您是否想过可以将 SIM 卡直接插入树莓派（Raspberry Pi）？
在市面上销售的 Raspberry Pi 上，4G（LTE）模块可通过扩展 HAT 或 USB 连接的通信调制解调器来实现。
另一方面，您是否知道，有些 Raspberry Pi 产品如果是专为工业用途设计的，就可以在插入 SIM 卡时保持完好无损？
工业级 Raspberry Pi 外壳坚固，可以适应工厂等恶劣环境。
PiLink 提供支持 4G (LTE) 通信的型号，因此我们借了一个来试用。
工业级 Raspberry Pi 上的移动通信。
建议有以下问题的人阅读本文
- 我想将 Raspberry Pi 用于工业应用，但我需要单独的 4G (LTE) 模块吗？
- 您希望从远程位置传输数据，但却为缺乏网络环境而烦恼。
- 我想使用低成本 SIM 卡降低运行成本，但 SIM 卡是否指定？
- 你想把它安装在烈日下的室外，但 Raspberry Pi 一开始就承受不了，不是吗？
有些产品不像平板电脑那样是手机型号，但可以在一个外壳中操作。
由于外壳坚固耐用，可以承受恶劣的安装环境，我可以更安全地操作通信模块和 SIM 卡。
此时的环境。
在测试 4G (LTE) 通信时，使用了以下设备、操作系统版本和环境。
- 工业级 Raspberry Pi “PL-R4″。
- 通信模块和通信天线内置在机壳内。
- 基于 DoCoMo 的 SIM 卡
- 在 eMMC 上启动操作系统
- 树莓派操作系统（靶心）
- 连接显示器进行检查。
图中的通信模块是 Sierra Wireless 的 EM7431。
支持的频段范围很广，速度也非常理想。
除了三大运营商的 SIM 卡外，还有 MVNO，即所谓的廉价 SIM 卡。
支持的频段范围
| 4G (LTE) | B1、B3、B5、B8、B18、B19、B39、B41、B42、B43 |
|---|---|
| 3G | B1、B5、B6、B19。 |
- 峰值下载速度：300 Mbps
- 峰值上传速度： 150 Mbps
EM7431 工业级物联网模块
https://www.sierrawireless.com/iot-modules/4g-modules/em7431/
可插入 SIM 卡，无需改动。
测试设备可在内部携带板后面配备 4G (LTE) 通信模块。
(与 NVMe 连接的固态硬盘驱动器专用）SIM 卡在 microSD 卡下方有一个插入槽。
两者都集成在机箱中，不需要连接单独的设备（扩展 HAT 或 USB），因此使用方便。
使用 NetworkManager 轻松配置
很多人可能都知道，树莓派操作系统（以下简称 RPi OS）从书虫版开始取代 NetWorkManager 成为网络管理配置的工具软件。
有些人可能会对 Wi-Fi 连接设置方式的改变感到困惑，包括固定 IP 地址的使用。
虽然配置方法有所改变，但给人的印象是更简单了，因为只需执行一行命令即可进行设置。
我们这次尝试的感受是，使用 NetworkManager 设置 4G (LTE) 非常简单，即使在靶心位置也是如此。
首先，4G（LTE）通信模块从一开始就被视为一种设备。
插入 SIM 卡并完成连接设置后，您将获得一个全局 IP 并连接到互联网。
同时，如果设置了防火墙（使用 UFW）作为安全措施，则可以立即在现场使用和测试。
Bulleseye 是 dhcpcd
Raspberry Pi 操作系统仍为默认（标准），dhcpcd 为Bulleseye版本。nmcli 没有运行，无法提供连接信息。
nmcli con show
Error: NetworkManager is not running.我们还没有切换到 NetworkManager，但如果使用 ip 命令进行检查，会在第五个位置看到 wwan0。这是连接的 4G (LTE) 通信模块。它已被识别为设备。
ip a
5: wwan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
(以下从略)切换到 NetworkManager，因为它仍然是 dhcpcd。
转换的原因是 NetworkManager 是最新版 Raspberry Pi 操作系统的标准配置，现在使用 NetworkManager 可以非常容易地设置 4G（LTE）通信。使用 NetworkManager 则非常简单，因为只需一行命令。
只需使用 raspi-config 命令选择更改。
sudo raspi-config注意：Wi-Fi 和网络通信设置必须重新进行。
在 raspi-config 菜单中，按照 “6 高级选项 -> AA 网络配置 “进行配置。
如果选择 “NetworkManager “并接受，系统将提示您重启，重启后将更改并生效。
连接设置由 nmcli 命令设置。
