DIY кнопка вызова v.3 (Видеофон для Умного Дома)

Решение возможно использовать в различных домашних (DIY) системах контроля доступа, телефонии, домофонии и т.д., в общем, где требуется осуществление вызова на телефон по внешнему воздействию (нажатию кнопки).

Лично у меня, некоторое время назад, лет пять и больше, у была необходимость организации простой связи с человеком, который некоторое время физически не может пользоваться телефоном (после инсульта + пожилой человек). На тот момент полноценно я не смог реализовать эту задачу.

Сейчас, решил попробовать повторить и посмотреть, что поменялось за это время. Ситуация особо не изменилась: как и раньше, нет лёгких решений да и готовых устройств я особо не заметил.

Немного о постановке задачи:

В процессе работы над проектом мои требования к нему изменились, но главная задача осталась.

Есть два абонента:

1. абонент А (номер 1000) — находится в пределах своей локальной сети и требует организации связи;
2. абонент Б (номер 1019) — может находиться как в локальной сети, так и вне её.

Главная функция системы — автоматическое установление видео или аудио соединения после нажатия беспроводной кнопки абонентом А. Со стороны абонента А используется устройство терминал с видеокамерой (смартфон, планшет, ПК). При необходимости, возможность подключения громкой связи не помешает.

Со стороны абонента Б используется смартфон, подключённый к домашней сети или интернету.
Вторая функция — звонок на «Умный дом» и автоматическая организация соединения с установкой разговора или видеотрансляции из помещения без каких-либо действий со стороны вызываемого абонента.

Этот функционал может пригодиться и в других решениях, например, для самодельного контроля доступа или организации небольшого видеонаблюдения.

Решение сделано и проверено на одноплатном компьютере Raspberry Pi 3B с установленной системой домашней автоматизации MajorDoMo, SIP сервером FreeSWITCH и использованием zigbee2mqtt (в качестве координатора я использую для тестов старенький USB Zigbee стик CC2501).

Нам понадобится одноплатный или ПК компьютер (можно не самой топовой конфигурации), под операционной системой Debian, я б рекомендовал 11 или 12, USB-Zigbee стик предварительно прошитый для использования сервиса zigbee2mqtt и сама zigbee кнопка, я использовал Xiaomi WXKG01LM.

Установка и настройка SIP сервера FreeSWITCH

Первое действие после установки Операционной системы: устанавливаем и производим первоначальную настройку SIP сервера FreeSWITCH.

Подробно я описывал в публикации про «Умный Дом» и IVR меню .

Вкратце, регистрируемся на сайте разработчика signaware, получаем токен, устанавливаем из репозитория, немного правим некоторые файлы конфигурации:
Ссылка на официальную документацию по установке FreeSWITCH на Raspberry Pi
Все действия выполняются от sudo.

Файл подключаемых модулей:

sudo nano /etc/freeswitch/autoload_configs/modules.conf.xml

<!-- XML Interfaces --> <load module="mod_xml_rpc"/>   <!-- Say --> <!--    <load module="mod_say_en"/> --> <load module="mod_say_ru"/>

Настройка модуля xml_rpc.conf, задается порт, пользователь, пароль. Я изменил только порт т.к. порт по умолчанию 8080 бывает часто занят, например службой zigbee2mqtt, имя пользователя и пароль – оставил по умолчанию,

sudo nano /etc/freeswitch/autoload_configs/xml_rpc.conf.xml

  <settings>     <param name="http-port" value="9090"/>     <param name="auth-realm" value="freeswitch"/>     <param name="auth-user" value="freeswitch"/>     <param name="auth-pass" value="works"/>   </settings> </configuration> 

Изменим файл с глобальными переменными:

sudo nano /etc/freeswitch/vars.xml

<X-PRE-PROCESS cmd="set" data="default_password=1111"/> <X-PRE-PROCESS cmd="set" data="sound_prefix=$${sounds_dir}/ru/RU/vika"/> <X-PRE-PROCESS cmd="set" data="use_profile=internal"/> <X-PRE-PROCESS cmd="set" data="default_areacode=375"/> <X-PRE-PROCESS cmd="set" data="default_country=BY"/>

В файлах внутреннего и внешнего SIP профиля устанавливаем функцию auto-nat»: FreeSWITCH будет использовать uPNP или NAT-PMP, чтобы найти нужный публичный IP-адрес

 sudo nano /etc/freeswitch/sip_profiles/internal.xml

 sudo nano /etc/freeswitch/sip_profiles/external.xml

    <param name="ext-rtp-ip" value="auto-nat"/>     <param name="ext-sip-ip" value="auto-nat"/> 

Также исправим расположение директории с голосовыми файлами

 sudo nano /etc/freeswitch/lang/ru/ru.xml

<language name="ru" sound-prefix="$${sounds_dir}/ru/RU/vika" tts-engine="cepstral" tts-voice="elena"> 

После правки файлов конфигураций и перезагрузки FreeSWITCH, наш SIP сервер готов для использования в домашней сети.

Протестируем его и возможность организации видеозвонков. По умолчанию у нас есть 20 абонентов с нумерацией 1000-1019. Внутренний номер абонента А – 1000.
Для тестирования я использовал два варианта:

Первый вариант: используется два смартфона как на стороне абонента А, так и у абонента Б. На обоих смартфонах установлено приложение SIP клиент для Android Linphone.

