使用EC20模块配合asterisk及freepbx实现短信转发和网络电话

Posted on 2022-10-08 Edited on 2023-04-23 In tech Word count in article: 10k Reading time ≈ 9 mins.

由于内地各种互联网服务与手机强绑定的前提下，每个人手上的手机号码变得越来越多。在互联网上，早已有包括telegram-sms，SMS-forwarder等不同的应用被用来解决不想随身带着某张手机卡，却还需要拿他接收发送短信的场景。不过美中不足的是，由于这些应用均需要安装在手机上，这些短信转发应用均存在因国产android系统严格的后台限制被休眠导致无法转发短信的情况。同时，将带电池的旧手机长期插电也有一些安全隐患（电池鼓包等）。最重要的是，这些短信转发转发软件无法转移呼入和呼出的电话。为了解决上述的这些问题，在本文中，笔者基于EC20和东拼西凑的软件，实现了通过telegram等即时通讯软件收发短信，并通过SIP客户端从互联网呼出和接听电话。

笔者调研的其他方案

多卡宝

一到两年前非常流行的SIM卡托管方案，可以插4张卡，并且同时可待机两张卡，使用自有app转发短信及通话。根据FCCID的PDF，其使用了高通Snapdragon 210处理器，其常见于一些4G老人机上，鉴于此，笔者怀疑多卡宝使用了魔改的android系统。但在2021年下半年，多卡宝疑似因监管原因（可能是被用于电信诈骗？）被国内电商下架，并且因短信语音均需要经过三方服务器，也有一些安全隐患。

GOIP设备

俗称猫池，设备太贵，笔者负担不起。

材料及成本

EC20及周边设备

ec20-taobao

移远出品的一款4G卡，支持LTE Cat4，使用Snapdragon X5 LTE Modem，这个卡有很多个版本，有部分版本只带上网功能，不能接打电话和发短信。如果需要收发短信和打电话，请尽量购买最高级的EC20CEFAG-512-SGNS，买mini-pcie接口的，移远的淘宝店买大概200一片，闲鱼购买大约50-60一片。

每张卡还需要另外加大约25元买一张4G模块转接板Mini PCIE转USB的卡座，卡座上有插SIM的地方（卡座一般用的是Mini Sim，如果只有nanosim的话可以去买一个卡套）。在淘宝上搜索「4G模块转接板Mini PCIE转USB」即可。

除此之外，还需购买若干根IPEX转SMA转接线及SMA接口的4G天线，淘宝上搜相应关键词即可。

电脑主机

要求不高，一般只要有usb口和有线网口即可，建议安装pve或esxi等虚拟机管理系统。（树莓派不一定行，因为供电不足）。笔者单独去闲鱼上买了一台Optiplex 3050mff，配i3-6100T，8G内存，256G SSD，大概花费了600元。

配置EC20

确认EC20能够正常读取SIM卡

关闭SIM卡的PIN，插入卡座，把EC20接上天线并通电，此时应该可以在/dev里看到若干个ttyUSB端口：

ttyUSB0
ttyUSB1 PCM语音，GPS信号
ttyUSB2 控制命令
ttyUSB3

使用minicom打开ttyUSB2端口：

minicom -D /dev/ttyUSB2


# 输入ATI看一下EC20的版本号：
ATI
Quectel
EC20F
Revision: EC20CEFAGR06A15M4G

如果一切正常的话，可以先重置一遍EC20，以防上一个用户在卡内设置了错误的配置（但不要经常重置EC20，重置操作对dongle的闪存有损耗）。

1 2	重置模块 at+qprtpara=3 重启 AT+CFUN=1,1

重置并重启完后，可以通过以下命令检查一下SIM卡是否已经注册成功了（下面的例子是联通的，其他运营商同理）：

AT+COPS? 
+COPS: 0,0,"CHN-UNICOM",7

AT+QNWINFO
+QNWINFO: "FDD LTE","46001","LTE BAND 3",1650

AT+QENG="servingcell"
+QENG: "servingcell","CONNECT","LTE","FDD",460,01

配置VoLTE

随着三大运营商开始逐步退网2G及3G，为dongle配置VoLTE也变得十分必要了。以下流程参考了此PDF：

打开ims AT+QCFG="ims",1

查看dongle内的mbn文件 AT+QMBNCFG="List"
+QMBNCFG: "List",0,1,1,"ROW_Generic_3GPP",0x05010824,201806201
+QMBNCFG: "List",1,0,0,"OpenMkt-Commercial-CU",0x05011510,201911151
+QMBNCFG: "List",2,0,0,"OpenMkt-Commercial-CT",0x0501131C,201911141
+QMBNCFG: "List",3,0,0,"Volte_OpenMkt-Commercial-CMCC",0x05012011,201904261

