Новое время - новые вызовы

В этой части я расскажу как скрестить Asterisk с новым поколением модемов диапазона LTE. В чем там особенность и что нужно учитывать.

Предыдущие статьи по теме:

• Asterisk. Доставка SIP Message после возврата абонента из off-line'а

• SMS через SIP messaging в Asterisk

Выбор подходящих модемов

Несмотря на то, что LTE модемов много, часть из них не поддерживает голос (и тут нет ничего нового, так было и во времена "старого GSM"), а еще значительная часть - не имеет соответствующих модулей для Asterisk.

Наиболее свежим можно считать Проект IchthysMaranatha, за что ему огромное человеческое спасибо. И несмотря на то, что заявлена поддержка нескольких модемов и чипов, наилучшие результаты достигаются с чипом Quectel EC25.

У чипа есть несколько вариантов как по диапозонам, так и по формату платы, на которой он напаян (и интерфейсов), но все это не так важно - главное подберите под свой регион. У меня заработал EC25G-E в формате USB свистка (а ниже будет рекомендация что лучше чем это).

Что нужно учитывать с LTE модемами

Все современные модемы - очень энергоемкие. Сразу все предупреждают что они потребляют 2.1A и что мощности "обычного" порта USB не хватит для их работы. Особенно это актуально для Raspberry Pi, где порт не дает больше 1.2А, да и то, если блок питания позволяет и другие потребители не кушают лишнего. В своем проекте я использовал другую плату, но даже там больше 1го модема система не тянула с блоком питания Apple 65W.

Второй момент - размер. Эти модемы значительно больше Е1550 и в соседние порты не войдут. Ни по вертикали, ни по горизонтали. Т.е. нужны или пигтейлы или внешний USB3 хаб (можно и на USB2, но они любят 3й, по крайней мере у меня, уж не знаю почему), у которого есть минимум 3 порта. Тогда можно вставить 2 модеме через 1 порт и все поместится. И да - хаб должен быть с внешним питанием.

Как я решал проблему питания

Так как у меня плата позволяет прокачать один модем, я взял внешний хаб D-Link DUB-1340, у которого заявлены те самые 2.5A на один порт. в него можно воткнуть 2 модема с внешними антеннами, или 3 в конфигурации "2 с антеннами + 1 без".

Предварительные настройки

Мы настроим GNSS и узнаем IMEI модема.

Важной особенностью чипсета Quectel EC25 является наличие GPS и WiFI. И если второй не особо страшен, то первый передает данные по ttyUSB как раз по каналу, по которому же идет и звук. Исправим.

Найдем устройства, которые создал наш модем, скажем ttyUSB6..9. Скорее всего ttyUSB9 будет для управления. Попробуем подключиться screen /dev/ttyUSB9 и послать комманду AT. Если ответ ОК - мы на нужном устройстве. Если ответа нет, пробуем другое до досижения успеха.

Собственно отключим вывод GNSS на ttyUSB.

Как только мы нашли устройство управления - пошлем следующую комманду:

AT+QGPSCFG=?

ответ должен быть:

+QGPSCFG: "outport",("none","usbnmea","uartdebug")

Отключим вывод данных GNSS в канал USB-Audio (я не использую эту опцию вообще, как оно поведет себя с uartdebug не готов сказать):

AT+QGPSCFG="outport"

ответом будет:

+QGPSCFG: "outport",none

Все, теперь нам никто не мешает слушать звук через ttyUSB устройство.

Смешно то, что модуль и сам Asterisk не будут ругаться на звуковое устройство, если в модеме не отключен вывод GNSS данных - просто звонок будет "виснуть", никто никого не будет слышать, а при сбросе вызова в клиенте, модем будет продолжать находиться в статусе Dial и поможет только ресет из консоли Asterisk.

Выясним IMEI модема, чтоб потом его использовать при описании в модуле Asterisk:

AT+CGSN

Ответом будет строка цифр - она нам нужна, запишем в файлик рядом с именем ttyUSB управления.

Несколько слов о VoLTE и звонков через IP в современных сетях

И так, у нас есть современный модем. В LTE сетях, то, что у вас в телефоне включается крыжиком "Enable Calls over LTE (VoLTE)" входит в т.н. IMS (IP Multimedia Subsystem) - целую группу сервисов, которые доступны через IP сеть на современных терминалах. Подробнее можно посмотреть тут или в файле Quectel_EC2xEG9xEG2x-GEM05_Series_IMS_Application_Note из комплекта документации к чипсету Quectel.

Таким образом, нужно убедиться, что IMS на модеме активирована, и что произошло подключение к соответсвующему профилю, а так же активация VoLTE.

MBN профили и их подбор

В модеме с завода идут несколько профилей под разных операторов. Прошить их можно, как подсказывают в комментариях, через специальизированные утилиты. Мы не будем рассматривать этот процесс, так как эти "файлы" или профили очень специфичны и шанс, что вам удастся найти от своего оператора и для своего чипсета исчезающе мал.

