Raspberry Pi + L-02C でバッチリ安定する多機能 LTE ルータをつくったメモ

概要（2019年追記）

この記事は，LTE 回線をメイン回線として使うことを目標に，Raspberry Pi Model B+ と docomo L-02C の組み合わせで LTE 接続の Wifi ルータを構築した際のメモです。

常用を前提としたため，ハードウェア（ファームウェア含む）に依存するさまざまなトラブルに遭遇しましたが，なんとか全て解決に成功し，安定して使用していました。

普通の人はここまでして LTE モデムと格闘する前に光回線を引くでしょうから，今でもひとつの事例として参考になる部分はあるかと思いますが，古い情報であることに留意してください。

はじめに

3大キャリアが横並びの料金・制度を維持している一方で，ドコモの回線網を利用する MVNO 業界はますます盛り上がりを見せています。各社とも特色あるプランを用意し，様々なニーズに応えられる便利かつわかりやすいシステムを発達させています。そしてそのどれもが3大キャリアの同等プランの数分の一の料金なのです。

この春の契約見直しで，私は IIJmio のファミリーシェアプランを契約しました。音声通話オプションを付けて月額3520円，1ヶ月に10GBが利用でき，同一回線で SIM カードが3枚まで追加料金無しで利用できるというものです。10GBの高速通信容量の利用は回線ごとではなく SIM ごとに手軽にオン・オフすることができ，オフにすると最大200kbpsでの通信となります。スマートフォンならこんなものでも困りませんから，常時オフで使えば，スマートフォンでのデータ通信では容量が減らないことになります [ref]もっとも，高速通信オフ時は3日で366MBまでという制限があります。　通信規制はありますか? | IIJmio[/ref]。これで，光回線と DTI の490円 SIM を置き換えることを狙いました。

今回は，その IIJmio 回線で使う LTE ルータを Raspberry Pi + L-02C で仕立てたメモです。

全体像

• Raspberry Pi をルータにする。回線は ドコモ LTE ネットワーク（MVNO : IIJmio）とし，L-02C で接続する。
• RPi ルータには無線アクセスポイント機能を持たせず，市販のブロードバンドルータ（光回線で使っていたもの）を AP モードで運用，有線 LAN で RPi ルータに接続する。
• apt-cacher-ng を導入する。
• その他，BGM 再生機能，時報チャイム機能などを搭載する。

使ったもの

• Raspberry Pi B 3500円 [ref] Raspberry Pi (1) B+ の現在の価格より[/ref]
• LG L-02C 2000円
• システムトークス USB ハブ SUGOI HUB 4X AC アダプタ付き 2600円 バッファロー BSH4AE12 1600円（重要）
• Transcend 16GB UHS-1 microSDHC カード 500円
• テンキー 300円
• アクティブスピーカ 500円
• Raspberry Pi 用 USB-AC アダプタ [ref]SUGOI HUB 付属 AC アダプタの出力は 5V2A なので数値上は USB ハブから余裕を持って取れそうなのですが，なぜか正常動作しませんでした。気になりますが，面倒なので今回は調べません。[/ref]　1000円
• microUSB ケーブル 100円
• 筐体（100均の箱・蝶番，ネジ） 600円

計：11100円
（価格は100の位までに四捨五入してあります）

L-02C，USB ハブ，SD カードと筐体以外は実際には流用。後述しますが USB ハブの選択肢は非常に限られます。この機種を強く推奨します。

侮るなかれ熱暴走

最初，こんな感じで使っていました。

蓋を閉めて，すっきりしていいなあと満足していたのですが，なぜか止まってしまうことがあります。止まった状態でしばらく放置しても，SoC に電力は行っているようで，触ってみると熱を持っています。どうも熱暴走っぽい雰囲気です。SoC 温度のログを取ってみると，室温25度で60度近くまで行くようです。大した数字ではないようにも思いますが，初代 B で CPU が古い設計なので熱に弱いのかもしれません。熱で壊れたという話もちらほら聞くので，冷却は重要です。

ファンをつけるというのが最も確実な対策ですが，ファンレスは男のロマンですので，なるべくファンレスの枠内でのエアフロー改善を目指しました。その結果，こんな感じになりました。

はい，また100均です。前はもうちょっと精度の高いメッシュの小物入れも置いてあったのですが，近所3軒回ってなかったのでオシャレグッズコーナーにあったへなへなの小物入れで妥協しました。蝶番も100均で調達，ネジはホームセンターで購入した M3 の 8mm です。絶縁とホコリ除けのため，蓋側となる Raspberry Pi の下にはクリアフォルダから切り出したポリプロピレンのシートを敷いてあります。コンパクトさ重視のためエアフローは合理的とは言えませんが，効果はかなりあり，同条件で概ね43度以下で推移するようになりました。今のところハングアップもありません。夏場はどうなるかわかりませんが，50度を超えることはないでしょう。

