OpenWrt acessando a Internet via UMTS/GPRS por meio do modem U-BLOX LISA U200 e utilizando o serviço MQTT da THINGSTREAM
O objetivo deste BLOG é demonstrar como é possível utilizar módulos baseados no OpenWRT e poderem ter a acesso a rede WAN via UMTS/GPRS, com o modem LISA U200.
Isto permite que possar criar uma rede LAN WIFI para que módulos NINA possam se conectar a INTERNET por meio do UMTS/GPRS.
Junto foi instalado o aplicativo REMOT3.it o qual permite que possa em qualquer parte do mundo ter acesso ao módulo OpenWRT.
Foi utilizado o Starter Kit LISA U200
O OpenWrt é configurado usando uma interface de linha de comando (ash shell) ou uma interface web (LuCI). Existem cerca de 3500 pacotes de software opcionais disponíveis para instalação através do sistema de gerenciamento de pacotes opkg.
O OpenWrt pode ser executado em vários tipos de dispositivos, incluindo roteadores CPE, gateways residenciais, smartphones, computadores de bolso (por exemplo, Ben NanoNote). Também é possível executar o OpenWrt em computadores pessoais e laptops, que são mais comumente baseados na arquitetura x86.
OpenWrt é um projeto de código aberto para sistemas operacionais embarcados baseados no Linux, usado principalmente em dispositivos embarcados para rotear o tráfego de rede.
No LINK SMART 7688 foi colocado a última versão do OpenWRT do repositório, atualizado via TFTP durante BOOT.
Fazendo PING
Módulo OpenWRT rodando pacote REMOT3.IT
Módulo LISA U200 - Ligado na USB HOST do módulo OpenWRT
O KIT utiliza um conversor USB SERIAL da FTDI
UMTS/GPRS
Sistema Universal de Telecomunicações Móvel (UMTS) é uma das duas tecnologias 3G concorrentes utilizadas em celulares. O padrão 3G UMTS pode permitir velocidades de dados mais rápidas do que os sistemas 2G anteriores. Além disso, a UMTS contém especificações para toda a rede de voz e dados 3G. 3G UMTS está intimamente relacionado com tecnologias mais antigas, como Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) and Global System for Mobile Communications (GSM). Some UMTS handsets can use one or both of these slower protocols when a 3G network is unavailable.
LISA-U2
Com W-CDMA de 6 bandas (UMTS) e GPRS / EDGE de banda quádrupla, os módulos LISA-U2 são adequados para redes em todo o mundo.
Os recursos incluem taxas de dados de até 21,1 Mbit / s (downlink),um rico conjunto de protocolos da Internet, área muito pequena, área muito baixa consumo de energia e temperatura operacional estendida alcance. Os módulos LISA-U2 fornecem acesso totalmente integrado a produtos de posicionamento u-blox. A diversidade de antenas permite a Módulos LISA-U2 para fornecer as maiores velocidades de dados. Os módulos LISA-U2 são ideais para aplicações industriais / de consumidor que requerem transmissão de dados em alta velocidade e aplicações máquina a máquina. Eles são a escolha perfeita para terminais de internet móvel, tablets, infotainment para automóvel, sistemas de navegação conectados, segurança e vigilância sistemas, eCall, gerenciamento de frota, sistemas de medição, anti-roubo e outras aplicações automotivas. O pacote compacto SMT permite fácil fabricação emigração do u-blox SARA, LEON e outros módulos LISA é simples. Isso permite que os clientes tirem o máximo proveito de seus investimentos em hardware e software e fornece tempo de comercialização muito curto. Está disponível um amplo conjunto de certificados reguladores e de operadores nacionais.
Os módulos LISA-U2 são fabricados em locais certificados pela ISO / TS 16949. Cada módulo é testado e inspecionado durante a produção. Os módulos são qualificados de acordo com a ISO 16750 -Condições ambientais e testes elétricos de eletricidade e equipamentos eletrônicos para veículos rodoviários.
PPP
Em redes de computadores, o Point-to-Point Protocol (PPP), em português Protocolo ponto-a-ponto é um protocolo de enlace de dados (camada 2) usado para estabelecer uma conexão direta entre dois nós. Ele pode fornecer autenticação de conexão, criptografia de transmissão (usando ECP, RFC 1968) e compressão.
