Mobiles Breitband ist die Lebensader des Road Warriors. Wir zeigen, wie Sie problematische Hardware unter Linux in Betrieb nehmen.

Mobile Anwender wissen es zu schätzen, mit dem Notebook unterwegs jederzeit ins Internet zu kommen. Die Hersteller haben den Bedarf längst erkannt und bauen daher in die mobilen Rechner UMTS-Modems ein. Für den Zugang braucht man also lediglich noch eine SIM-Karte. Doch das – an sich einfache – Unterfangen stellt Linux-Anwender oft auf eine harte Geduldsprobe: Für das freie Betriebssystem bieten manche namhafte Hersteller kaum Unterstützung. Zum Glück sind hier freie Programmierer in die Bresche gesprungen und entwickelten für einige weit verbreitete interne UMTS-Modems Software, die die störrische Hardware zur Kooperation bewegt.

Versteckspiel

Im Markt der internen UMTS-Modems für Laptops tummeln sich nur wenige Hersteller. Die meisten davon kennt man auch aus anderen Bereichen der Kommunikationstechnologie: Neben Qualcomm sind dies vor allem Ericsson und Sierra Wireless, die unterschiedliche Steckkarten im Mini-PCIe-Formfaktor für Notebooks anbieten.

Wie die extern als USB-Stick ausgeführten Pendants spricht der Rechner die Mini-PCIe-Karten als USB-Gerät an. Die Laptop-Hersteller versehen die Modems dann mit einer leicht modifizierten Firmware, bauen sie unter einer neuen Bezeichnung in die Geräte ein oder bieten die Karten als optionales Zubehör zum Nachrüsten an.

Auf ihren Support-Seiten stellen die Notebook-Hersteller für die UMTS-Modems Treibersoftware bereit, wobei diese meist auch die für den Betrieb benötigte Firmware enthält. Häufig gibt es jedoch keine Treiber für Linux, sondern nur für andere Betriebssysteme. Die eigentlichen Hersteller der UMTS-Modems dagegen verweisen bei Support-Anfragen von Endkunden gern an die Notebook-Produzenten und stellen keinerlei Software für die angepassten Modems bereit (Abbildung 1).

Abbildung 1: Diese Gobi-2000-WWAN-Karte nutzt einem Linux-Anwender im ersten Anlauf wenig: Die Hersteller von Modem und Laptop schieben sich die Verantwortung für die mangelnde Unterstützung gegenseitig in die Schuhe.

Sorgenkinder

Als unter Linux besonders problematisch gelten die UMTS-Modems der Gobi-Baureihen des US-amerikanischen Herstellers Qualcomm. Der hat unter dieser Bezeichnung mehrere Generationen sehr erfolgreicher und technisch überzeugender UMTS-Modems entwickelt und im Markt etabliert. Teils kamen diese von Sierra Wireless und Huawei mit eigenen Chipsätzen, jedoch identischen Daten und unter gleicher Marke vertrieben in Umlauf.

Die bereits älteren Karten der Serie 1000 und 2000 finden sich in vielen Notebooks der Hersteller Hewlett-Packard, Lenovo und Dell. Aber auch Fujitsu, Sony, Asus und Acer verbauen oder offerieren die Boards, da diese aufgrund der universellen Frequenzunterstützung nahezu weltweit funktionieren. Die HSPA-fähigen Karten weisen zudem attraktive Datentransferraten auf.

Manche Hersteller schränken den Nutzwert der Modems durch eingebaute Netlocks ein, die die Karte an einen Anbieter binden und somit häufig für den internationalen Einsatz nutzlos machen. Für UMTS-Modems mit Netlock stellen Hersteller in der Regel spezielle Firmware-Varianten bereit, die mit Karten ohne Netlock nicht funktionieren.