仕様

LTE 回線の仕様

MVNO の LTE 回線には，プライベート IP アドレスが割り振られるものとグローバル IP アドレスが割り振られるものが存在しています [ref]一般的には前者が多く，OCN 系や Biglobe 等はグローバル IP らしい。Interlink のように安価に固定 IP を提供しているところもあります。[/ref]。私が今回契約した IIJmio は前者です。プライベート IP アドレスはローカルエリアネットワーク内での居場所を指し示すものに過ぎず，インターネットの向こう側からこちらにアクセスすることはできません。したがって，LTE 回線を利用してサーバを公開したり，P2P ファイル交換を利用することはできません。逆に言えば，セキュリティについてはそれほど心配する必要はないでしょう。この記事はプライベート IP が割り当てられる回線を念頭に置いたものですのでご注意ください。グローバル IP が割り当てられる環境の場合，ファイアウォールやサーバ設定をより慎重に行い，ソフトウェアアップデートを欠かさず行う必要があります。

ハードウェアの仕様・問題

Raspberry Pi は，誰もが忘れていますがあくまでも教育用のマイコンボードであり，常時稼動でバリバリ使う前提で作られているデバイスではありません。電源アダプタはノーブランド品を避け容量に余裕があるものを選択するだとか，SoC と LAN コントローラにヒートシンクをつけるだとかいった基本は抑えておきましょう。また，第一世代では USB 端子の出力電流が少なく，各ポート 100mA となっています[ref]USB – Raspberry Pi Documentation[/ref]。最大で 740mA 消費する[ref]マニュアル p.120[/ref]L-02C はバスパワー駆動では全く足りないので，セルフパワーの USB ハブを用意する必要があります。B+/2B では設定の変更によって， [ref]Raspberry Piブログ : [コラム] Raspberry Pi Model B+でUSBの最大出力を1.2Aにグレードアップしよう, なお safe_mode_gpio=4 は古いバージョンでのオプションで，互換性のために書かれているだけのため，最近のバージョンを使っている場合は max_usb_current=1 だけで大丈夫です。[/ref]，3B では，デフォルトで全ポート合計で最大 1.2A まで供給可能 [ref]Raspberry Pi • View topic – RPi 3 – Very poor wifi performance, 16/4/19 Raspberry Pi Foundation エンジニアの Dom 氏曰く，"1.2A is the default and max_usb_current has no effect on Pi3."[/ref]なので，一時的な使用であればバスパワーでも問題なさそうですが，後述のように安定して運用するためには USB ポートの電源を制御する機能が必須であり，B/B+/2B/3B の内蔵ハブともにその機能はないようですので，やはり SUGOI HUB を購入する必要が有ります。

L-02C について，当初は問題が多かったようですが，最新ファームウェア V10e では安定しているようです [ref]価格.com – 『バージョンV10eで安定化』 docomo L-02C [レッド] のクチコミ掲示板[/ref]。ただし，いくつか注意すべき点があります。
・初期設定では，始めに CD ドライブとして認識され，それを eject するとモデムとして改めて認識されるというわけのわからない仕様になっています。これは無効化できます（後述）。
・SIM カードの認識がシビアなようで，mini/micro/nano SIM にアダプタを噛ませた状態で挿入すると SIM を認識できません（インジケータが赤く点滅していたら，SIM を認識できていないということ） [ref]L-02C SIM（UIM)カードが認識しなくて困っていたが解決のようです｜ぽちびろの日々ツイート[/ref]。これは厚みに起因するらしく，アダプタの「背」の部分を切り抜くことで解決します。

Raspberry Pi の準備

SD カードへのイメージ書き込み

OS として「Raspbian Jessie Lite」を使います。これは Raspbian から X 等を除いた最小版で，今回のように Raspberry Pi をデスクトップ用途でない目的に使用する場合に適しています。

まず，Raspberry Pi Foundation 公式サイトから，Raspbian Lite のイメージをダウンロードします。

zip ファイルを解凍のうえ，dd で SD カードに書き込みます。もし SD カードが /dev/sdc として認識されていれば，コマンドは以下のようになります。