# 尽管这里列出了移动联通电信的VoLTE配置文件，但使用默认的自动选择CU/CT/CMCC并不能注册VoLTE，在摸索很久之后，笔者发现需要强制选择ROW_Generic_3GPP才能成功注册VoLTE。

关闭自动选择mbn文件 AT+QMBNCFG="AutoSel",0
反激活当前的mbn at+qmbncfg="deactivate"

强制选择3gpp AT+QMBNCFG="select","ROW_Generic_3GPP"
重启 AT+CFUN=1,1

可以再确认一下mbn的选择状态，如果ROW_Generic_3GPP的第二位和第三位都是1的话，说明dongle目前选择了这个配置 AT+QMBNCFG="List"
+QMBNCFG: "List",0,1,1,"ROW_Generic_3GPP",0x05010824,201806201
+QMBNCFG: "List",1,0,0,"OpenMkt-Commercial-CU",0x05011510,201911151
+QMBNCFG: "List",2,0,0,"OpenMkt-Commercial-CT",0x0501131C,201911141
+QMBNCFG: "List",3,0,0,"Volte_OpenMkt-Commercial-CMCC",0x05012011,201904261

重启完后检查ims的状态 AT+QCFG="ims"

如果返回的是 +QCFG: "ims",1,1 即为激活，如果是+QCFG: "ims",1,0 说明没有激活

可选（激活UAC数字音频）

参考https://github.com/IchthysMaranatha/asterisk-chan-quectel/discussions/2：

1	AT+QCFG="usbcfg",0x2C7C,0x0125,1,1,1,1,1,0,1

这个命令同时也会打开一个adb daemon，可以通过adb shell进到模块自带的一个android系统里。如果发现系统有密码的话（有无密码均不影响后续配置），可以用adb pull把dongle的/etc/passwd拉出来，去掉root的密码之后push回去。

激活之后可以通过aplay -L查看有没有一个android设备。

1
2
3

dmix:CARD=Android,DEV=0
    Android, USB Audio
    Direct sample mixing device

安装asterisk虚拟机

freepbx自带的asterisk耦合了很多freepbx相关的配置，令笔者无从下手，同时centos似乎没有办法读取dongle的UAC接口，因此笔者参考quectel channel驱动作者的一篇讨论配置了一个简易的asterisk系统。笔者在这里使用的是Debian11，安装的是包管理器里自带的asterisk 16。安装asterisk之后记得把dongle的USB接口直通进虚拟机。

安装asterisk和一些依赖

1 2	apt update apt install asterisk asterisk-dev adb git autoconf automake libsqlite3-dev build-essential libasound2-dev alsa-utils

下载asterisk-chan-quectel：

git clone https://github.com/IchthysMaranatha/asterisk-chan-quectel
cd asterisk-chan-quectel

./bootstrap
./configure --with-astversion=16
make
make install

随后把uac/quectel.conf复制到/etc/asterisk里。并通过systemctl restart asterisk重启asterisk。

输入asterisk -rvvv进入asterisk的cli界面并输入quectel show devices即可看到识别到的dongle了，也能看到dongle的imei和SIM卡的imsi：

# asterisk -rvvv
Asterisk 16.16.1~dfsg-1+deb11u1, Copyright (C) 1999 - 2018, Digium, Inc. and others.
Created by Mark Spencer <[email protected]>
Asterisk comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY; type 'core show warranty' for details.
This is free software, with components licensed under the GNU General Public
License version 2 and other licenses; you are welcome to redistribute it under
certain conditions. Type 'core show license' for details.
=========================================================================
Connected to Asterisk 16.16.1~dfsg-1+deb11u1 currently running on debian-asterisk (pid = 1403)
debian-asterisk*CLI> quectel show devices
ID           Group State      RSSI Mode Submode Provider Name  Model      Firmware          IMEI             IMSI             Number        
quectel0     0     Free       27   0    0       CHN-UNICOM     EC20F      EC20CEFAGR06A15M4 86XXXXX  46XXXXX  Unknown       
debian-asterisk*CLI>