O PPP é usado sobre muitos tipos de redes físicas incluindo cabo serial, linha telefônica, linha tronco, telefone celular, enlaces de rádio especializados e enlaces de fibra ótica como SONET. O PPP também é usado sobre conexões de acesso à Internet. Provedores de serviços de Internet têm usado o PPP para acesso discado à Internet pelos clientes, uma vez que pacotes IP não podem ser transmitidos sobre uma linha de modem por si próprios, sem algum protocolo de enlace de dados.
HABILITANDO OpenWRT para UMTS/GPRS
opkg update opkg install comgt kmod-usb-serial kmod-usb-serial-option kmod-usb-serial-wwan usb-modeswitch kmod-usb-serial-ftdi luci-proto-3g luci-proto-3
Installing comgt (0.32-33) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/targets/ramips/mt76x8/packages/comgt_0.32-33_mipsel_24kc.ipk
Installing chat (2.4.7.git-2019-05-25-3) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/base/chat_2.4.7.git-2019-05-25-3_mipsel_24kc.ipk
Installing kmod-usb-serial (4.14.241-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/targets/ramips/mt76x8/kmods/4.14.241-1-d92769dc5268e102503ae83fe968a56c/kmod-usb-serial_4.14.241-1_mipsel_24kc.ipk
Installing kmod-usb-serial-option (4.14.241-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/targets/ramips/mt76x8/kmods/4.14.241-1-d92769dc5268e102503ae83fe968a56c/kmod-usb-serial-option_4.14.241-1_mipsel_24kc.ipk
Installing kmod-usb-serial-wwan (4.14.241-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/targets/ramips/mt76x8/kmods/4.14.241-1-d92769dc5268e102503ae83fe968a56c/kmod-usb-serial-wwan_4.14.241-1_mipsel_24kc.ipk
Package kmod-usb-serial-wwan (4.14.241-1) installed in root is up to date.
Installing usb-modeswitch (2017-12-19-f40f84c2-2) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/base/usb-modeswitch_2017-12-19-f40f84c2-2_mipsel_24kc.ipk
Configuring chat.
Configuring kmod-usb-serial.
[ 8843.260848] kmodloader: loading kernel modules from /etc/modules.d/*
[ 8843.279872] usbcore: registered new interface driver usbserial
[ 8843.291574] usbcore: registered new interface driver usbserial_generic
[ 8843.304660] usbserial: USB Serial support registered for generic
[ 8843.323537] usbcore: registered new interface driver option
[ 8843.334761] usbserial: USB Serial support registered for GSM modem (1-port)
[ 8843.350885] kmodloader: done loading kernel modules from /etc/modules.d/*
Configuring kmod-usb-serial-wwan.
[ 8843.457533] kmodloader: loading kernel modules from /etc/modules.d/*
[ 8843.472320] kmodloader: done loading kernel modules from /etc/modules.d/*
Configuring kmod-usb-serial-option.
[ 8843.578099] kmodloader: loading kernel modules from /etc/modules.d/*
[ 8843.592844] kmodloader: done loading kernel modules from /etc/modules.d/*
Configuring comgt.
Configuring usb-modeswitch.
root@OpenWrt:/dev#
LUCI
Normalmente a serial é a /dev/ttyUSB0. Coloque demais credenciais
Irá criar um arquivo assim (/dev/config/network)
Altere em /etc/chatscriptsroot@OpenWrt:/etc/chatscripts# cat 3g.chat
ABORT BUSY
ABORT 'NO CARRIER'
ABORT ERROR
REPORT CONNECT
TIMEOUT 10
"" "AT&F"
OK "ATQ0&S0&D2&K3"
OK "ATE1"
OK 'AT+CGDCONT=1,"IP","$USE_APN"'
SAY "Calling UMTS/GPRS"
TIMEOUT 30
OK "ATD$DIALNUMBER"
CONNECT ' '
root@OpenWrt:/etc/chatscripts#
root@OpenWrt:/# ls /dev
bus mtd5ro ttyS10
console mtd6 ttyS11
cpu_dma_latency mtd6ro ttyS12
full mtdblock0 ttyS13
gpiochip0 mtdblock1 ttyS14
gpiochip1 mtdblock2 ttyS15
gpiochip2 mtdblock3 ttyS2
hwrng mtdblock4 ttyS3
kmsg mtdblock5 ttyS4
log mtdblock6 ttyS5
memory_bandwidth network_latency ttyS6
mtd0 network_throughput ttyS7
mtd0ro null ttyS8
mtd1 port ttyS9
mtd1ro ppp ttyUSB0
mtd2 ptmx ttyUSB1
mtd2ro pts urandom
mtd3 random watchdog
mtd3ro shm watchdog0
mtd4 tty zero
mtd4ro ttyS0
mtd5 ttyS1
root@OpenWrt:/#Faça o boot do Openwrt e execute ifconfig
UMTS/GPRS pegou IP
