3GPi on Raspberry Pi 2 + SORACOM Air SIMでインターネットに接続する #soracom

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ども、大瀧です。
メカトラックス様より3GPiをお借りする機会があったので、手元にあるラズパイ2とSORACOM AirのSIMでラズパイからのインターネット接続を試してみました。

おことわり : 本ブログ記事は使用機材の組み合わせでの動作を保証するものではありません。ご自身での使用は自己責任の元、行うようにお願いいたします。

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3GPiとは

3GPiは、Raspberry Piに対応する3Gモジュールです。3G回線によって有線/無線LANなしでインターネット接続が可能になるため、センサーデバイスと接続するIoTゲートウェイとしてラズパイを利用するために便利です。外観はこんな感じです。

IMG_0076

パッケージには以下付属品が含まれますが、それぞれ使用するので無くさないようにしましょう。

  • 3Gアンテナ
  • USBケーブル
  • ACアダプタ(写真にはありません)
  • スペーサセット

IMG_0077

セットアップに必要な物

  • 3GPi パッケージ一式
  • Raspberry Pi 2 Model B or 1 Model B+(1 Model B用はピン数が異なる別型番があります)
  • NTTドコモ FOMA®網対応 3G 標準SIM

SIMは標準SIMのほか、nano SIMにSIMアダプタを装着して正常に動作することを確認しました。

セットアップ手順

パッケージに同梱されている説明書に従って組み立てます。

SIMの装着

SIMスロットは本体中央方向にスライドさせてロックを解除、ガイドを持ち上げます。

IMG_0078

標準SIMのIC端子を下向きにし、切り欠きが右下になるように挿入します。

IMG_0079

ガイドを倒し、先ほどとは逆方向にスライドされてロックすれば完了です。

IMG_0080

スペーサーの設置

GPIOピンヘッダのみで3GPiの基盤を固定するのが不安であれば、スペーサーを設置しましょう。数のピンクの丸で囲った2カ所にスペーサーを差し、基盤裏側から六角ナットで固定します。

IMG_0081

こんな感じ。

IMG_0082_2

そして、ラズパイと3GPiのGPIOピンヘッダを合わせて、3GPiを装着します。スペーサーセットのネジを締めましょう(写真はネジ未装着の状態)。

IMG_0083

USBケーブルの結線

3GPiの3GモジュールはUSBデバイスとしてラズパイで認識されます。3GPiのUSB miniBポートとラズパイの任意のUSBポートを付属のUSBケーブルで結線します。

IMG_0084

差すとこんな感じ。

IMG_0085

3Gアンテナの装着

続いて、3Gアンテナを装着します。3GPiにはアンテナ端子が二つあり、3GとGPSを区別するので注意しましょう。基盤中央寄りの、端子の側に'RF'と記載されている方です。ネジの感じはちょっと固めなので、少し力を入れつつ装着します。

IMG_0086

Micro SDの装着

3GPiには、3Gドライバがセットアップ済みRaspbian JessieプリインストールのMicro SDカードが同梱されています。今回はこれをラズパイのMicro SDスロットにセットし、利用します。 オリジナルのRaspbianなど3Gドライバを別途使用する場合は、メカトラックス社のGitHubに詳しいドキュメントがあるので、参考になるでしょう。

電源投入

その他、HDMI端子でのディスプレイ接続、キーボードなどラズパイに周辺機器を接続しておきましょう。

ラズパイ2では、Micro USB端子から給電する方法などがありますが、3GPiにはラズパイ本体への給電機能があり、3GPiのACアダプタ経由による安定した電源が確保できます。付属のACアダプタを3GPiの端子と100Vコンセントに接続し、電源が入ります。

IMG_0087

Network Manager CLI(nmcli)によるAPNプロファイルの設定

Raspbian Jessieではsystemdによるプロセス管理の他、ネットワーク接続をNetwork Managerで管理します。3GPiの検証済みSIMであるDTIやASAHIネットのAPNプロファイルは設定済みですが、他のSIMではAPNプロファイルの追加設定が必要です。今回はSORACOM AirのAPNプロファイルを以下のように設定しました。

設定名
APN soracom.io
ユーザー名 sora
パスワード sora

では設定します。Network ManagerのCLIツールであるnmcliコマンドのc(onnection)オプションでAPNプロファイルを追加します。

pi@raspberrypi:~$ nmcli c
NAME                UUID                                  TYPE            DEVICE
gsm-3gpi-dti        59e9638a-909e-4e09-94f2-5a678fd5c2ac  gsm             --
Wired connection 1  e1492844-cf3d-4dd8-8650-3a015576231e  802-3-ethernet  eth0
gsm-3gpi-asahinet   f67a96f1-ee91-4e05-9c39-3f93df5a1493  gsm             --
pi@raspberrypi:~$ sudo nmcli con add type gsm ifname "*" con-name soracom apn soracom.io user sora password sora
Connection 'soracom' (45705309-14d2-41f5-964a-8be4a0d29de1) successfully added.
pi@raspberrypi:~$ nmcli c
NAME                UUID                                  TYPE            DEVICE
gsm-3gpi-dti        59e9638a-909e-4e09-94f2-5a678fd5c2ac  gsm             --
Wired connection 1  e1492844-cf3d-4dd8-8650-3a015576231e  802-3-ethernet  eth0
gsm-3gpi-asahinet   f67a96f1-ee91-4e05-9c39-3f93df5a1493  gsm             --
soracom             45705309-14d2-41f5-964a-8be4a0d29de1  gsm             ttyUSB3
pi@raspberrypi:~$ ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr b8:27:eb:c9:fc:78
          inet addr:192.168.100.1  Bcast:192.168.100.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::ba27:ebff:fec9:fc78/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:575 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:377 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:40131 (39.1 KiB)  TX bytes:57952 (56.5 KiB)

lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:324 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:324 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:26264 (25.6 KiB)  TX bytes:26264 (25.6 KiB)

ppp0      Link encap:Point-to-Point Protocol
          inet addr:10.220.50.137  P-t-P:10.64.64.64  Mask:255.255.255.255
          UP POINTOPOINT RUNNING NOARP MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:7 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:13 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:3
          RX bytes:124 (124.0 B)  TX bytes:345 (345.0 B)
pi@raspberrypi:~$

ppp0インターフェースが3Gです。DHCPで正常にIPアドレスが取得できているのがわかりますね。ちなみにSORACOM AirではSIMにローカルIPアドレスが割り当てられるので、インターネットから直接接続できないことに注意しましょう。リモートでのメンテナンスや監視をしたいという場合は一工夫必要です。

まとめ

3GPiでラズパイの3G接続を試してみました。簡単にセットアップできるので、IoTゲートウェイの開発・評価目的にオススメです!

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