配置dialplan

直接参考驱动作者写的帖子，下载帖子里的sipext.zip，解压后放到/etc/asterisk下，同时修改一下/etc/asterisk/extensions.conf（请不要直接照抄！根据自己的实际情况和驱动作者的帖子修改）：

[incoming-mobile]
;exten => _.,1,Dial(SIP/70/100)
;same => n,Hangup()
exten => sms,1,Verbose(Incoming SMS from ${CALLERID(num)} ${BASE64_DECODE(${SMS_BASE64})})
;store
exten => sms,n,System(echo '${STRFTIME(${EPOCH},,%Y-%m-%d %H:%M:%S)} - ${QUECTELNAME} - ${CALLERID(num)}: ${BASE64_DECODE(${SMS_BASE64})}' >> /var/log/asterisk/sms.txt)
;for tg bot use
exten => sms,n,System(echo '${STRFTIME(${EPOCH},,%Y-%m-%d %H:%M:%S)} - ${QUECTELNAME} - ${CALLERID(num)}\n${BASE64_DECODE(${SMS_BASE64})}' >> /var/log/asterisk/unread_sms/${STRFTIME(${EPOCH},,%Y%m%d%H%M%S)}-${CALLERID(num)}.txt)
exten => sms,n,Hangup()

exten => ussd,1,Verbose(Incoming USSD: ${BASE64_DECODE(${USSD_BASE64})})
exten => ussd,n,System(echo '${STRFTIME(${EPOCH},,%Y-%m-%d %H:%M:%S)} - ${QUECTELNAME}: ${BASE64_DECODE(${USSD_BASE64})}' >> /var/log/asterisk/ussd.txt)
exten => ussd,n,Hangup()

exten => _.,1,Dial(SIP/70/100)
exten => s,n,Hangup()


[Outbound-1001]
exten => _.,1,Dial(Quectel/quectel0/${EXTEN})
same => n,Hangup()

修改完后再重启一次asterisk。

测试收发短信

此时可以尝试发个短信给10010，测试一下收发短信：

发短信（给10010发cxll）

1	asterisk -rx 'quectel sms quectel0 10010 "cxll"'

收短信

根据前面的dialplan，收到短信后，asterisk会直接把短信内容写进/var/log/asterisk/sms.txt，类似于这样：

1
2
3

tail -f /var/log/asterisk/sms.txt

2022-10-01 00:00:00 - quectel0 - 10010: 【权益领取提醒】尊敬的用户，您已获得2个月视频会员体验资格（原价15元/月），腾讯、爱奇艺、优酷、芒果TV、QQ音乐等20款会员每月任选1款，点击 https://u.10010.cn 即可参与(活动规则详见页面说明，限48小时内参与，短信转发无效，已办理请忽略)。如需屏蔽，请在“广东联通”官方公众号内回复“TD”，首次关注可领4GB流量【广东联通】

如果需要进一步转发短信，直接读取这个文件，或者修改dialplan中输出短信的格式即可。

以下是一个非常简陋的，用于通过telegram bot收发短信的python脚本（请自行修改token和chat id。脚本未经过完整测试，可能会有没有充分考虑的case，请谨慎使用）：

import os
import requests
import json
import time
import schedule

tg_bot_token = "TOKEN"
sms_log_dir = "/var/log/asterisk/unread_sms/"
tg_send_msg_url = "https://api.telegram.org/bot"+tg_bot_token+"/sendMessage"
tg_receive_msg_url = "https://api.telegram.org/bot"+tg_bot_token+"/getUpdates"
tg_receive_msg_init_count = 0