$ sudo dd bs=1G if=Downloads/2016-03-18-raspbian-jessie.img of=/dev/sdc

書き込み終えたら Raspberry Pi に挿入して起動し，ユーザ名 pi，パスワード raspberry でログインします。

raspi-config でもろもろの設定をする

$ sudo raspi-config

"Internationalization Options" および "Expand Filesystem"を実行，設定。Boot Options から Console Autologin を選択（後述するテンキーでの操作を可能とするため）。Advanced Options の SSH から SSH サーバ有効化。好みで Hostname や Memory Split [ref]ディスプレイに繋いでも CUI のみで VRAM はほぼ使うことはないのでがっつり減らしてよい。その分，システムに割かれるメモリ容量を増やせる。ただ，最小値は16MBらしい。　RPiconfig – eLinux.org – http://elinux.org/RPiconfig[/ref]も設定。
続きは SSH から。

ユーザ名を変更

まあ好みの問題です。

$ sudo adduser hoge

$ sudo nano /etc/systemd/system/getty.target.wants/getty@tty1.service

自動ログインするユーザを変更します。

ExecStart=-/sbin/agetty --autologin pi --noclear %I $TERM

となっている行の「pi」を新しく作ったユーザにします。

$ sudo gpasswd -a hoge adm,dialout,cdrom,sudo,audio,video,plugdev,games,users,input,netdev,gpio,i2c,spi

pi が入っているもろもろのグループに入っておきます。

$ sudo passwd

su できたほうが便利なこともあるので，root のパスワードを設定して su できるようにします。

音が出るようにする

Raspbian Lite では標準ではオーディオドライバが読み込まれていないので，これを読み込みます。

$ sudo modprobe snd-bcm2835

$ amixer sset PCM 100%
$ speaker-test

音が出たら，起動時にカーネルモジュールを自動で読み込ませるようにします。

$ sudo nano /etc/modules

末尾に以下の一行を追加。

snd-bcm2835

ルータ機能のセットアップ

L-02C のファームウェアアップデート，リセット，CD として認識される機能の無効化

ファームウェアアップデートと端末リセットは Windows でやります。ドコモの製品ページに書いてあるとおりにやるだけです。

次に CD として認識される機能を無効化します。AT コマンドを送ることで恒久的に [ref]設定がフラッシュメモリに保存されます。[/ref]無効化することが可能です。

手順は以下を参照のこと。

wvdial の設定，IP フォワーディング・IP マスカレード

書こうと思ったのですが，こちらも既に素晴らしい記事が多くありますので紹介のみにとどめます [ref]一方で、さすがに LTE 回線を自宅回線にしようというニーズはまだ殆どないようで，安定しそうにない構成だったり，重要な情報が抜けていたり，中には明らかに問題のあることをしている記事も散見されますので，実際に作業を始める前に検討する必要があります。[/ref]。私が見つけた中で最も網羅的でかつわかりやすい記事は、上の記事と同じサイトのこちらの記事です。

ほぼ上のとおりにやりました。違うことをしたのは以下のみです。

・usb_modeswitch は今は導入不要。

・wvdial.conf で，

Init3 AT+CGDCONT=1,"IP","iijmio.jp"

を追加（フラッシュメモリに APN をあらかじめ書き込んでおいて使うのではなく，接続時に ID・パスワードと一緒に渡す）。元々の Init3 は Init4 に。

・wvdial.conf で，/dev/ttyUSB2 ではなく /dev/serial/by-path/platform-bcm2708_usb-usb-[ここは環境によって違うはず].2-port0 を指定。こちらは（ttyUSB* と違い）物理的に同じ場所に挿される限り不変なので，L-02C を再起動した（抜いて挿し直した）場合にも Raspberry Pi の再起動が不要になる。

・固定 IP の指定。

$ sudo vi /etc/network/interfaces

iface eth0 inet manual

となっているのを，

auto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.1.1
netmask 255.255.255.0

などとする。

・iptables の設定保持用に netfilter-persistent (iptables-perssstent) を導入。
仕上がったら

$ sudo netfilter-persistent save

するだけで保存して次回起動時にも読み込んでくれる。

・まあ念の為ということで ssh は 192.168.0.0./24 および 192.168.1.0/24，domain および bootp (dhcp) は 192.168.1.0/24 からのアクセスのみを許可するよう変更。
グローバル IP が振ってくる回線の人は必須です。別の回線から当該回線の IP に nmap -Pn してみて出てこなければオーケー。このへんがわかりやすい→iptablesの設定方法｜さくらインターネット公式サポートサイト

