPGA 보드를 중심으로 만든 위상 배열 라디오이며, 피코초 수준 타이밍을 활용해 고급 신호 처리와 빔포밍을 수행함
  • WiFi 패킷은 공중을 통해 이동하므로 물리적 네트워크 접속 없이도 관찰될 수 있고, QuadRF는 RF를 스트리밍·디코딩하는 내장 소프트웨어를 제공함
  • 더 강력한 컴퓨터로 데이터를 넘기면 WiFi 트래픽 분석 같은 작업에 활용할 수 있음
  • 도구 자체를 금지하기보다 가능한 일을 이해하고 나쁜 보안 관행을 드러내는 편이 낫다는 입장임

Moon-scale 안테나 배열 프로젝트와의 관계

  • QuadRF는 Martin McCormick이 더 큰 프로젝트의 일부로 작업 중인 장치이며, 그 프로젝트는 EME(Earth-Moon-Earth) 무선 실험과 전파천문학을 위한 Moon-scale 안테나 배열을 목표로 함
  • Martin McCormick은 SpaceX에서 기존 Starlink 단말인 Dishy를 만든 팀에서 일한 이력이 있음
  • 이 위상 배열 안테나 시스템은 독점 위성 시스템에 묶이지 않고, 면허를 가진 운영자가 여러 QuadRF 모듈을 연결해 무선 실험에 활용하는 방향을 지향함
  • 여러 모듈을 연결하면 최대 1.15MW EIRP까지 가능하며, 이는 큰 방향성 안테나 이득을 뜻함
  • 휴대형으로 축소된 QuadRF 자체는 달까지 신호를 보낼 만큼 강력하지 않지만, 4.9~6GHz 범위의 로컬 SDR 애플리케이션과 RF 환경 시각화에는 유용함

프로토타입 테스트와 사용 흐름

  • 아버지와 함께 테스트하기 위해 Martin McCormick에게 프로토타입을 요청했고, 별도로 Crowd Supply에서 사전 주문도 해둔 상태였음
  • Crowd Supply의 기본 키트 가격은 499달러임
  • 전원을 켜면 Raspberry Pi가 부팅되고 WiFi 핫스팟을 생성함
    • 사용자는 해당 핫스팟에 접속한 뒤 http://quadrf/에 방문함
    • 이 페이지는 브라우저 안에서 VNC 세션을 실행함
    • GNU Radio, SDR 소프트웨어, 맞춤형 AR RF 시각화 도구를 실행할 수 있음
  • 전반적인 UI는 아직 거칠지만, 모든 것이 Raspberry Pi 5에서 실행된다는 점을 고려하면 동작 성능이 인상적임

AR RF 시각화와 실제 관측 결과

  • 포함된 소프트웨어 중 AR 시각화 도구가 가장 흥미로운 기능으로 꼽히지만, 실제 SDR 애플리케이션에는 덜 유용함
  • 사용자는 카메라와 위상 배열 간 정렬, 수신기 게인을 조정할 수 있음
  • 시각화 도구는 4.9~6GHz 주파수를 색상 블롭으로 표시함
    • 초기 버전에서는 디스플레이에 스케일이 표시되지 않음
    • 스튜디오 테스트에서 Channel 100, 약 5.5GHz로 동작하던 5GHz WiFi 네트워크는 연한 파란색으로 나타남
    • 주변 WiFi 네트워크는 빨간색이나 초록색으로 보임
  • Mobile Expansion Pack은 배터리 팩과 휴대폰 마운트를 포함해, 이동하면서 C-band 일부를 실시간으로 분석할 수 있게 함
  • DJI Mini Pro 4를 스튜디오 뒤에서 비행시킨 테스트에서 QuadRF는 드론을 하늘에서 쉽게 포착함
    • 드론이 멀어질수록 계속 보려면 게인을 올려야 했음
    • 장치를 들고 다닐 때 UI가 다소 불편해 AGC나 더 쉬운 게인 제어가 있으면 좋겠다는 평가가 나옴
  • 크라우드펀딩 캠페인이 기대를 넘어섰고, 인클로저는 테스트에 쓰인 3D 프린트 버전에서 사출 성형 방식으로 전환될 예정임