Vorbereitungen

Möchten Sie ein Gobi-UMTS-Modem zum Leben erwecken, müssen Sie zunächst klären, ob Linux die Karte erkennt und diese eingeschaltet ist. Dazu wechseln Sie in ein Terminal und geben den Befehl aus der ersten Zeile von Listing 1 ein. Sie erhalten daraufhin eine kurze Liste der im Computer verbauten und erkannten Kommunikationshardware. Dabei verraten die jeweils aufgeführten Zeilen Soft blocked: und Hard blocked:, ob das System die betroffene Komponente auch ansprechen kann. Das setzt beim WWAN-Modul voraus, dass beide Male no angegeben ist.

$ sudo rfkill list
$ sudo rfkill unblock WWAN-Karte
$ sudo lsmod | grep qcserial

Gibt der Befehl in der Zeile Hard blocked: ein yes aus, so aktivieren Sie die Karte im BIOS des Computers. Erscheint die Karte anschließend immer noch als blockiert, dann heben Sie die Sperre mit dem Befehl aus der zweiten Zeile von Listing 1 auf. Anschließend starten Sie denRechner neu und prüfen dann, ob das System ein entsprechendes Kernel-Modul für das UMTS-Modem geladen hat. Für die Gobi-Modems von Qualcomm handelt es sich um das Modul qcserial, das es in allen Kernel-Varianten der Reihen 3.x und 4.x gibt. Mit dem Befehl aus der letzten Zeile von Listing 1 erhalten Sie eine entsprechende Ausgabe (Abbildung 2).

lsmod.” width=”300″ height=”81″ /> Abbildung 2: Haben Sie die Hardware freigegeben und das System diese erkannt, finden Sie das entsprechende Modul in der Ausgabe von lsmod.

Zu guter Letzt überprüfen Sie, ob das System die Hardware korrekt als USB-Device initialisiert, indem Sie im Terminal lsusb eingeben. Der Eintrag für das Modem erscheint mit dem Zusatz (QDL mode): Das bedeutet, dass Sie noch keine Firmware für das Gerät geladen haben (Abbildung 3).

Abbildung 3: Das System erkennt das Modem bereits als USB-Gerät, es braucht aber noch die richtige Firmware für den reibungslosen Betrieb.

Windows only

Da keine einzige aktuelle Linux-Distribution derzeit die proprietäre Firmware für Gobi-Karten von Haus aus mitliefert, müssen Sie diese nun manuell installieren. Dazu brauchen Sie einen Rechner mit Microsoft-Betriebssystem.

Laden Sie unter Windows zunächst von der Seite des Notebook-Herstellers das entsprechende Archiv mit dem Treiber für Gobi-Karten herunter, und installieren Sie es anschließend unter Windows. Dabei legt das System ein neues Verzeichnis mit den Firmware-Dateien an:

C:\Program Files (x86)\QUALCOMM\Images\<I>Hersteller<I>\<C>

Dort finden Sie durchnummerierte Unterverzeichnisse mit Firmware-Dateien für Gobi-Karten, die an bestimmte Provider gebunden sind. Der Ordner 6 enthält jedoch auch die generische Datei UQCN.mbn, die nicht an einen Anbieter gekoppelt ist. Zwei weitere gemeinsame Firmware-Dateien mit der Bezeichnung amss.mbn und apps.mbn liegen im Unterverzeichnis UMTS. Diese drei Dateien integrieren Sie zum reibungslosen Betrieb des UMTS-Modems nun ins Linux-System.

Da unter Linux Firmware-Dateien in aller Regel im Verzeichnis /lib/firmware/ liegen, erstellen Sie dort ein entsprechendes Unterverzeichnis namens gobi/ für die Gobi-Dateien. Dorthin kopieren Sie die drei aus den Windows-Verzeichnissen entnommenen Dateien. Damit haben Sie softwareseitig die Grundlage für den erfolgreichen Einsatz des UMTS-Modems geschaffen.

Ladehemmung

Linux lädt die Firmware-Dateien jedoch nicht automatisch beim erneuten Start, Sie müssen sie manuell ins Betriebssystem einbinden. Dazu dient ein kleines Programm namens Gobi-Loader, das Sie bei Debian und Ubuntu bereits in den Software-Repositories vorfinden und bequem über die Paketverwaltung installieren.