・ディレクトリ，ログ，DNS サーバなどを自分の好みに変更。

ほか，以下のページも参考にしました。

ルータ以外の機能のセットアップ

ルータ以外の機能をセットアップします。apt-cacher-ng を導入する以外は以前書いた「Raspberry Pi ホームオートメーション計画(1)」とほぼ同じです [ref]なお part2 は結局まだ書けていません。音声入力はやたら手間がかかる割にうまく行っても他の入力手段より実用上快適にはならないということがわかったので pending という名の放置中です。そのうちやる気と時間がある時にでも……[/ref]。それぞれの機能は USB テンキーで操作できるようにします。

apt-cacher-ng

Apt-Cacher Next Generation は，APT の deb ファイルをキャッシュしてくれるソフトウェアです。これを導入することによって，アップデートに伴うデータ通信を削減することができます。LAN 内に Debian 系で同じアーキテクチャ（i386 など）の同じディストリビューションが導入されたマシンが複数台ある場合に有用です。サーバにインストールしたうえでクライアントでプロキシの設定をするだけで利用できます。なお，場合によっては大量のデータをローカルに書き込みますので，SD カードの寿命を大きく削ることが予想されます。最初 USB メモリや USB HDD などに書き出すことも考えましたが，一度設定が完成したらオリジナルの（消えたら困る）データは蓄積されませんので [ref]犯罪に巻き込まれたような場合にログが残ってなかったら困るな，という程度[/ref]，SD カード一本で行って壊れたら都度買い直して dd でイメージを書き戻すようにした方が手間を考えると低コストであると考え，とりあえずそれで様子を見ることにしました。

# aptitude install apt-cacher-ng

次にポートを開けます。ローカルネットワークから，ポート3142への通信を許可します。上で紹介したページでの IP アドレスレンジ，rules の場合の例。

$ sudo iptables -I OPENNEW 4 -p tcp --dport 3142 -s 182.168.1.0/24 -j ACCEPT

よくある凡ミスでパケットを全部 drop した後ろにルールを追加して反映されないというのがありますので気をつけてください [ref]またやっちまった。[/ref]。iptables は上から順番に逐次マッチングされて，最初に見つかった合致するルールだけが使われます。

LAN 内のマシン全てに以下のファイルを作ります。

# vi /etc/apt/apt.conf.d/02proxy

中身はこんな感じで。

Acquire::http::Proxy "http://192.168.1.1:3142/";

update のうえで何かインストールしてみて，/var/log/apt-cacher-ng/apt-cacher.log にきちんとログが残っていたらうまくいっています。http://192.168.1.1:3142/ にブラウザでアクセスすると，キャッシュのヒット率などを見てニヤニヤすることができます。
・第315回　apt-cacher-ngを使ってAPT用キャッシュプロキシの構築：Ubuntu Weekly Recipe｜gihyo.jp … 技術評論社

音楽再生

次に ogg123 を導入します。この手の用途では mplayer がよく使われますが，多機能な一方 X に依存しているなどヘッドレス環境で使うにはあまり便利でないので，単機能でコンパクトなこちらのソフトを選択しました。

$ sudo aptitude install vorbis-tools

たとえば，~/Music/Classical にある全ての ogg ファイルをシャッフルして無限ループさせる場合は以下のようにします。

$ ogg123 -r -z -q Music/Classical/*.ogg &

mp3 ファイルを使用する場合は，mpg321 を使用します。ソフト名は mpg321 ですが，コマンドとしては mpg123 でもデフォルトでパスが通っています。逆に ogg321 はダメなので，ごっちゃにならないよう mpg123 として使うことをおすすめします。

$ sudo aptitude install mpg321

$ mpg123 -r -z -q Music/Classical/*.mp3 &

これを後で alias に設定します。

チャイムを鳴らす

部屋にいることが多い学生身分なので，だらだら過ごしてしまわないよう時報を鳴らすようにしています。私の設定は以下で，朝8時〜夜10時まで1時間ごとにチャイムが鳴ります。

$ crontab -e

0 8-22 * * * ogg123 -q [パス]/chime.ogg

なお，「crontab -e」しようとして「crontab -r」しちゃうというのは定番ネタですので，.bashrc に alias ‘crontab’=’crontab -i’ を加えておくのがおすすめです。
・cron の設定ガイド

データ通信量を出す

本当は「みおぽん API」を使おうと思ったのですが，この辺になるとそろそろめんどくさい短い人生の限りある時間を大切に使おうという気持ちが強まってきたので，/proc/net/dev を使って簡易的に済ませます。

$ grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $(((x2+x10) / 1024 / 1024)); done

これで eth0 を通った上り・下りのデータ量の合算を表示できます。単位は MB です。後述のように LTE の接続が切れて ppp0 が消えてしまうことがあり，その時に累積が消えてしまうので，入口の ppp0 ではなく LAN への出口の eth0 を見ています。Raspberry Pi 自体の通信（ソフトウェアアップデートなど）は反映されませんが，このさい細かいことは気にしない。