可以使用 nmcli 命令配置 NetworkManager 连接设置。由于命令比图形用户界面更简单，本文将向你展示如何使用命令配置设置。
现在，尝试以与之前相同的方式执行 nmcli 命令。
如果修改后的 NewworkMnager 正在运行，则可以找到 cdc-wdm0。
nmcli device status
DEVICE TYPE STATE CONNECTION
eth0 ethernet connected Wired connection 1
wlan0 wifi disconnected --
p2p-dev-wlan0 wifi-p2p disconnected --
eth1 ethernet unavailable --
cdc-wdm0 gsm unavailable --
lo loopback unmanaged --
4G (LTE) 通信模块为 cdc-wdm0，gsm 类型，状态为不可用。这是因为尚未插入 SIM 卡。
稍后将插入 SIM 卡，但请继续使用 nmcli con show 命令检查当前连接设备的名称。
Wi-Fi 和 4G (LTE) 未显示是因为尚未设置连接。
连接设置完成后，将在此处显示。请在设置后检查。
nmcli con show
NAME UUID TYPE DEVICE
Wired connection 1 b27d80c1-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX ethernet eth0
Wired connection 2 3XXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX ethernet -- 如果是桌面屏幕，则显示如下，并可在此进行配置。
不过，CUI 建议使用命令执行方式，因为它只需要执行一条命令。
UFW – 防火墙
您希望尽快插入 SIM 卡并使用 nmcli 设置连接信息，但首先要设置 UFW，也就是防火墙。
这是一个危险的时刻。请提前设置，以防止短时间入侵。
UFW 是 “Uncomplicated Firewall（简单防火墙）”的缩写，是一种非常简单的防火墙。
安装方法：
sudo apt update
sudo apt install -y ufw首先，检查 UFW 的状况。
最初，它被标记为不活动，无法工作。
sudo ufw status
Status: inactive下一步是允许端口。
首先将默认设置为拒绝（deny），然后再继续。
sudo ufw default deny如果您使用的是正在测试的 “PL-R4″，则还应允许使用 nodered 端口。
应根据环境更改或添加端口。
- web 端口 80。
- Nodered 端口 1880。
- ssh 端口 22。
- vnc 端口 5900。
sudo ufw allow 80
sudo ufw allow 1880只允许从本地地址发送ssh 和 vnc。
sudo ufw allow from 192.168.0.0/24 to any port 22
sudo ufw allow from 192.168.0.0/24 to any port 5900
sudo ufw allow from 192.168.1.0/24 to any port 22
sudo ufw allow from 192.168.1.0/24 to any port 5900最后启用。
现在，重启后它将继续有效。
sudo ufw enable反之，如果要停止 UFW，请使用禁用命令。暂时不要启用。
sudo ufw disableufw numbered 命令用于检查设置列表。
现在状态已激活，每个已配置的端口都已显示。
sudo ufw numbered
Status: active
To Action From
-- ------ ----
80 ALLOW Anywhere
1880 ALLOW Anywhere
22 ALLOW 192.168.0.0/24
5900 ALLOW 192.168.0.0/24
80 (v6) ALLOW Anywhere (v6)
1880 (v6) ALLOW Anywhere (v6)应根据使用环境及时调整防火墙设置。
在这种情况下，请允许使用上述端口。
与 4G (LTE) 通信模块的连接设置
在设置连接之前，请插入 SIM 卡并连接天线。
他们有多种 LTE 天线可供选择。这种天线背面有 3M 胶带，可以平铺在塑料或玻璃表面上。
关机后，每台设备都进行了安装和启动。
设置连接
设置连接的命令格式如下。
sudo nmcli con add type gsm ifname "*" \
con-name 连接名称 \
apn 接入点名称 \
user 用户名 \