Für alle anderen Distributionen beziehen Sie den Quellcode als Tar-Archiv aus dem Internet [1] und kompilieren das Tool selbst. Sie entpacken das Archiv zunächst mittels des Befehls tar -xzvf gobi_loader-0.7.tar.gz. Anschließend wechseln Sie in das neu angelegte Unterverzeichnis gobi_loader-0.7 und kompilieren den Quellcode durch Eingabe von make && make install. So integrieren Sie den Gobi-Loader ins System.

Der Loader sorgt nach einem Warmstart dafür, dass die Firmware des UMTS-Modems lädt und das Modem in einen betriebsbereiten Zustand versetzt. Dies prüfen Sie, indem Sie am Prompt lsusb eingeben: Nun ist hinter der Angabe zum Gobi-Gerät der Zusatz (QDL Mode) verschwunden (Abbildung 4).

Abbildung 4: Haben Sie mittels eines Windows-Systems die Firmware extrahiert und ordnungsgemäß geladen, meldet sich das UMTS-Modem endlich einsatzbereit.

Im nächsten Schritt aktivieren Sie die Verbindung. Dazu bietet jede Distribution eigene Software zum Verwalten der Schnittstellen an, die meist eine Option für das mobile Breitband offeriert. Alle gängigen Programme verfügen über eine nach Ländern geordnete Liste der wichtigen Provider samt der Zugangsdaten. Im Regelfall brauchen Sie also nicht mehr umständlich Anwahl- und APN-Daten sowie Passwörter auf den Webseiten der Anbieter zusammenzusuchen; das Einrichten des UMTS-Modems lässt sich somit in wenigen Schritten erledigen (Abbildung 5).

Abbildung 5: Mit den gängigen Werkzeugen zum Verwalten der Netzwerkschnittstellen haben Sie das UMTS-Modem mit wenigen Mausklicks konfiguriert.

Da die in den Distributionen integrierten Tools meist keine Funktionen bieten, die über das Einrichten der Komponenten hinausgehen, empfiehlt es sich, das UMTS-Modem mithilfe von zusätzlicher Software zu überwachen. Das gilt insbesondere dann, wenn der Anbieter den Zugang per UMTS, HSPA oder LTE nur mit beschränktem Volumen anbietet. Überschreiten Sie die monatliche Grenze, fallen hohe Kosten an. Daher empfiehlt es sich, das speziell für den Umgang mit UMTS-Modems entwickelte Werkzeug ModemManager und dessen grafisches Frontend Modem Manager GUI zu installieren. Die meisten gängigen Distributionen führen beide Pakete in ihren Software-Repositories.

Das Programm integriert sich als D-Bus-Dämon ins jeweilige System und überwacht neben internen UMTS-Modems auch per USB-Dongle, via Cardbus, per Bluetooth sowie über die RS232-Schnittstelle mit dem Computer verbundene Geräte. Die Projektseite [2] listet mit der Software getestete Geräte nach Herstellern alphabetisch geordnet auf, wobei sie teilweise auch die von Notebook-Herstellern vergebenen eigenen Typenbezeichnungen für interne UMTS-Modems anderer Herkunft berücksichtigt. So ist sichergestellt, dass diese bei Einsatz einer modifizierten Firmware mit dem ModemManager arbeiten.

Das grafische Frontend erhalten Sie zusätzlich im Quellcode von der Projektseite. Dort finden sich darüber hinaus Anleitungen für die Installation für eine stattliche Anzahl von Distributionen [3]. Haben Sie Ihr UMTS-Modem in der Liste gefunden und die Software installiert, vereinfacht die GUI den Einsatz des UMTS-Modems unter Umständen deutlich. Das Programm mit seiner modernen GTK3-Oberfläche bietet über das Überwachen des Gerätes hinaus eine stattliche Anzahl zusätzlicher Funktionen.