/proc/net/dev は再起動するとリセットされるので，電源を切るときはどこかに書きだしておく必要があります。/var/log/packetcount.log に書き出すとして，以下のようにすると合算して表示できます。

$ grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $((((x2+x10) / 1024 / 1024)+$(cat /var/log/packetcount.log))); done

このまま実行するとファイルが存在せず何も挿入されず文法エラーになるので，/var/log/packetcount.log を作って 0 とだけ書いて保存しておいてください（雑

これを毎月リセットするために，crontab を設定します。Raspberry Pi には RTC がなく，たとえば1日0時5分などとすると5分以内に NTP サーバとの通信がうまくいかなかった場合に実行されてしまいますので，余裕を持った時間指定にしておきます。

$ sudo crontab -e

1 10 1 * * echo '0' > /var/log/packetcount.log

ネットワークの転送量を調べる方法 – ぴょぴょぴょ？ – Linuxとかプログラミングの覚え書き –

OpenJTalk で喋らせる

$ sudo apt-get install open-jtalk open-jtalk-mecab-naist-jdic htsengine libhtsengine-dev hts-voice-nitech-jp-atr503-m001

オプションを引数で指定するのが必須だったり，wav ファイルとして出力されるのでそれを別途再生する必要があったりといろいろ煩雑なので，引数として文字列を渡せばそのまま喋ってくれるスクリプトを用意しておきます。なお，Raspbian のベースが Wheezy から Jessie に変わった関係で，OpenJTalk の使い方もやや変わっているのでお気をつけ下さい。

$ nano /usr/local/bin/ojsay

#!/bin/bash
TEMP=$HOME/ojsay.wav
echo $1 | open_jtalk -x /var/lib/mecab/dic/open-jtalk/naist-jdic -m /usr/share/hts-voice/nitech-jp-atr503-m001/nitech_jp_atr503_m001.htsvoice -ow $TEMP
aplay --quiet $TEMP
rm $TEMP

$ chmod +x ojsay

$ ojsay 誰かがヨーゼフ・Kを中傷したにちがいなかった。悪いこともしていないのに，ある朝，逮捕されたのだ。

少し待たされて，読み上げられるはずです。むちゃくちゃお手軽ですね。処理に時間がかかるのと，一文が長くなると突然読み上げがやたら遅くなるというバグ？があるようなので，一度に喋らせるのは一言二言にしておくのがおすすめです。
他のコマンドの出力やウェブスクレイプイングと組み合わせれば，可能性は無限大です。

$ ojsay "$(date +"%B%d日 %I時%M分")"

日時を読み上げ。

$ ojsay "現在のコア温度は　$(echo $(($(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)/1000)) | sed s/\.[0-9]+$//g)度　です"

SoC の温度を読み上げ。

$ sudo aptitude install curl
$ ojsay "$(curl http://www.tenki.jp/forecast/3/16/4410/13101-daily.html 2> /dev/null | grep -e "wethreDrtalIiconText" | sed "-e s/]*>//g" "-e s/^ *\(.*\)\$/今日の天気は　\1　です/" | head -n1)" | head -n1"

天気を読み上げ。

$ ojsay "$(curl http://www.asahi.com/ 2> /dev/null | grep -A 1 "iref=comtop_6" | sed "-e s/]*>//g")"

朝日新聞社ウェブサイトの見出し読み上げ。（流石に結構待たされる）

テンキーで操作できるようにする

入力は USB テンキーから行います。最初はプログラマブルテンキー「NT-19UH2BK」を検討したのですが，金欠なので無駄をなくし環境負荷を軽減するために棚に転がっている普通のテンキーを有効活用することにしました。入力そのものは数字だとか記号だけですので alias でそれぞれにコマンドを割り当てます。まあ，今回の用途なら特に不足はありません。

