作った物

LTEでインターネット接続するWiFiルータ。
モバイルルータとは違いバッテリーが接続されて「いない」ので、主電源が通電中のみ動作する。
車載してシガーソケット等からUSB給電し、IG-ON時のみインターネットに繋がるインフラを提供したいときに使う(例えば、GPSでの測位位置をクラウドサービスに打ち上げる等)。

用意した物

Raspberry Pi OS Lite (32-bit) が書き込まれたmicroSDカード(SDXC) 64GB
- 執筆時点のリリース日時：2022-09-22
Raspberry Pi Zero 2 W (RPiZero2w)
Docomo L-02C
- IIJ Mioで契約したSIMカードを挿入
RPiZero2wとL-02Cを接続する手段
- mincro USB Type B-USB Type Aケーブル
セットアップ時に必要な機器
- USBハブ
- USB接続可能なキーボード
- HDMIディスプレイ
- RPiZero2wとHDMIディスプレイを接続する手段
  - MiniHDMI-HDMIケーブル
- 動作確認用のスマートフォン
- [オプション] USB接続のLANアダプター
  - SSH接続で他のPCからログインして作業する場合に接続する(ターミナル越しにコピー＆ペーストができると作業性が上がる)
  - 最終段階では外しておかないと、パケット転送できなくてWiFiクライアントからインターネット接続できなくなるので注意が必要

実行したこと

機器を接続する

システムを最新状態にする

sudo apt update
sudo apt dist-upgrade -y

L-02Cを固定デバイスとして認識させるようにする

L-02Cに対して/dev/usbmodemからシンボリックリンクを張るように設定する。

sudo tee /etc/udev/rules.d/95-l-02c.rules << EOF
KERNEL=="ttyUSB[0-9]*", SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{bInterfaceNumber}=="02", ATTRS{../idVendor}=="1004", ATTRS{../idProduct}=="618f", SYMLINK+="usbmodem"

Ctrl+Dで抜ける。
念のため再起動しておく。

reboot

LTE接続を設定する(wvdialのセットアップ)

wvdialをインストールする。

sudo apt install -y wvdial

wvdialの設定ファイルをバックアップする。

sudo cp /etc/wvdial.conf /etc/wvdial.conf.default

wvdialの設定ファイルを、IIJmioを使えるように生成する。

sudo tee /etc/wvdial.conf << EOF
[Dialer Defaults]
Init1 = ATZ
Init2 = ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0 
Init3 = AT+CGDCONT=1,"IP","iijmio.jp"
Dial Attempts = 3
Stupid Mode = 1
Modem Type = Analog Modem
Dial Command = ATD
Stupid Mode = yes
Baud = 460800
New PPPD = yes
APN = iijmio.jp
Modem = /dev/ttyUSB2
ISDN = 0
Phone = *99#
Password = iij
Username = mio@iij
Carrier Check = no

Ctrl+Dで抜ける。
wvdialを遅延起動するスクリプトを/usr/local/bin/wvdialとして作成する。

sudo tee /usr/local/bin/wvdial << EOF
#!/bin/sh

sleep 30
/usr/bin/wvdial

Ctrl+Dで抜ける。
/usr/local/bin/wvdialに実行権を付与する。

sudo chomod +x /usr/bin/wvdial

wvdialをsystemdでサービスとして起動する設定ファイルを生成する。

sudo tee /etc/systemd/system/wvdial.service << EOF
[Unit]
Description=wvdial service
Wants=network.target
 
[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/wvdial
ExecStop=/bin/kill -HUP $MAINPID
Type=simple
Restart = always
StartLimitBurst=0
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

Ctrl+Dで抜ける。
wvdialをサービスとして起動する。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start wvdial.service

60秒後にサービスのステータスを表示させて、動作確認する。

sleep 60; sudo systemctl status wvdial.service

以下のような表示になれば、接続はできている(xxx.xxx.xxx.xxxには適切なIPアドレスが入る)。表示後は"q"キーで抜ける。

● wvdial.service - wvdial service
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/wvdial.service; disabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Mon 2023-01-02 07:09:22 GMT; 40s ago
   Main PID: 785 (wvdial)
      Tasks: 3 (limit: 407)
        CPU: 380ms
     CGroup: /system.slice/wvdial.service
             ├─785 /bin/sh /usr/local/bin/wvdial
             ├─795 /usr/bin/wvdial
             └─796 /usr/sbin/pppd 460800 modem crtscts defaultroute usehostname -detach user mio@iij >

Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: Could not determine remote IP address: defaulting to 10.64.64.64
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: not replacing default route to eth0 [192.168.0.1]
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: local  IP address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: remote IP address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: primary   DNS address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw pppd[796]: secondary DNS address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw wvdial[795]: --> local  IP address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw wvdial[795]: --> remote IP address xxx.xxx.xxx.xxx
Jan 02 07:09:54 vehicle-gw wvdial[795]: --> primary   DNS address xxx.xxx.xxx.xxx

wvdialが自動起動するように設定する。

sudo systemctl enable wvdial.service

ルータとして機能するように設定する

必要なパッケージのインストール

sudo DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt install -y hostapd dnsmasq netfilter-persistent iptables-persistent

dhcpcdの設定

RPiZero2wのWiFi(wlan0)の親機としてのIPアドレスを、固定アドレスに設定する。ここでは、192.168.111.1とする。

sudo tee --append /etc/dhcpcd.conf << EOF
interface wlan0
   static ip_address=192.168.111.1/24
   nohook wpa_supplicant

Ctrl+Dで抜ける。

dnsmasqの設定

WiFi(wlan0)に接続してきたクライアントにDHCPで割り当てるIPアドレスの範囲を指定する。ここでは、192.168.111.2から192.168.111.127とする。

sudo tee --append /etc/dnsmasq.d/dnsmasq.conf << EOF
dhcp-range=tag:wlan0,192.168.111.2,192.168.111.127,24h
dhcp-option=tag:wlan0,option:router,192.168.111.1

Ctrl+Dで抜ける。

hostapdの設定

アクセスポイントとしての設定をする。[SSID]にはアクセスポイント名、[PASSPHRASE]にはパスフレーズを、あらかじめ決めて記載する。

sudo tee /etc/hostapd/hostapd.conf << EOF
interface=wlan0
country_code=JP
driver=nl80211
ssid=[SSID]
hw_mode=g
channel=6
wmm_enabled=0
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=[PASSPHRASE]
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

Ctrl+Dで抜ける。
上記のアクセスポイントとしての設定ファイルを、hostapdが読み込むように設定する。

sudo tee --append /etc/default/hostapd << EOF
DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

Ctrl+Dで抜ける。

パケット転送の設定

WiFi(wlan0)で受けたパケットをLTE側に転送するように設定する。

sudo sed -i s/#net.ipv4.ip_forward=1/net.ipv4.ip_forward=1/ /etc/sysctl.conf
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE
sudo netfilter-persistent save

サービス周りの設定

dhcpcd、hostaptを再起動する。dnsmasqを自動起動するように設定する。

rfkill unblock wifi
sudo systemctl restart dhcpcd
sudo systemctl start dnsmasq
sudo systemctl enable dnsmasq
sudo systemctl unmask hostapd
sudo systemctl enable hostapd
sudo systemctl start hostapd

動作確認する

L-02CがLTE接続中にwvdialを起動すると失敗することがあるので、一旦、シャットダウンする。

sudo shutdown -h now

RasPiZero2wの電源を抜いて、もう一度電源を投入する。
ログインして、1分弱待った後に、ネットワークインターフェスとしてppp0が存在し、IPアドレスが取得できていることを確認する。

ifconfig
...
ppp0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST>  mtu 1500
        inet xxx.xxx.xxx.xxx  netmask 255.255.255.255  destination 10.64.64.64
...

動作確認用のスマートフォンで、設定したSSIDのアクセスポイントが存在することを確認し、設定したパスフレーズで接続できることを確認する。
また、インターネット接続ができることを確認する。
このとき、USBハブにUSB接続のLANアダプターが接続されていると、パケット転送がうまくいかずに、インターネット接続できないため、外しておくようにする。

電源を抜いてもシステムが壊れないようにする(システムのReadOnly化)

raspi-configを起動する。

sudo raspi-config

"Performance Options"を選択する。

"P3 Overlay File System"を選択する。

"<Yes>"を選択する。

"<Ok>"を選択する。

"<Yes>"を選択する。

"<Ok>"を選択する。

"<Finish>"を選択する。

"<Yes>"を選択する。

再起動後、改めて動作確認を行う。

Raspberry Pi OS Lite on Raspberry Pi Zero 2 WをLTE接続してWi-Fiルータにする

作った物

用意した物

実行したこと

機器を接続する

システムを最新状態にする

L-02Cを固定デバイスとして認識させるようにする

LTE接続を設定する(wvdialのセットアップ)

ルータとして機能するように設定する

必要なパッケージのインストール

dhcpcdの設定

dnsmasqの設定

hostapdの設定

パケット転送の設定

サービス周りの設定

動作確認する

電源を抜いてもシステムが壊れないようにする(システムのReadOnly化)

参考サイト