月: 2018年3月

RaspberryPi3で3G接続してみよう！SORACOM Air 編

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まず、ソラコムにてアカウント作成してユーザーコンソールにてSIM登録をします。
※クレジットカードの登録が必須だよ！

そして今度は3G接続するためのUSBドングルにSIMカードをセットします。
今回はソラコム推奨のABIT AK-020を使用しての方法を説明します。
ちなみにnanoSIMを使用します。

まず、カードにnanoSIMがついているので外します。

USBドングルは標準サイズのSIMが対応なので、サイズ変換アダプタを写真のようにnanoSIMにはめて
USBドングルに挿入します。

そして、このUSBドングルをRaspberryPi3のUSBポートに接続（でかいので隣のポート塞いじゃう。。）
とりあえず、アップデートを念のためにしておきましょう。
※アップデートが大量にあった場合には、終了後に再起動しておきましょう

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

SORACOM Airに必要な２つのパッケージをインストールします

sudo apt-get install -y usb-modeswitch wvdial

3G接続用スクリプトをSORACOMのサイトからダウンロードします
下記はpiユーザーでダウンロードしたため、ダウンロード後にusrフォルダに移動させています

curl -O http://soracom-files.s3.amazonaws.com/connect_air.sh
chmod 755 connect_air.sh
sudo mv connect_air.sh /usr/local/sbin/

接続プログラムを実行

sudo /usr/local/sbin/connect_air.sh

接続できているようなメッセージがコンソールにでるので、ソラコムのユーザーコンソールを見てみると

「オンライン」になっています。

ためしにRaspberryPiでソラコムのウェブサイトを閲覧してみると

このようにソラコムのユーザーコンソール上の通信料が更新されました。

ちなみにソラコムのWEBサイトにアクセスして、全表示する前に閉じたんですが、3ＭＢ11円くらいになりました。

3G接続を停止したいときは下記のキーを押してプログラムを終了させる

[CTRL]+[C]キーで、connect_air.shのプログラムを終了

そうすると、ソラコムのユーザーコンソールも下記のように「オフライン」になります。

どうでしたでしょうか？

ものの数分でRaspberryPiで３Ｇ接続ができるようになりましたね！

 

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DVRやＩＰカメラにネットからアクセスしたいがDDNS機能がないとき、使えない時

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防犯カメラの録画機であるＤＶＲ（NVRやXVRとも呼ぶ）やＩＰカメラには
ほとんど全てといっていいほど、インターネットからのアクセス機能がついています。

外部からＤＶＲに接続する設定方法には、
UPnP(ユニバーサルプラグアンドプレイ）やDDNSが代表格になるかと思います。

ですが本ブログでも何度か言っていますが、セキュリティが良くわからない場合には
UPnPは使用しない事をお勧めします。
楽天やYahoo!,Amazon等で販売されている中華DVRの場合には絶対に使用しないことを強くお勧めします。
（業務用以外の日本市場で販売されている民生用DVRはほぼ全て中華DVRです）

よくあるのが
「QRコードが表示されて、ここにアクセスして少し設定するだけで簡単アクセス！」
的なふれこみがされているものになります。

このUPnPはポートマッピングを行って、ルーターのNAT越えをしP2P通信をしたり、
中国にあるDNSサーバーにアクセスすることで通信を確立させます。

確かにネットワークがわからない方にとっては、特に何も設定をしなくても
インターネット経由（アプリ等）で簡単に見られるようになるので、
知らずしらずに利用している方は多いようです。

ですが、

「カメラの画像が誰でもみられるようになっていたり」、

「機器自体が容易に乗っ取られて、他サーバーを攻撃していた」

という事も多々発生しております。

なので、まだDDNSとルーターの組み合わせのほうが比較的安全なので、
外部からアクセスして映像を見たい方は
DDNSの設定をしてみてはいかがでしょうか？
（ルーターのポートフォワーディング設定もしっかり行いましょう！！）