とりあえず，こんな感じで割り当てました。

以下を ~/.bashrc に追加します。

alias '*'='ojsay '再起動します'; if [ "$(grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $(((x2+x10) / 1024 / 1024)); done)" != "" ]; then sudo sh -c "echo "$(grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $((((x2+x10) / 1024 / 1024)+$(cat /var/log/packetcount.log))); done)" > /var/log/packetcount.log"; fi; sudo sh -c "shutdown -r now"'
alias '***'='ojsay '停止します'; if [ "$(grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $(((x2+x10) / 1024 / 1024)); done)" != "" ]; then sudo sh -c "echo "$(grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $((((x2+x10) / 1024 / 1024)+$(cat /var/log/packetcount.log))); done)" > /var/log/packetcount.log"; fi; sudo sh -c "shutdown -h now"'
alias '7'='ojsay "現在のコア温度は　$(echo $(($(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)/1000)) | sed s/\.[0-9]+$//g)度　です"'
alias '8'='ojsay "$(curl http://www.asahi.com/ 2> /dev/null | grep -A 1 "iref=comtop_6" | sed "-e s/]*>//g")"'
alias '9'='amixer sset PCM on'
alias '+'='ojsay "今月のデータ通信量は $(grep eth0: /proc/net/dev | while read x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11; do echo $((((x2+x10) / 1024 / 1024)+$(cat /var/log/packetcount.log))); done)メガバイト　です"'
alias '+++'='ojsay "データ通信量の記録をリセットします"; sudo sh -c "echo '0' > /var/log/packetcount.log"; sudo sh -c "shutdown -r now"'
alias '4'='ojsay $(curl http://www.tenki.jp/forecast/[お住まいの地域の URL] 2> /dev/null | grep -e "wethreDrtalIiconText" | sed "-e s/]*>//g" "-e s/^ *\(.*\)\$/今日の天気は　\1　です/" | head -n1)'
alias '5'='ojsay "$(date +%B%d日%I時%M分)"'
alias '6'='amixer sset PCM off'
alias '1'='ogg123 -r -z -q ~/Music/Jazz/*.ogg &'
alias '2'='ogg123 -r -z -q ~/Music/Classical/*.ogg &'
alias '3'='sudo sh -c "pkill -f 'ogg123'"'
alias '0'='ojsay "$(ping=$(echo "$(ping -c1 8.8.8.8)"|grep " 0% packet loss"); if [ "$ping" = "" ]; then echo "ネット接続に問題があります"; else echo "ネット接続は正常です"; fi)"'
alias '00'='sudo sh -c "checkppp0"'
alias '000'='sudo sh -c "aptitude update; sudo aptitude upgrade -y"'
alias '000000'='ojsay "とてもつらい"'

このままだと sudo sh がパスワード入力待ちで止まってしまいますので，これらのパスワード入力を不要にします（雑

$ sudo visudo

hoge ALL=(ALL) NOPASSWD: /bin/sh

を追加。ま，今回の場合パスワード入力は自分のフールプルーフになればいいのでこれでよしとします。

テンキーにシールを貼るなどして割り当てた機能を書いておくとわかりやすいです。

L-02C の自動再起動を実現する

よし完成，めでたしめでたし……と思ったら，ときどき通信が切れて，L-02C の電源を一度切るまで（ポートから一度抜いて挿しなおすまで）使えなくなることがあることに気が付きました。どうも L-02C のファームウェアの安定性に何かしら問題があるようです。数分おきに ping を飛ばすなどして自動切断の回避を試みるなどしても [ref]定期的に ping を飛ばす手順はこちらを参照。　常時接続の維持 (PING コマンド)[/ref]，あまり効果はないようです。他は完璧なのに，ここだけはどうやってもうまくいきません。

• MR-GM2運用テスト、とりあえず失敗・・・ | めざせ東京リーマンの千葉週末田舎暮らし
• MR-GM2運用テスト、その後・・・｜めざせ東京リーマンの千葉週末田舎暮らし ー太陽光発電の売電収入で別荘が買えるかー
• 格安simをパソコンで使えるようにする曲者デバイスL-02cを紹介（オススメするとはいわない）|投げて、捨てて、シンプルライフ

残念ながら AT コマンドでハードウェアを再起動させる方法はない模様です。しかしまあ，要するに，一度電源を切ってやればよいのです。/sys/bus/usb/drivers/unbind や /sys/bus/usb/devices/*/power/control [ref]Controlling a USB power supply (on/off) with linux – Stack Overflow[/ref] [ref]kernel – Turning off power to usb port. Or turn off power to entire usb subsystem – Unix & Linux Stack Exchange[/ref] [ref]Power OFF and ON USB device in linux (ubuntu) – login: root[/ref]から電源を切れますし……と思ったら，できない。前者は認識はしなくなるけど電源は切れない。後者は存在すらしない。なんで。

