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05 nov 20 Configuración de un módem 3G/4G/HSDPA en Armbian mediante una SIM de Pepephone

Estoy trabajando en un proyecto IoT que implica el que un dispositivo ARM (en mi caso, una Orange Pi Zero) sea capaz de tener conectividad a Internet en un entorno aislado, sin WiFi o conexión cableada. Para ello, la mejor manera que he encontrado es dotar al mismo de una conexión 3G/4G mediante una tarjeta SIM de un operador de telefonía. En mi caso, Pepephone. A diferencia de otros dispositivos que disponen de un lector de tarjetas SIM, la Orange Pi Zero no dispone del mismo, para lo cual es preciso hacer uso de un módem USB. He utilizado un modelo genérico, un HSDPA 3G que se puede encontrar por unos pocos euros en Aliexpress. Estos dispositivos vienen de casa con los drivers necesarios para hacerlos funcionar en diversas versiones de Windows, pero no cuentan con soporte oficial para Linux. Sin embargo, no es complicado hacerlos funcionar. A continuación detallo los pasos para ello.

Orange Pi Zero con módem USB. El otro dispositivo es un receptor Zigbee

Orange Pi Zero con módem USB. El otro dispositivo es un receptor Zigbee

En primer lugar, estoy haciendo uso de una Orange Pi Zero con sistema operativo Armbian. En el momento en que escribo esto la versión publicada, y que estoy utilizando, es la 20.08.1, versión de kernel 5.8.5. Sobre esta versión del sistema operativo, para hacer funcionar el módem USB, hay que instalar dos aplicaciones:

  • USB_ModeSwitch: Permite que el sistema operativo reconozca el módem USB como tal, y no como un dispositivo de almacenamiento génerico por USB. El mismo se puede instalar en el caso de Debian en general, y Armbian en particular, desde los repositorios oficiales.
  • Wvdial: Utilidad para realizar la conexión a Internet mediante módem, que levanta una interfaz de red ppp (Diox, ni años que no creaba interfaces de red de este tipo). Tiene la ventaja de que se configura y ejecuta completamente desde línea de comandos, por lo que no es necesario entorno gráfico.

USB_ModeSwitch

La configuración de USB_ModeSwitch no tiene misterio. Dado que la aplicación está recogida en los repositorios oficiales de Debian, basta con instalar los dos paquetes correspondientes (usb-modeswitch y usb-modeswitch-data) utilizando apt. En función del dispositivo del que hagas uso, con esto debería bastar para que tu módem USB sea reconocido, pero a veces las cosas se complican un poco. Como en mi caso. :mrgreen: El dispositivo que yo uso se identifica a sí mismo inicialmente como un dispositivo de almacenamiento masivo. Al hacer un lsusb aparece identificado de la siguiente manera: Bus 003 Device 011: ID 05c6:1000 Qualcomm, Inc. Mass Storage Device. Es necesario trastear un poco para que se muestre en el sistema como un módem USB. Para ello:

  • Asegurarse de tener instalada la tarjeta SIM. Sin ella, el dispositivo nunca se mostrará como un módem.
  • Comprobar que el dispositivo pasa a identificarse como un módem con el comando /usr/sbin/usb_modeswitch -W -v 05c6 -p 1000 -K. Si pasa a identificarse con algo similar a esto, Bus 003 Device 002: ID 05c6:6000 Qualcomm, Inc. Siemens SG75, vas por buen camino.
  • Alcanzado este punto, se puede automatizar este cambio mediante la creación de un fichero con nombre 05c6:1000 en el directorio /etc/usb_modeswitch.d. El fichero debe contener lo siguiente:

    TargetVendor=0x05c6
    TargetProduct=0x6000
    StandardEject=1

Con esta configuración, Armbian pasará a configurar de manera correcta el módem, y estará listo para ser utilizado por la aplicación de marcado.

Wvdial

Ya con el módem USB correctamente reconocido por el sistema, es necesario configurar una aplicación de marcado, que permita levantar una interfaz de red en el sistema. En mi caso, he optado por utilizar wvdial. Los pasos para configurarla son los siguientes:

  • Instalar wvdial: wvdial se encuentra en los repositorios oficiales, por lo que se puede instalar con un simple apt install wvdial.
  • Tras instalarla, utilizaremos la aplicación wvdialconf, que tratará de reconocer y configurar de manera automática el módem USB. Si hemos seguido correctamente los pasos anteriores de USB_ModeSwitch, no tendríamos que tener problema alguno. Tras la finalización de la aplicación, ésta nos habrá generado el fichero de configuración /etc/wvdial.conf, con los parámetros genéricos de conexión del módem. La configuración que se genera por defecto para el HSDPA es la siguiente:

    [Dialer Defaults]
    Init1 = ATZ
    Init2 = ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0
    Modem Type = Analog Modem
    Phone =
    ISDN = 0
    Password = "password"
    New PPPD = yes
    Username = "username"
    Modem = /dev/ttyUSB0
    Baud = 9600

  • Es necesario adaptar estos parámetros a tu operador para poder establecer la conexión. En mi caso, estoy utilizando Pepephone. Tras algunas pruebas, di con una configuración que funciona correctamente:

    [Dialer Defaults]
    Init1 = ATE1
    Init2 = ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0
    Modem Type = Analog Modem
    Phone = *99#
    ISDN = 0
    Password = "pepephone"
    New PPPD = yes
    Username = "pepephone"
    Modem = /dev/ttyUSB0
    Baud = 9600

    Dial Command = ATDT
    Stupid Mode = 1
    Auto Reconnect = on
    Init3 = AT+CFUN=1
    Init4 = AT+CGATT=1
    Init5 = AT+CGDCONT=1,"IP","internet","",0,0

  • Por último, una vez guardado el fichero, se puede lanzar la conexión tan sólo ejecutando el comando wvdial

…y con esto quedará levantada la conexión ppp0, como la siguiente:

ppp0: flags=4305 mtu 1500
inet 10.118.75.xx netmask 255.255.255.255 destination 10.64.64.xx
ppp txqueuelen 3 (Point-to-Point Protocol)
RX packets 125 bytes 9030 (8.8 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 122 bytes 9001 (8.7 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

Como punto de configuración adicional, es conveniente automatizar la creación de la interfaz. Aunque idealmente podría hacerse con la siguiente configuración en /etc/network/interfaces:

auto ppp0
iface ppp0 inet wvdial

…pero he observado que no funciona demasiado bien tras un reinicio. Sospecho que es porque se intenta configurar la interfaz ppp0 cuando USB_ModeSwitch aún no ha completado la transición de dispositivo de almacenamiento masivo a módem USB. En mi caso, y para no complicarme, he optado por prescindir de la configuración anterior, y en su lugar he añadido el comando wvdial al fichero /etc/rc.local, resolviendo de esta manera el problema. No es tan elegante, pero funciona.

Editado

Un pequeño complemento: dado que por sí sola no se añade la ruta por defecto para que el tráfico de red salga por el módem USB, se puede añadir de manera automática mediante un script. Basta con crear un script ejecutable bajo la ruta /etc/ppp/ip-up.d/ con un contenido como este:

#!/bin/sh
ip route add default dev ppp0
exit 0

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