Raspberry Pi 5 MIPI를 활용한 고대역폭 RF 스트리밍

  • QuadRF에서 특히 흥미로운 부분은 Raspberry Pi의 MIPI 레인을 저지연 SDR I/Q 스트리밍에 사용한다는 점임
  • QuadRF Documentation에 따르면 Pi의 카메라·디스플레이 FFC MIPI 커넥터로 I/Q를 스트리밍하는 방식은 여러 장점을 가짐
    • MIPI는 Pi의 RP1 칩을 통해 5Gbps 초과 저지연 전이중 데이터 전송을 처리할 수 있음
    • USB보다 단순하고 안정적임
    • RF 보드에 거의 추가 하드웨어 비용을 만들지 않음
    • 수백 MSPS의 I/Q를 끊김이나 샘플 손실 없이 유지할 수 있음
  • 이 구현을 위해 Pi 5에서 RP1 칩을 거치는 MIPI 프로토콜을 역공학해야 했던 것으로 보임
  • 구조상 여러 QuadRF 모듈을 데이지체인으로 연결할 수 있고, 각 모듈이 자체 위상 이동을 계산할 수 있음
  • PCIe도 대안이 될 수 있지만, MIPI 구현은 PCIe 커넥터를 고속 저장장치나 Pi 기본 제공보다 더 빠른 네트워킹 용도로 남겨둘 수 있음

사전 생산 장비와 크라우드펀딩 제품의 제약

  • 사전 생산 장비 테스트 결과이므로 모든 관찰은 신중하게 받아들여야 함
  • 크라우드펀딩 캠페인 제품은 후원하더라도 바로 배송된다고 기대하기 어려움
  • 처음에는 작은 휴대형 위상 배열 장치의 유용성과 재미에 회의적이었지만, 1주일 사용 후 사전 주문한 제품 배송을 기다리게 됨

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • QuadRF 만든 사람임. 질문 있으면 답하겠음
    짧은 데모 영상도 있음: https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
    더 깊게 들어간 영상도 있음: https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
    Jeff에게 카메라 정렬 보정이나 무선 이득 설정을 제대로 안내하지 못했지만, 대부분 스스로 파악한 듯함. 그의 제안을 바탕으로 UI를 개선 중이고, 오픈소스라 직접 커스터마이즈도 가능함
    RF 증강현실은 처음부터 새로 만든 4x4 MIMO 소프트웨어 정의 라디오의 여러 응용 중 하나일 뿐임. AR은 웹 앱이 RF 포인트를 스트리밍하고, 휴대폰/노트북 브라우저가 로컬 카메라 영상과 실시간으로 합성하는 방식임. 진짜 AR처럼 느껴지도록 낮은 지연시간과 높은 프레임률에 집착해 왔고, 기술 세부사항은 https://QuadRF.com/에 있음

    • 여기서 정말 흥미로운 부분은 Custom ADC임. 1비트 ΣΔ 과표본화 ADC 같은데 704 MSPS쯤 되는 듯하고, 단일 차동 트랜지스터를 FPGA의 LVDS RX로 캡처하는 구조로 보임
      비용과 핀 수를 줄이는 영리한 방식 같지만, 보통 FPGA 클록 트리는 지터 성능이 좋지 않음. 내부 PLL을 쓰지 않으면 스퓨리어스는 줄 수 있겠지만 클록 버퍼는 피할 수 없음
      문서에서도 스위칭 레귤레이터 잡음으로 더 열화될 가능성이 있다고 되어 있음. RF 잡음원을 쫓는 즐거움이란
    • 제품이 멋져 보여서 어디에 쓸지는 아직 모르겠지만 Crowd Supply에서 바로 구매함
      주파수 범위를 어떻게 4.9~6GHz로 정했는지 궁금함. 고주파 WiFi는 시각화하겠지만 2.4GHz WiFi나 Bluetooth는 안 될 것 같은데, 그 대역까지 지원하려면 하드웨어나 안테나가 훨씬 복잡하고 비싸졌을까?
    • 예전부터 지켜보던 아주 멋진 프로젝트임. 지구-달-지구 전파천문학 쪽에서 방향을 바꾸는 건지 궁금함
      처음 북마크했을 때 사이트가 https://open.space에 있었음
    • 이 장비 두 대를 어느 정도 떨어뜨려 놓으면 더 나은 3D/4D 데이터를 얻을 수 있을까?
    • 멋짐. 메시 네트워크에 쓰일 수 있다는 짧은 설명을 봤는데, 더 자세한 설명이나 배울 만한 자료 링크가 있을까?

  • “벽 너머 WiFi를 볼 수 있다”는 말이 뭘 의미하는지 모르겠음. WiFi를 써본 사람은 누구나 벽을 통과해 동작한다는 걸 알고 있음
    아파트에서 WiFi에 연결하려 하면 다른 네트워크가 수십 개씩 뜸. 그래서 이 제목은 거의 의미 없는 표현처럼 보임

    • 여기서 “본다”를 시각화한다는 뜻으로 받아들이면 말이 된다고 봄

  • 정부가 무엇까지 할 수 있을지 상상하게 된다는 맥락에서, HN에 오기 몇 분 전에 이 기사를 읽었는데 마침 이 글이 올라와 있었음
    [0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...