しばらくさまよい歩くと，「hub-ctrl.c」というイカしたツールを見つけました。これを使えば，USB ポートの電源をより手軽に制御できるとのことです。――自分の環境ではできませんでしたが。なんでも，lsusb -v してみて Hub Descriptor に「Per-port power switching」とあるものでしか電源制御はできないらしい。「No power switching」や「Ganged power switching」とあるものはそもそもそのための回路が入っていないとのこと。最初に購入した U2HS-T201SBK という USB ハブは，案の定というか「Ganged power switching」でした。なんてこった。名前からはできそうな雰囲気が漂っているんですけどね…..光学マウスを付けて試してみたら，（全てのポートに一斉に反映されるのではなく）特定の1ポートのみに反映され，ランプが消えました。これは行けるか？　と L-02C につなぎ替えてみたら無理でした。USB ランプ（単に電力を取ってるだけでなんの制御回路もなし）をつないでいると p=0 にしても光ったままですから，電源自体は供給されたままのようです。手元にあった U2HS-T201SBK（バスパワー）および BSH5U03（セルフパワー）の2機種で同じ挙動。また，実機が手元にないのと情報が少ないのでなんともいえませんが，今回使用した B に加え B+/2B/3B の内蔵ハブもポート個別の電源制御はできないようです。

じゃ「Per-port power switching」なハブってどんなのがあるのというと，マザーボード内蔵のものを除き殆ど無いんだそうな。まあ確かに USB ハブのポートを個別に制御しようという需要なんてあんまりないでしょうからねえ。動作報告のある現行品で唯一の選択肢が，「SUGOI HUB 4X (USB2-HUB4X)」というものらしい。なんとなく不安になる製品ページですが，ともかく，4つあるポートの内なぜか2つだけですがちゃんと電源を制御でき，USB ランプのような電源ラインしか使っていない機器もオンオフできるらしい。ということで購入。予算オーバーつらい。

喜び勇んで /sys/bus/usb/ 方面を漁ってみたのですが，power/control がない。ああそうだった。調べてみると，Raspbian が採用している4.1系のカーネルではこの制御方法は廃止されているようです。unbind にデバイス ID を書き込むやり方は使えて，無事にオンオフできましたが，両方のポート一斉にしかできません [ref]細かく指定しようとするとエラーが出る。[/ref]。まあそれでも困りませんが，せっかく買ったので実力を出し切りたい。幸い，先述の hub-ctrl を試してみたところ今のカーネルでもそのまま使えましたので，これを採用することにしました。

$ wget http://www.gniibe.org/oitoite/ac-power-control-by-USB-hub/hub-ctrl.c
$ sudo aptitude install libusb-dev
$ gcc -o hub-ctrl hub-ctrl.c -lusb
$ chmod +x ./hub-ctrl
$ mv ./hub-ctrl /usr/bin/

$ sudo hub-ctrl -b 001 -d 004 -P 2 -p 0
$ sudo hub-ctrl -b 001 -d 004 -P 2 -p 1

おー，いけるいける。lsusb して NEC Corp. HighSpeed Hub とあるものの Bus を -b， Device を -d，ポート番号（向かって左から1，2）を -P で指定しています [ref]そこに挿しているデバイスではなく，ハブを見ることに注意してください。[/ref]。-p 0 でオフ，-p 1 でオン。これさえあればこっちのものです。
というわけで，

$ sudo vi /usr/local/bin/checkppp0

#!/bin/sh
pppalive=$( /sbin/ifconfig | grep "ppp0" ); if [ "$pppalive" = "" ]; then /usr/bin/hub-ctrl -b 001 -d 004 -P 2 -p 0; sleep 10; /usr/bin/hub-ctrl -b 001 -d 004 -P 2 -p 1; fi

（crontab に一行で書こうと思ったけどなんかうまくいかなくて面倒くさくなってそのまま外部のスクリプトにしたというアレ）

#!/bin/sh
pppalive=$( /sbin/ifconfig | grep "ppp0" )
if [ "$pppalive" = "" ]
        then
        HUB=/usr/bin/lsusb -v 2>/dev/null | grep ^Bus | grep "Genesys Logic, Inc. USB-2.0 4-Port HUB"
        BUS=echo $HUB | awk '{print $2}'
        DEV=echo $HUB | awk '{print $4}' | sed -e "s/\(.*\)\:/\1/p;d"
        for i in 1 2 3 4
        do
                /usr/local/bin/hub-ctrl -b $BUS -d $DEV -P $i -p 0
        done
        sleep 20
        for i in 1 2 3 4
        do
                /usr/local/bin/hub-ctrl -b $BUS -d $DEV -P $i -p 1
        done
fi