Мы пойдем другим путем - попробуем воспользоваться тем, что нам отсыпали.
AT+QMBNCFG="List"

Команда выведет списко профилей, которые есть в чипсете:
+QMBNCFG: "List",0,0,0,"ROW_Generic_3GPP",0x05040820,202009031
+QMBNCFG: "List",1,0,0,"VoLTE-ATT",0x0501033C,202004261
+QMBNCFG: "List",2,1,1,"hVoLTE-Verizon",0x05010141,202011021
+QMBNCFG: "List",3,0,0,"Sprint-VoLTE",0x05010205,202010201
+QMBNCFG: "List",4,0,0,"Commercial-TMO_VoLTE",0x05010505,201811231
+QMBNCFG: "List",5,0,0,"Telus-Commercial_DO",0x05800C60,202009101
+QMBNCFG: "List",6,0,0,"Commercial-SBM",0x05011C18,202004211
+QMBNCFG: "List",7,0,0,"Commercial-DT",0x05011F1C,202006281
+QMBNCFG: "List",8,0,0,"Reliance_OpnMkt",0x05011B38,202003251
+QMBNCFG: "List",9,0,0,"TF_Germany_VoLTE",0x05010C1B,202004151
+QMBNCFG: "List",10,0,0,"TF_Spain_VoLTE",0x05010CFA,201909261
+QMBNCFG: "List",11,0,0,"Volte_OpenMkt-Commercial-CMCC",0x05012071,202004161
+QMBNCFG: "List",12,0,0,"OpenMkt-Commercial-CT",0x05011322,202001171
+QMBNCFG: "List",13,0,0,"OpenMkt-Commercial-CU",0x05011505,202001171
+QMBNCFG: "List",14,0,0,"Telstra-Commercial_VoLTE",0x0580079E,202009211
+QMBNCFG: "List",15,0,0,"Commercial-KDDI",0x0501071D,202004041
+QMBNCFG: "List",16,0,0,"Commercial-SKT",0x05012715,202007071
+QMBNCFG: "List",17,0,0,"Commercial-KT",0x05012C0D,202007211
+QMBNCFG: "List",18,0,0,"Commercial-LGU",0x05012626,202007071
+QMBNCFG: "List",19,0,0,"Commercial-USCC",0x05040D20,202011091

Нас интересует 3й бит, который должен стоять в позиции 1 - это активный профиль.
+QMBNCFG: "List",2,1,1,"hVoLTE-Verizon",0x05010141,202011021

Скорее всего, у вас будет активен ROW_Generic_3GPP и это ок. Запомнили, двигаемся дальше.

Проверка статуса IMS и его активация при необходимости

Выясним, актина ли у нас регистрация в IMS
AT+QCFG="ims"

Ответ будет в виде
+QCFG: "ims",1,0
Т.е. по второму биту (значение 1) видим что регистрация есть, а по последнему биту видим (значение 0), что VoLTE нам не активировали.

Танцы по включению VoLTE

Выполним предварительные пляски - откажемся от автовыбора профиля и отключим текущий
AT+QMBNCFG="AutoSel",0
AT+QMBNCFG="Deactivate"

Возьмем любой профиль на выбор из результатов AT+QMBNCFG="List"и активируем его
AT+QMBNCFG="Select","Sprint-VoLTE"

И для применения всех настроек, перезагрузим модем
AT+CFUN=1,1

Удача или нет, и что делать если мы не вкинулись

После перезагрузки модема, снова выполняем запрос статуса IMS
AT+QCFG="ims"

Если ответ будет в виде +QCFG: "ims",1,1 можно радоваться, и продолжать.
Если ответ будет в виде +QCFG: "ims",1,0 нам не повезло, возвращаемся к выбору профиля из доступного списка (AT+QMBNCFG="Select","MBN_name") до достижения результата.

А если я все сделал, но +QCFG: "ims",1,0 и никак?

Единственное, что я могу представить - запросить профили у продавца или пообщаться на профильных форумах. Вдруг кто-то имеет подходящий лично вам профиль...

Конфигурируем Asterisk

Ставим chan-quectel из ссылки. Там все описано подробно, не будут копировать.

Последним пунктом инструкции идет копирование конфигурационного файла quectel.conf в папку с Asterisk. После его выполнения нужно сделать следующее:

• Настроить загрузку модуля в modules.conf не забыв заблокировать chan_dongle как лишний (если вы все модемы GSM убрали)
  ;load = chan_dongle.so
load = chan_quectel.so

• Настроить параметры в quectel.conf
  context=incoming - вставить нужное вам согласно dialplan
  imei=816068516637705 - вставить IMEI вашего модема, которую мы получили раньше
  ;audio= и ;data= - закомментируем эти 2 параметра, так как по моей просьбе разработчик добавил фичу автопоиска устройств упарвления и звука в модуль.
  rxgain=2 и txgain=-1 - конкретно у меня эти параметры такие. Можно начать с значений по умолчанию, но не забываем что иногда это помогает решить разные эффекты бочке и эхо.