  • 언젠가 이런 걸 소리용으로 만들어 보고 싶음. 소리가 어디서 나는지 방향과 거리를 알 수 있으면 좋겠음
    작은 규모로는 “어느 부품이 삐걱대나?”를 찾을 수 있고, 큰 규모로는 “저 굉음이 몇 블록 떨어진 공사장에서 오는 건가?” 같은 걸 확인할 수 있음

  • 시각화 앱이 열화상 카메라를 떠올리게 함
    일부 기기, 주로 TV에 비밀 5G 셀룰러 업링크가 들어 있다는 주장을 들은 적이 있음. 다만 특정 모델명이 나온 건 본 적 없음
    더 흔히 쓰이는 RF 대역을 지원하는 변종이 많아지면 사람들이 직접 돌아다니며 실제로 확인할 수 있을 것임
    덧붙이면 세 글자 기관들은 이런 기술을 도청 장치 탐지 도구로 아주 오래전부터 갖고 있었을 것 같음

    • 그런 5G 연결 비용은 누가 통신사에 내는 걸까? 그리고 FCC가 소비자 제품에 미신고 무선 장치를 허용할 만큼 망가졌을까?
    • HN에서 가끔 이런 얘기가 나오지만, 아직 구체적인 사례는 본 적 없음. 사람들을 감시하는 데 쓰인 비밀 5G 모뎀을 알고 있다면 공유해 주면 좋겠음

  • 이걸 스마트 안경에 넣으면 정말 흥미로울 것 같음

  • 대충 훑어봤는데, 하늘의 드론을 감지하는 건가? 제대로 이해한 건지 모르겠음
    지금 동유럽에서 벌어지는 일을 생각하면 방위 분야 응용이 있을 수 있겠음

    • 같은 주파수 대역에서 RF 신호를 내는 드론을 감지함. 우크라이나에서 쓰이는 많은 드론이 얇은 광섬유 테더를 쓰는 이유도, 초기 대드론 대응 중 하나가 조종자가 쓰는 주파수를 그냥 재밍하는 것이었기 때문임
      더 고급 대드론 수단도 쓰이고 있음. 예를 들어 지향성 고에너지 마이크로파를 쏴서 회로를 파괴하는 방식
    • 이건 WiFi 주파수에 맞춰 보정된 매우 표준적인 위상 배열 전파 방향 탐지이고, 이런 장비는 이미 모든 방산 전시회에 있음
      그래서 그런 장비를 눈멀게 하려고 재밍이 곳곳에서 이뤄지고, 많은 무인기가 이제 RF 조종 대신 광섬유에 묶이는 것임
    • 충분히 가능함
      2022년 러시아 침공 약 5년 전에 비전통 경로로 전기공학을 마친 친구가 드론 추적 레이더를 만드는 회사에서 일했음
      그건 능동 시스템이었고, 개념상 방공 시스템 레이더와 비슷하지만 더 작고 빠르게 동작하는 형태였음
      이 글의 장비는 드론의 송신기를 보는 수동 시스템임. 통신 링크는 드론의 명백한 약점이라 탐지와 재밍이 가능하고, 그 결과 익명으로 동작하는 치명적 공격 드론이 널리 퍼지는 건 꽤 불가피해 보임

  • 시각화 앱의 UI와 출력이 음향 카메라에서 보는 것과 비슷함

  • 이 도구가 EMC 적합성 테스트에 도움이 될지 궁금함. 내 TinySA는 LNA가 필요한데, 이 장비가 필요한 잡음 바닥을 갖췄는지도 궁금함

    • 전문가들이 EMC/EMI 테스트용으로 이걸 찾을 것 같지는 않음. 그 작업에 필요한 시험 장비는 이미 갖고 있음
    • 그 용도로는 별로 적합하지 않아 보임. 비교적 협대역이고, EMC 문제가 보통 생기는 주파수도 아님. 5~6GHz 대역은 그 주파수로 일부러 송신하지 않는 한 뭔가를 방출할 가능성이 낮음

  • 흥미로움. SDR은 한동안 합리적인 가격대에 나와 있었지만, WiFi와 다른 디지털 신호를 다룰 처리 성능은 꽤 잡기 어려웠음
    앞으로 RAM을 살 수 있게 된다는 전제라면, 원시 신호 분석을 위한 프로슈머 대상 장비가 훨씬 많이 나올 것 같음

    • 염두에 둔 특정 SDR이 있나? v2 동글은 WiFi 대역까지 닿지 않는다고 생각했음. 전자기학을 이해하는 데 도움이 될까 해서 최근에야 SDR을 배우고 싶어졌음
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