root@OpenWrt:/# [ 28.108967] br-lan: port 1(eth0) entered blocking state
[ 28.119411] br-lan: port 1(eth0) entered disabled state
[ 28.130132] device eth0 entered promiscuous mode
[ 28.233957] br-lan: port 1(eth0) entered blocking state
[ 28.244345] br-lan: port 1(eth0) entered forwarding state
[ 28.255303] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): br-lan: link is not ready
[ 29.155323] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): br-lan: link becomes ready
[ 31.315577] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): wlan0: link is not ready
[ 31.348385] br-lan: port 2(wlan0) entered blocking state
[ 31.359007] br-lan: port 2(wlan0) entered disabled state
[ 31.369928] device wlan0 entered promiscuous mode
[ 32.537100] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): wlan0: link becomes ready
[ 32.550067] br-lan: port 2(wlan0) entered blocking state
[ 32.560659] br-lan: port 2(wlan0) entered forwarding state
[ 33.527156] 3g-3G: renamed from ppp0 <====got IP
DRIVER USB SERIAL -FTDI
| |.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_
| - || _ | -__| || | | || _|| _|
|___[ 11.840197] nf_conntrack version 0.5.0 (2048 buckets, 8192 max)
____|| __|_____|__|__||________||__| |____|
|__| W I R E L E S S F R E E D O M
-----------------------------------------------------
OpenWrt 19.07.8, r11364-ef56c85848
-----------------------------------------------------
root@(none):/# [ 12.009848] urngd: v1.0.2 started.
[ 12.083274] usbcore: registered new interface driver usbserial
[ 12.095013] usbcore: registered new interface driver usbserial_generic
[ 12.108083] usbserial: USB Serial support registered for generic
[ 12.257411] xt_time: kernel timezone is -0000
[ 12.367609] usbcore: registered new interface driver ftdi_sio
[ 12.379178] usbserial: USB Serial support registered for FTDI USB Serial Device
[ 12.394023] ftdi_sio 2-1:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
[ 12.407336] usb 2-1: Detected FT2232C
[ 12.515065] usb 2-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0
[ 12.529516] ftdi_sio 2-1:1.1: FTDI USB Serial Device converter detected
[ 12.542875] usb 2-1: Detected FT2232C
[ 12.645089] usb 2-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB1
[ 12.671344] random: crng init done
[ 12.678173] random: 6 urandom warning(s) missed due to ratelimiting
[ 12.806940] mt76_wmac 10300000.wmac: ASIC revision: 76280001
[ 13.905956] mt76_wmac 10300000.wmac: Firmware Version: 20151201
[ 13.917756] mt76_wmac 10300000.wmac: Build Time: 20151201183641
[ 13.983860] mt76_wmac 10300000.wmac: firmware init done
[ 14.197331] PPP generic driver version 2.4.2
[ 14.234777] NET: Registered protocol family 24
[ 14.280968] usbcore: registered new interface driver option
[ 14.292198] usbserial: USB Serial support registered for GSM modem (1-port)
[ 14.377565] kmodloader: done loading kernel modules from /etc/modules.d/*
[ 21.617598] rt3050-esw 10110000.esw: link changed 0x00
[ 24.837903] rt3050-esw 10110000.esw: link changed 0x01
[ 28.048358] br-lan: port 1(eth0) entered blocking state
[ 28.058789] br-lan: port 1(eth0) entered disabled state
[ 28.069528] device eth0 entered promiscuous mode
[ 28.193989] br-lan: port 1(eth0) entered blocking state
[ 28.204380] br-lan: port 1(eth0) entered forwarding state
[ 28.215323] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): br-lan: link is not ready
[ 29.103915] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): br-lan: link becomes ready
MQTT
For Internet of Things (IoT) devices, an Internet connection is a requirement. The Internet connection allows the devices to work with each other and with backend services. The underlying network protocol for the Internet is TCP / IP. Developed on the basis of the TCP / IP stack, MQTT (Message Queue Telemetry Transport) has become the standard for IoT communications.