password 密码您的 SIM 卡合同文件应包含 APN、ID 和 PWD。应用它们。
请注意，连接名称是可选的，并根据签约公司命名。(例如，ocn-net 表示 OCN）。
nmcli add 添加连接目的地，连接类型为 gsm，如 status 中所示。
*Wi-Fi设置和详细的 nmcli 命令也可在拉斯必达页面上找到。也请参考。
“已成功添加”。则表示已确定。
像以前一样查看状态。
nmcli device status
DEVICE TYPE STATE CONNECTION
eth0 ethernet connected Wired connection 1
cdc-wdm0 gsm connecting ocn-net
wlan0 wifi disconnected --
p2p-dev-wlan0 wifi-p2p disconnected --
eth1 ethernet unavailable --
lo loopback unmanaged -- 您刚刚设置了 cdc-wdm0（TYPE 为 gsm，连接中）和 ocn-net（您随意设置为 CONNECTION）。
从这里重新启动后，4G (LTE) 通信模块将获得全球 IP 地址并连接到互联网。
我们只想检查移动通信，而不是通过家庭路由器，因此我们尝试拔掉有线连接 1 的网线，并断开 Wi-Fi 连接。
可以看到，现在只有 cdc-wdm0 连接。
nmcli device status
DEVICE TYPE STATE CONNECTION
cdc-wdm0 gsm connected Wired connection 1
wlan0 wifi disconnected --
p2p-dev-wlan0 wifi-p2p disconnected --
eth0 ethernet unavailable --
eth1 ethernet unavailable --
lo loopback unmanaged -- 检查全局 IP 地址
通过移动通信检查全局 IP 地址。
可以使用 curl 命令进行检查。
curl inet-ip.infoPing 命令来测试与互联网的通信。
如果只想测试通信，可以使用 ping 命令指定 URL 或 IP 地址。
如果网线和 Wi-Fi 已关闭，则只有 4G (LTE) 模块已连接，因此如果没有执行错误，则移动通信已确认。
ping www.yahoo.co.jp
ping www.google.co.jp通信调制解调器的详细信息
以下命令详细介绍了本次试验使用的调制解调器和 4G (LTE) 通信模块。
这是 mmcli 命令，而不是之前使用的 nmcli 命令。
mmcli -m 0
（前略）
--------------------------------
Status | unlock retries: sim-pin (3), sim-puk (10), sim-pin2 (3), sim-puk2 (10)
| state: connected
| power state: on
| access tech: lte
| signal quality: 89% (recent)
（後略）这里的状态项目也确认了连接（CONNECTED）。
工业级 Raspberry Pi 就是这样实现移动通信的。
*当前的 Raspberry Pi 操作系统已被 NetworkManager 取代；除非你是Bulleseye，否则没有必要切换到 NetworkManager。
系统操作更加灵活
4G (LTE) 通信模块可实现独立的移动通信，方便安装地点发送和接收数据。
连接 Wi-Fi 和局域网电缆可能很困难，尤其是在户外。
此外，坚固的外壳结构还有助于缓解温度控制困难的情况。
由于外壳相对较小，试用的产品也可以作为现有系统的补充。
如果您因为在何处安装物联网终端而放弃引进物联网终端，那么支持移动通信是您可以考虑的因素之一。
传输速度和信号强度都需要少量的数据，如果仅仅是为了传输获取的数字数据的话。
有了小型计算机 Raspberry Pi，就可以在传输数据前对其进行处理。
因此，有一些产品可以满足对 Raspberry Pi 的需求，特别是工业应用，以及实现 4G (LTE) 通信等移动通信的需求。
特别是我们测试的 PL-R4，它与携带板集成在一起，并有一个 SIM 卡插入槽。它是一种无需与其他设备连接的集成型产品，我们发现在设置连接方面很容易理解。
文章由拉斯必达提供
非工程师也能愉快使用的 Raspberry Pi 信息网站。 raspida.com Raspida 经营着 raspida.com，这是一个非工程师也能愉快使用的 Raspberry Pi 信息网站。他为 PiLink 网站提供有关工业级 Raspberry Pi 的技术博文。