ここまで何日もいじっていて，圏外（ランプ黄色），接続待機でのハングアップ？（ランプ白），接続再試行中のハングアップ？（ランプ青点滅）問わず通信ができなくなった時には確実にセッションも切れて（そしてそう認識されて） ppp0 が消えるらしいということがわかったので，単に ppp0 の存在確認をしています。ping を飛ばすのと違いネットワークに負担がかかりませんし，CPU も食いませんので，毎分だって実行できます。これによって，ダウンタイムを最小化でき，自宅回線としてストレス無く利用することができるようになります。15分の load average を見ても 0.1 を超えることはない（おおむね0.05〜0.07で推移）ようなので，更にチェックの頻度を上げるのもアリでしょう。

なお，今回は Raspberry Pi 本体にハブしか挿しておらず数字が変わらないのでベタ指定してますが，他のデバイスも挿している場合は，こちらを参考に lsusb から自動取得するようにするとよいでしょう [ref]ただし，手数が増える分 CPU 負荷はやや増えるはずです。[/ref]。

では，最後の敵をいざ倒さん。

$ sudo crontab -e

*/5 * * * * /usr/local/bin/checkppp0

ふー，倒した。長かった。ともあれ，これでやっと RPi ルータが完全体になりました。

しばらく運用してみて大丈夫そうなら，完成です！　おめでとう！　忘れずにバックアップしておきましょう。shutdown -h now したあとカードを別のマシンに刺して，わかりやすいファイル名で保存しておきます。圧縮をかけると未使用領域が縮んでナイス。

$ sudo sh -c "dd if=/dev/sdc | gzip -c > RPI-LTE-ROUTER-$(date "+%y-%m-%d").gz"

（/dev/sdc の部分は環境によって異なります）

いやあ〜よかったよかった。

感想

3,4年周回遅れなだけあり情報が多く，基本機能については OS 導入から DHCP で IP アドレスを貰ってネットに出られるようになるまでが1時間くらいで終わりました。が，そこからが長かった。ちょっとした問題を潰すために試行錯誤したり，問題の原因を探るために勉強しなおしたりで，期間で一週間以上，丸何日かを費やしました。この記事を書くにあたっても，調べなおしたり再現するか確かめたりしてさらに1日潰れました。いちおう2週間近く実用したうえでの記事公開ですが，まだ何か起こるかもしれないとヒヤヒヤです。しかし，市販のモバイルルータも常時稼動に対応するほどには安定してはいないらしく，データ通信ドングルに対応したルータもいまいち痒いところに手が届かないようですから，LTE 回線を自宅回線として使いたいのであれば，「Raspberry Pi で DIY する」というのがいまのところ最良の選択肢でしょう。ネットワークの復習を含めなかなか勉強になるので，時間に余裕があればやってみると面白いはずです。

4ヶ月使ってみての感想

記事公開から4ヶ月ほど経ちました。しばらく光と併用していたので正味では2ヶ月くらいですが，中間報告をば。

• 1ヶ月10GBに収めるためには1日あたり333MBまでの通信に収める必要があります。これはけっこう厳しいですが，ストリーミング系は禁止とし，漫然とウェブブラウジングすることもやめれば，特に問題ない範囲です。この負のインセンティブにより時間を有効に使えるようになるというメリットもあります（？）　ブラウザを起動しない日を週に何日か取るようにすれば完璧です。土日は古今東西の名著を手にとったり近場を散歩したりして過ごしましょう。なんて健康的なんだ。
• 通信速度はそれなりですが，LTE なので ping が速めで，体感としては割と快適です。テキストベースのサイトであれば光回線と違いがわかりませんし，画像の多いサイトでも少し引っかかる程度です。混雑する時間帯でも体感としては ADSL の遅いとき程度です。
• 自動再接続のおかげで「使おうと思ったら繋がらない」ということはほとんどありませんが，回線が混雑する時間帯には複数のタブを同時に開くと読み込み中のまま止まったり接続がタイムアウトしたりすることがあり，その場合にはページを再読込する必要があります。
• Linux ディストロのインストールディスクなど大きなファイルのダウンロードは困難です。通信速度が充分でも途中で失敗してしまうことが多いです。Wget などのダウンローダを使用すると多少改善しますが，それでも失敗が多いです。Bittorrent は“無駄”な通信が多いので容量制限のある回線では避けたほうが無難ですが，IIJmio では遮断されているようでそもそも使えません。ダウンロードに失敗するとその分のデータ容量が無駄となり痛いので，大きなファイルのダウンロードはなるべく避けましょう。なお，OS のアップデート程度であれば，回線が空いている時間帯であれば特に問題なくできます。
• 空冷にしてからとても安定していますが，帰宅したらラズパイが落ちていたことが一度だけありました。電源か熱でしょうが，再現しないのでなんともいえません。思えば今使っている初代Bはもう4年くらい前に買ったブツですので，ハードウェアの変更も視野に入れています。