#iterate all files in sms_log_dir
def receive_sms():
    print("recv poll start")
    for file in os.listdir(sms_log_dir):
        f = open(sms_log_dir+file, "r")
        sms_text = f.read()
        send_body = {}
        send_body['chat_id'] = "CHAT ID"
        send_body['text'] = sms_text
        requests.post(tg_send_msg_url, json=send_body)
        os.remove(sms_log_dir+file)
        

def update_tg_receive_msg_init_count():
    new_msg = requests.get(tg_receive_msg_url).json()
    if new_msg['result']:
        with open('processed_update_id.txt', 'w') as f:
            f.write(str(new_msg['result'][-1]['update_id']))

def send_sms():
    print("send poll start")
    f = open('processed_update_id.txt', "r")
    processed_update_id = f.read()
    new_msg = requests.get(tg_receive_msg_url).json()
    if new_msg['result']:
        for i in new_msg['result']:
            if i['update_id'] > int(processed_update_id):
                with open('processed_update_id.txt', 'w') as g:
                    g.write(str(i['update_id']))
                if ('text' in i['message']):
                    command = str(i['message']['text'])
                    #/sendsms quectel0 10010 cxll
                    if command.startswith('/sendsms'):
                        command_list = command.split(' ')
                        if len(command_list) == 4:
                            dongle = command_list[1]
                            dest = command_list[2]
                            context = command_list[3]
                            #asterisk -rx 'quectel sms quectel0 10010 "cxll"'
                            asterisk_command = "asterisk -rx " + "'quectel sms " + dongle + " " + dest + " " + context + "'"
                            print(asterisk_command)
                            os.system(asterisk_command)

schedule.every(5).seconds.do(send_sms)
schedule.every(5).seconds.do(receive_sms)

update_tg_receive_msg_init_count()
while True:
    schedule.run_pending()
    time.sleep(1)

安装freepbx虚拟机

去freepbx官网上下载freepbx的iso镜像（看起来是一个CentOS7）：https://www.freepbx.org/downloads/。使用镜像安装系统，安装时选择`freepbx 16 with asterisk 18`。安装完后用浏览器访问虚拟机的IP，设置初始的管理员密码（最开始可以暂不打开防火墙，方便配置）。

添加分机号

在 Applications-Extensions 里，点击add extension- SIP extension，加一个200的extension（号码随意，只要不和asterisk虚拟机里的号码撞上了就行）：

添加 sip extensions

剩下部分保持默认，点submit，并点击一下右上角的apply config。

添加Trunk

添加之前，先按照前面的帖子的指引，修改asterisk虚拟机里的/etc/asterisk/sip.conf，把最底下70分机的host=192.168.x.x改成freepbx虚拟机的IP，重启asterisk。

在freepbx的Connectivity-Trunks里添加一个SIP Trunk，配置如下，其他默认：

名字随意，outbound CallerID改成asterisk虚拟机那边设置的数值（70）
SIP server要改成asterisk虚拟机的IP

路由

在Connectivity-Outbound Routes里，新建路由，将出方向的路由都转发给前一步创建的SIP trunk：

outbound-route

在Connectivity-Inbound Routes里，新建路由，将入方向的路由都转发给extensions-上面设置的分机号：

inbound-route

如果未来连接了多个分机或者多个dongle，需要根据用户进行分流的话，可以详细配置上面的DID和CallerID来进行过滤。

测试通话

下载一个免费版的zoiper，添加账户的时候用户名输入分机号@freepbx的IP，密码即上面设置的密码（注意不要输错了，freepbx默认有打开fail2ban，输错SIP密码也会触发fail2ban，还需要手动去删除iptables规则）。

确认注册上了之后可以尝试通过zoiper呼出到10010或者是自己的电话，测试一下语音和按键的DTMF音有被识别到。如果是外部呼入dongle里的号码的电话，呼入到freepbx之后会被直接转移给分机，此时zeoiper会有提示，直接点接听即可。

其他

在不打开SIP客户端时，打到dongle上的电话会提示用户忙，理论上我们可以在freepbx上设置等待时间，并通过dialplan让dongle在接打电话时调用System触发脚本通知用户，用户打开SIP客户端即可接听电话。

参考资料

EC20的AT指令集可以在https://www.quectel.com/ProductDownload/EC20.html处下载。
asterisk上的Quectel驱动： https://github.com/IchthysMaranatha/asterisk-chan-quectel/
https://gao.md/blog/2014/10/05/sms-gateway-setup-huawei-e1750-asterisk-chan-dongle/
https://forums.quectel.com/t/ec25-e-mini-additional-mbn-files/13473/2