It is an extremely simple and lightweight publishing / signing messaging protocol, designed for restricted devices and low-bandwidth, high-latency or unreliable networks. The design principles are to minimize network bandwidth and device resource requirements, while trying to ensure reliability and some degree of delivery guarantee. These principles also end up making the ideal protocol for the emerging "machine to machine" (M2M) or "Internet of Things" world of connected devices, and for mobile applications where bandwidth and battery are at a premium.
Thingstream (DATAFLOW MANAGER)
It also implements SSL and SN-MQTT
AMBIENTE DO THINGSTREAM
- Características:
- o custo do Thingstream como um MQTT Broker é muito menor do que o custo daqueles associados ao Azure e AWS;
- o gerenciador de fluxo de dados é uma excelente vantagem, dados podem ser tratados no servidor e então encaminhados;
- permite programação Node.js;
- a segurança é diferente e muito mais simplificada do que tentar fazer uma troca de certificados com a AWS etc;
- tem uma conexão segura em vez do dispositivo. Isso realmente simplifica a integração;
- capacidade de se inscrever em vários tópicos diferentes;
- nós para acessos para vários serviços da AWS Amazon, Azure IoT, IBM Watson, IFTTT (DashBoard e uma infinidade de outras opções)
- criação de Coisas (Thing);
- monitoração de eventos MQTT;
- alertas quando algo não vai bem.
No modo tradicional, se você quer acessar AWS, AZURE, etc:- você deve fazer registro
- gerar Certificados
- manter, guardar e proteger seus Certificados
- despachar cada Certificado um por um para os Devices na produção
- você precisa manter identidades diferentes por cada um dispositivo e entregá-los com segurança
- fortes impactos na complexidade na logística, produção tempo, configuração do sistema e custos de manutenção
Com ThingStream, se você quer acessar AWS, AZURE, etc:- você deve fazer um registro de CA (certificate authority) (Access ID e Secret Key), exemplo, IAM na AMAZON.
- quando você cria um Device (Things) no ThingStream, você deve pegar as credenciais (Username, Password, Client ID) (Device Certificate), basicamente muda Client Id e Password para cada Device
- utilize estas credenciais (Things) (Username, Password e Client ID) no Device (U-BLOX NINA W106) para acessar o ThingStream via MQTT
- crie Tópicos (Topics) que devem acessados pelos Devices (U-BLOX NINA W106), ou seja, para fazer Publish ou Subscribe
- no DATAFLOW manager (Flows), o Nó ThingStream Subscribe deve estar conectado à um Tópico previamente criado para o seu Device (U-BLOX NINA W106), é por ele que começa o disparo para o DATAFLOW manager
- Dentro do DATAFLOW pode de ter vários Nós ThingStream Subscribe
- no DATAFLOW manager tenha fácil acesso à AWS, AZURE, etc utilizando Access ID e Secret Key e então solicite os serviços disponíveis (S3, LAMBDA, etc) (No caso da AMAZON)
PaHo
Paho-MQTT é um cliente Python MQTT de código aberto desenvolvido pela Eclipse Foundation. Paho-MQTT pode ser executado em qualquer dispositivo que suporte Python. Neste tutorial, construiremos um cliente MQTT com a Paho. Vou adicionar cada recurso da biblioteca ao programa do cliente e explicar como funciona.
Instalando PaHo MQTT
root@OpenWrt:~# opkg install python3-paho-mqtt_1.5.1-1_mipsel_24kc.ipk
Installing python3-paho-mqtt (1.5.1-1) to root...
Installing python3-base (3.7.11-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/packages/python3-base_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Installing libffi (3.3-2) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/packages/libffi_3.3-2_mipsel_24kc.ipk
Installing libbz2-1.0 (1.0.8-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/base/libbz2-1.0_1.0.8-1_mipsel_24kc.ipk
Installing libuuid1 (2.34-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/base/libuuid1_2.34-1_mipsel_24kc.ipk
Installing python3-light (3.7.11-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/packages/python3-light_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Configuring libbz2-1.0.
Configuring python3-base.
Configuring libffi.
Configuring libuuid1.
Configuring python3-light.