So sehen Sie im grafischen Frontend beispielsweise SMS-Nachrichten ein und können auch solche versenden. Bei Bedarf finden Sie durch einen Suchlauf heraus, welche Anbieter in der jeweiligen Umgebung ein Netz betreiben. Die Software arbeitet dabei sogar mit mehreren UMTS-Geräten simultan. Darüber hinaus liest Modem Manager GUI alle wichtigen Daten der SIM-Karte aus, zeigt die Stärke des Empfangs an und kommuniziert über per USSD-Protokoll eingegebene Requests (Abbildung 6).

Abbildung 6: Das grafische Frontend gestaltet den Umgang mit dem UMTS-Modem sehr komfortabel, wie die Suche nach verfügbaren Netzen.

Verkehrskontrolle

Mithilfe von ModemManager erhalten Sie zusätzlich die Möglichkeit, umfangreiche statistische Daten zur UMTS-Verbindung zu erfassen und den Datenverkehr zu regeln. Dazu klicken Sie im Programmfenster oben rechts auf den Schalter Datenverkehr. Die Software zeigt einen in kurzen Zeitabständen aktualisierten Graphen, der mittels farbiger Kurven Auskunft über die transferierte Datenmenge gibt. Zusätzlich zeigt die Software links daneben in einem gesonderten Bereich verschiedene statistische Daten in absoluten Zahlen an.

Über die Schaltfläche Begrenzung setzen legen Sie in einem gesonderten Dialog Transfervolumina fest, die das System nicht überschreiten darf. Damit vermeiden Sie das Risiko, dass hohe Zusatzkosten entstehen, sobald Sie mehr als das vertraglich festgelegte monatliche Kontingent verwenden (Abbildung 7).

Abbildung 7: Sie erhalten einen genauen Überblick über die Datenmengen und Geschwindigkeiten, und vermeiden durch Grenzwerte, dass zusätzliche Kosten entstehen.

Dass das grafische Frontend für ModemManager zuverlässige Werte generiert, setzt voraus, dass die Software bei eingeschalteter UMTS-Verbindung ebenfalls aktiv ist. Um dies zu gewährleisten, bietet das Programm die Option des automatischen Starts. Damit es nicht permanent auf dem Desktop erscheint, verbannen Sie es in die Kontrollleiste.

Über die Einstellungen, die Sie im geöffneten Programm über das Menü Edit | Preferences erreichen, aktivieren Sie diese Funktionen im Reiter Behaviour durch Setzen eines Häkchens vor Fenster beim Start in Kontrollleiste einbetten und Add program to autostart list. Nach einem Klick auf den Schalter Anwenden berücksichtigt das Programm die Optionen ab dem nächsten Systemstart.

Beim Verlassen des Tools fragt dieses in einem gesonderten Fenster nach, ob es sich wirklich beenden oder minimiert im Panel weiterlaufen soll. Dies verhindert ein versehentliches vorzeitiges Ausschalten des Frontends.

Fazit

So komfortabel der Einsatz eines internen UMTS-Modems speziell in Notebooks ist, so steinig erweist sich in vielen Fällen der Weg zur funktionierenden Verbindung, weil die Hersteller Linux teils miserabel unterstützen. Dank freier Software wie dem Gobi-Loader und dem ModemManager mitsamt grafischem Frontend gelingt es meist jedoch, selbst extrem störrische Hardware zur Kooperation zu bewegen. Dabei steht die freie Software funktionell den Gegenstücken für andere Betriebssysteme in nichts nach.

Vor dem nachträglichen Neukauf von UMTS-Modems zum Aufrüsten der Hardware empfiehlt sich jedoch auf jeden Fall ein Blick auf die Betriebssystemunterstützung, um unangenehme Überraschungen zu vermeiden. Aufgrund der Vielzahl verfügbarer Chipsätze und Hersteller hat selbst die freie Entwicklergemeinde nicht für jede Komponente funktionierende Module im Portfolio.