ただ、DDNSはDVR設置されている箇所のIPアドレスとURLを紐づけるため
インターネット経由で誰でも、DVRまでアクセスが可能です。

なので、できればVPN経由でしかアクセスできないようにしましょう。
最近VPN付のルーターの価格が数千円で買えるようになってきたため
できればVPN機能付きのルーターを使い、VPNでアクセスする設定しましょう。
※VPNルータと言っても民生用（tp-link等）は脆弱性が指摘されているため１００％安全というわけではありません
ただ、しないよりはだいぶマシです。

で、ここからが本題なのですが、タイトルにあるように
DDNSが自由に設定ができないDVRやIPカメラが売られている場合があります。

特に、アマゾンや楽天等で売られている格安モデルには、
DDNS欄によく知らない会社のドメインが指定されていて、
自分が使いたいDDNSサービス会社のドメインを指定できない場合があります。

つまり、使用できるDDNSサービス会社を限定されている場合です。

こういう場合お手上げかというと、そうでもありません。

バッファローやコレガ、エレコムなどがルーターという機器をだしておりますが
おそらくほぼ全てのご家庭で使用しているかと思います。
「えっ、使っていない！」
と思った方でも、ご家庭では無線ＬＡＮを使用していれば、
それが”ルーター”になります。（ＡＰ機能だけのものもありますが、その場合親ルーターがどこかにあるはず）

そのルーターに、DDNS機能が搭載されている機種が多くあります。
「ルーターのDDNS設定の箇所にDDNSサービス会社から指定されたご自分のURL、ユーザー名、パスワードを設定する」
だけでルーターが一定時間毎に自分のグローバルＩＰをDDNSサービス会社のDNSに通知するので、
DDNSアドレスにアクセスするだけで、そのルーターのあるネットワークにアクセスできるようになります。
（ルーターにDVRへのポートフォワーディング設定もしないと外部からは映像を見られません！）

これで、せっかく買ったIPカメラやDVRでDDNSが使えなくても、
ルーターのDDNS機能を使うことで外部から見る事ができるようになります。

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ArduinoでI2Cを使って格安LCDの1602に文字を表示させよう！

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写真左の格安液晶モジュール1602に
写真右のI2C アダプターを利用して、簡単に文字を表示させることができます。

LCDにI2Cドライバを実装（要ハンダ付）

下記のようにI2CモジュールとArduino UNOを繋ぐ
I2Cモジュール → Arduino UNO
GND → GND
VCC → 5V
SDA → A4
SCL → A5

まずは、LiquidCrystal_I2C ライブラリをダウンロードして取り込み。

LiquidCrystal_I2C ライブラリ

スケッチは下記

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  lcd.init(); 
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Hello, world!!");
}

void loop(){
}

どうでしょうか？表示されましたか？

画面が真っ青であったり、何も映らない場合には、モジュール裏面の可変抵抗がLCDコントラスト調整ツマミ
になっているので回して調整してみてください。

モジュール裏面のA0, A1, A2はハンダブリッジの組み合わせでアドレスを変更できます。
1個も半田ブリッジが無い「全てオープン」の状態では、デフォルトの
「0x27」
となっています。

LCDもI2Cモジュールも150円くらいで手に入るので、

約300円程度でArduinoに簡単に液晶表示をさせることができるようになります。

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アナログ防犯カメラをLANケーブルで延長できるバラン（Balun）変換コネクタの仕組み１（BNC-LAN変換アダプタ）

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前回の記事
アナログ防犯カメラをLANケーブルで配線する
で書いたように今までBNCケーブル（同軸ケーブル）で配線していた
アナログカメラを
防犯カメラ LANコネクター　Balun
で接続することでLANケーブルで配線できるようになりました。

これを読んで、
「なんだ接続用のコネクタ（端子台）とかでLAN内の線をBNCに結線すれば、
わざわざ防犯カメラLANコネクタなんて使わなくても接続・配線できるんじゃないの？」

と感じたかもしれません。
ですが、確かに映る事には映る場合もありますが、映像品質は不安定で
延長距離が長いほど顕著に悪化します。

原因は特性インピーダンスと伝送方式（平衡・不平衡）が下記のように違う事に起因します。
BNCケーブル（75Ω）：不平衡
LANケーブル（約100Ω程度）：平衡

つまり種類が違うケーブルをむりやり繋いだので、ケーブルの接続箇所で
反射損失 (return loss)
が起こり、映像データが送信元から受信元に適切に届かなくなる事が原因です。