Configuring python3-paho-mqtt.
root@OpenWrt:~#
root@OpenWrt:~# python3
Python 3.7.11 (default, Aug 01 2021, 16:46:20)
[GCC 7.5.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> control-D
No openWrt crie o arquivo com o nano chamado publish.py e cole
import paho.mqtt.client as paho
host="mqtt.thingstream.io"
port=1883
userID = "I7UPHZWXKHZAXRDIOME9"
password = "xxxxxxxqvfBpKY2638AgYn1DqpZJa0lpBCI8yhzw"
clientid = "device:XXXXXXXX-3211-4e46-8a9a-a390f2e4ca86"
def on_connect(self, pahoClient, obj, rc):
# Once connected, publish message
print("Connected")
client.publish("esp32-sniffer/a4cf127531c8/ble", "Hello from SmartCore", 0)
def on_log(pahoClient, obj, level, string):
print(string)
def on_publish(pahoClient, packet, mid):
# Once published, disconnect
print("Published")
pahoClient.disconnect()
def on_disconnect(pahoClient, obj, rc):
print("Disconnected")
# Create a client instance
client=paho.Client(client_id = clientid)
# Register callbacks
client.on_connect = on_connect
client.on_log = on_log
client.on_publish = on_publish
client.on_disconnnect = on_disconnect
#Set userid and password
client.username_pw_set(userID, password)
#connect
x = client.connect(host, port, 1883)
client.loop_forever()
root@OpenWrt:~# python3 publish.py
Traceback (most recent call last):
File "publish_utf8-27.py", line 18, in <module>
import paho.mqtt.publish as publish
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/publish.py", line 29, in <module>
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 20, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'logging'
root@OpenWrt:~# opkg install python3-logging_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Installing python3-logging (3.7.11-1) to root...
Configuring python3-logging.
root@OpenWrt:~#
root@OpenWrt:~# python3 publish.py
Traceback (most recent call last):
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 54, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'urllib'
During handling of the above exception, another exception occurred:
Traceback (most recent call last):
File "publish_utf8-27.py", line 18, in <module>
import paho.mqtt.publish as publish
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/publish.py", line 29, in <module>
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 58, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'urllib'
root@OpenWrt:~#
root@OpenWrt:~# opkg install python3-urllib_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Installing python3-urllib (3.7.11-1) to root...
Installing python3-email (3.7.11-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/packages/python3-email_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Configuring python3-email.
Configuring python3-urllib.
root@OpenWrt:~#
root@OpenWrt:~# python3 publish.py
Traceback (most recent call last):
File "publish_utf8-27.py", line 22, in <module>
publish.single(topic, payload, hostname="mqtt.thingstream.io")
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/publish.py", line 232, in single
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/publish.py", line 167, in multiple
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 941, in connect
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 1075, in reconnect
File "/usr/lib/python3.7/site-packages/paho/mqtt/client.py", line 3546, in _create_socket_connection
File "/usr/lib/python3.7/socket.py", line 707, in create_connection
File "/usr/lib/python3.7/socket.py", line 752, in getaddrinfo
LookupError: unknown encoding: idna
root@OpenWrt:~# opkg install python3-idna_2.9-1_mipsel_24kc.ipk
Installing python3-idna (2.9-1) to root...
Installing python3-codecs (3.7.11-1) to root...
Downloading http://downloads.openwrt.org/releases/19.07.8/packages/mipsel_24kc/packages/python3-codecs_3.7.11-1_mipsel_24kc.ipk
Configuring python3-codecs.
Configuring python3-idna.
root@OpenWrt:~#
EXECUTANDO
root@OpenWrt:~# python3 publish.py
Sending CONNECT (u1, p1, wr0, wq0, wf0, c1, k1883) client_id=b'device:xxxxxxxx-3211-4e46-8a9a-a390f2e4ca86'
Received CONNACK (0, 0)
Connected
Sending PUBLISH (d0, q0, r0, m1), 'b'esp32-sniffer/a4cf127531c8/ble'', ... (20 bytes)
Published
Sending DISCONNECT
root@OpenWrt:~#
DÚVIDAS
suporte@smartcore.com.br
REFERÊNCIAS
Sobre a SMARTCORE
A SmartCore fornece módulos para comunicação wireless, biometria, conectividade, rastreamento e automação.
Nosso portfólio inclui modem 2G/3G/4G/NB-IoT/Cat.M, satelital, módulos WiFi, Bluetooth, GNSS / GPS, Sigfox, LoRa, leitor de cartão, leitor QR code, mecanismo de impressão, mini-board PC, antena, pigtail, LCD, bateria, repetidor GPS e sensores.