• Модифицируем dialplan в extensions.conf
  Так как я говорю про свою систему, я ссылаюсь на свой файл из предыдущих статей.

  • было достаточно провести элементарные :%s/dongle0/quectel0/g для всех моих устройств;

  • было достаточно провести элементарные :%s/Dongle\/dongle0/Quectel\/quectel0/g для всех моих устройств.

  • было достаточно провести элементарные :%s/DONGLENAME/QUECTELNAME/g для всех моих устройств.

Далее простое в консоли Asterisk:

module unload cahn_dongle
module load cahn_quectel
dialplan reload

По идее это должно быть все. Можно работать с модулем chan_quectel как и с chan_dongle заменяя команды на quectel. Учитывайте, что LTE модемы регистрируются в сети чуть дольше, чем обычные GSM и более чувствительны к качеству и уровню сигнала.

Пара замечаний, как быть с питанием, или что можно сделать иначе

Как уже писал выше, питание это боль. Решать это можно двумя способами:

А. Пигтейлы и внешние адаптеры питания

Можно взять вот такую пару на 3А и замутить связку.

Преимущество в том, что у нас точно можно использовать рядом стоящие порты, но придется подтягивать удлиннитель-разветвитель 220V, а еще адаптеры умеют греться (как и модемы). Короче такой себе колхоз. С другой стороны, можно разобрать адаптеры, наклеить их на плекс или что-то подобное, сделать электроразводку и вывести одним шнуром питания... такие себе очумелые ручки.

Б. Готовые платы с питанием для чипа и USB интерфейсом

На рынке есть готовые платы с доп-питанием и модемом. Я не пробовал, так как поздно про них узнал, но видел потом их в количестве. Так же решается вопрос с близкорасположенными портами, внешним питанием и аккуратностью всей конструкции. Единственное, что придется докупать нужные антенны и как-то все это размещать и закреплять, чтоб не развалилось.

И совсем на закуску

Есть одна проблема, которай я не коснулся - множетсвенность ttyUSB устройств. Это актуально когда а) несколько модемов одного производителя и б) когда несколько устройств, генерирующих ttyUSB.
Я обошел ее стороной по причине наличия автопоиска в модуле chan_quectel. Если бы не он, то как найти верное устройство? А как убедиться, что устройтво инициализировалось так же как в прошлый рез? Ведь ttyUSBx может съехать и все перепутается!

Можно, казалось бы, воспользоваться udev... но не всегда. Мои конкретные железки приехали от наших восточных друзей и у них...

idVendor 0x1d6b Linux Foundation
idProduct 0x0003 3.0 root hub
iProduct 2 xHCI Host Controller
iSerial 1 xhci-hcd.0.auto
idVendor 0x2c7c Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.
idProduct 0x0125 EC25 LTE modem
iProduct 2 EG25-G
iSerial 0

Да-да, iSerial 0 ... и фильтруй как хочешь.
Т.е. SUBSYSTEM=="tty", ACTION=="add|change", ATTRS{idVendor}=="2c7c", ATTRS{idProduct}=="0125", KERNELS=="0:1:1.2", SYMLINK+="ttyUSB-quec0" не прокатывает! Даже если указать KERNELS.

Можно пойти другим путем, и в файле quectel.conf указать ссылку в виде полного пути к устройству: audio=/dev/serial/by-path/platform-xhci-hcd.0.auto-usb-0:1.4:1.0-port0

Но, так как у нас есть автопоиск, то достаточно указать просто imei= и радоваться вот таким сообщениям в консоли:
[quectel1] IMEI 816068516637705 found on data_tty=/dev/ttyUSB10 audio_tty=/dev/ttyUSB9

Второй момент связан с Raspbian - клоном Debian для плат Raspberry Pi.
Там, при ручной установке Asterisk из исходников, не создается пользователь, группа и не прописывается разрешение для бинарника.

Т.е. если вы создадите сервис systemd и указате в нем пользователя и группу как asterisk, вас ждут веселые старты с ошибками доступа к куче мест.
Решается это все просто (с правами root):
useradd -c "Asterisk PBX" -d /var/lib/asterisk asterisk &&usermod -a -G dialout,uucp asterisk && find /var -name asterisk -type d -exec chown asterisk:asterisk {} ; && setcap cap_net_bind_service +ep /usr/sbin/asterisk

На закуску, если вам не нужно, можно избавиться и от wwanX интерфейсов модемов.

В файле /etc/modprobe.d/qmi_wwan.conf напишем blacklist qmi_wwan

Обновим initramfs update-initramfs -u

Выгрузим ненужный нам модуль rmmod qmi_wwan