これを下記写真のようにBalunコイルを使用して解決します。

Balunとは平衡と不平衡の状態にある電気信号を変換するための素子をさしますが、
業者さんは「防犯カメラLANコネクタの商品」をそのままバラン（バルン）と呼んでいることもよくあります。

ちなみに
「balun」＝平衡-不平衡変換器
という意味で平衡（balanced）と不平衡（unbalanced）の頭文字を合成した造語

同じ種類のケーブル同士であれば、減衰はありますがインピーダンスが同じなので
このような変換アダプタを使わなくても延長ができます。

また、なぜこのようなBNCをLANに変換する商品があるかというと
単にBNCケーブル（RG59）よりもLANケーブルのほうが単位長さあたり安いというのが
一番の理由だと思います。

また、BNCケーブルは長距離伝送には不向きですが、
LANケーブルの場合は、
映像の伝送距離が約300ｍ程度までリピータ－（増幅器）等なしで延長が可能になります。
（あくまで映像伝送の場合です。電源は電圧降下が起こるためこうはなりません）

なので、長距離の映像転送の必要があった場合に
この防犯カメラLANコネクタを使って、LANケーブルで安く伝送する事が可能になります。

もし、そのような際には、今回説明した方法も検討してみてください。

※反射損失（反射減衰量）= Return Loss　について
高周波回路（反射が起きるような接続点）に
入力される電力の平方根 (入射波) をa1
反射された電力の平方根 (反射波) をb1
とすると、接続点における反射損失RL(Return Loss)は

となります。また、特性インピーダンスZ0と、入力インピーダンスZLとの間に、
a1=ZL+Z0
b1=ZL-Z0
の関係があるので、下記のようなインピーダンスの式に直せます。

つまり、接続点（境界面）において伝送路の

インピーダンスの差が大きくなる⇒RL（反射損失）が大きくなる

ということになります。

 

 

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アナログ防犯カメラをLANケーブルで配線する

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アナログ防犯カメラは、
BNCケーブル
電源ケーブル
の２本のケーブルを配線しての設置が必要ですね。

これを下記商品をLANケーブルの両端に接続することで、

アナログカメラとLANケーブルを接続することが可能になります。
つまり、アナログカメラをＩＰカメラのようにLANケーブルで配線が可能になります。

LANケーブルは８本の線が通っていて、その内の四本を映像（ＢＮＣ線）と電源線に使用します。
※音声(RCA)ケーブルも付いているタイプは６本を使用、音声(RCA)かつPTZ用のRS485線も付いているタイプは８本全て使用します

LANケーブルにはランクがあって
Cat 5e以上、ストレートケーブル（かつ撚り線タイプではなく、単線タイプ推奨）
のLANケーブルを使用してください。

電気を流すため撚り線タイプではなく単線タイプを選びましょう。

ただ、LANケーブルの場合、元々が通信線のため
電流があまり流れず、電圧降下も距離に応じて大きいため、
大きな電流を必要とするようなカメラには不向きとなります。

最大（特に夜間暗視中）でも1.0Ａ以下の消費電流のカメラ
にLANケーブル延長を使用してください。

消費電流が大きいカメラは下記になります
・赤外線LEDを多く搭載したカメラ（夜間電力がかなり大きくなります）
・PTZカメラ（モーターが搭載されているため）
上記については、今回ご紹介したLANアダプターを使用してのLANケーブル配線は向いていないので
ご注意ください。

ただし、上記大電流カメラに対しても「電源だけ別に供給」し、
映像、音声、PTZ(RS485)だけLANケーブルで送るという使用方法は大変有効です。

防犯カメラを屋外に設置する場合には、配線に頭を悩ますかと思います。

将来のIPカメラへの交換も考えて、とりあえずLANケーブルで配線しておくのもお勧めです。

【↓ここで買えます】

【映像・電源対応タイプ】防犯カメラ LANコネクター（オス－メスセット） AHD/HD-CVI/TVI/CVBS対応

【映像・電源・音声対応タイプ】 防犯カメラ LANコネクター（オス－メスセット） AHD/HD-CVI/TVI/CVBS対応

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