Второй вариант: на стороне абонента А ПК (ноутбук) под ОС Windows 10/11 с установленным SIP клиентом MicroSIP (также использовал десктопный клиент Linphone, но мне он не очень понравился). У второго абонента – Linphone на смартфоне. Возможно использования ПК в качестве терминала, вполне подходящий рабочий вариант, для первоначальной цели – обеспечение связи и контроля, т.к. экран побольше, можно подключить внешнюю USB камеру и гибко регулировать разные настройки: зону охвата видео, качество видео, настройки звука и микрофона и прочее).

Настройка SIP клиентов

Замечу, самое сложное и неоднозначное в решении, оказалось настройка именно SIP клиентов. Из всех протестированных мною приложений под Android, только Linphone удовлетворял моим требованиям к решению: бесплатная ПО, поддержка видео, возможность использования видео как звонка по умолчанию и функция автоответа.

Под Windows мне более подошел MicroSIP, Linphone в качестве терминала на Windows мне не очень понравился.

Настройка SIP клиента Linphone на Android:

Запускаем помощник, выбираем использовать SIP аккаунт.

Вводим свой номер (из диапазона 1000-1019), пароль (при настройке SIP сервера установили пароль по умолчанию для всех аккаунтов 1111, домен – адрес SIP сервера и вид транспорта — UDP.
Создание и настройки SIP аккаунта в приложении MicroSIP.

В SIP клиенте на стороне Абонента А включён приём видео и автоответ с небольшой задержкой (без задержки передача видео могла и не начаться, соединение устанавливается голос и видео отсутствует, с задержкой таких проблем не было).

На стороне абонента Б автоответ не включаем, не нужен он там. После ввода номера при звонке имеется возможность выбора простой аудио звонок будет или видео.
Перейдём к следующему шагу.

Возможность внешнего управления (набора номера)

В самом начале публикации, в файле загружаемых модулей FreeSWITCH, мы подключили модуль xml.rpc и немного его настроили.

Проведя тестовые наборы, как простого звонка, так и видео. Всё должно работать и соединяться. Но цель – не просто в установке соединения, а управление без прямого физического воздействия на SIP телефон абонента А.

Наберём в адресной строке браузера следующий адрес (подставив свой IP адрес в своей локальной сети, экранируя служебные символы, в том числе и символ пробела — %20):

 http:// freeswitch:works@192.168.1.115:9090/webapi/originate?user/1000%201011%20XML%20default 

Или же эта же команда для консоли Linux:

curl "http://freeswitch:works@192.168.1.115:9090/webapi/originate?user/1000%201019%20XML%20default" 

Получаем следующее: SIP сервер инициирует звонок первоначально на номер 1000 (Абонент А), SIP клиент настроен на передачу видео и автоответ. Следующий этап после поднятия трубки – звонок идёт на второе плечо (абонент Б с номером 1019), после ответа пользователя – устанавливается соединение.

Установка и настройка MajorDoMo и сервиса zigbee2mqtt

Самый простой и быстрой способ установки на linux устройства – установка с помощью скрипта от автора MajodDoMo, подробно я описывал в публикации Просто о сложном. MajorDoMo и контроль входного замка. Начало, за некоторое время добавились некоторые небольшие функции.
Пошагово, получается так: устанавливаем с помощью скрипта как систему MajorDoMo, так и, указав в опциях системный сервис zigbee2mqtt. После установки, подключаем zigbee стик, определяем на каком порту определился и при необходимости корректируем файл конфигурации zigbee2mqtt.

sudo nano /opt/zigbee2mqtt/data/configuration.yaml    

В веб-интерфейсе zigbee2mqtt (или в файле конфигурации), доступном по адресу нашего сервера c указанием порта 8080, включаем разрешение на подключение устройств. Добавляем в систему z2m устройство – беспроводную кнопку, запустив на устройстве процесс сопряжения.
Первоначальный вид интерфейса zigbee2mqtt после установки:

Вид сервиса после добавления устройства:

Настраиваем модуль системы домашней автоматизации ZigbeeDev примеры скриншота настроек и окна модуля с устройством zigbee).

Если всё правильно сделано, в системе домашней автоматизации увидим:

Создаем простое устройство, можно из Панель Управления – Простые Устройства – Добавить, можно прямо из модуля zigbeeDev:

В типе устройства указываем Клавиша, означает – запуск действия (в отличии от выключателя) и прописываем строку с командой на выполнение вызова. Эта кнопка имеет несколько вариантов нажатия: простое, двойное удержание и т.д. Используем параметр action – при любом действии будет выполняться запрограммированная команда.

В настройке Простого Устройства во вкладке Действия – Метод Logic Achion вводим свой код команды. Для системы MajorDoMo команда будет выглядеть так:

GetURL("http://freeswitch:works@192.168.1.115:9090/webapi/originate?user/1000%201019%20XML%20default") 

Сохраняем и проверяем. При любом нажатии кнопки (простом, двойном, удерживание и т.д.) у нас идёт вызов с номера 1000 на телефон абонента Б. При обратном звонке – срабатывает функция автоответа на абонента А (в этом случае установка соединения не задействует функции сервера Умного Дома).

Подключение к внешнему миру

Для тестов, я использовал, уже ушедшего с региона РФ и РБ SIP провайдера Zadarma. Связь и старые аккаунты – работают. Через VPN или другими средствами, изменив свою локацию, можно и сейчас зарегистрироваться и выполнять бесплатные вызовы в сети оператора, но использование платных функций (звонки на другие сети, ВАТС и т.д.) затруднительно.
К сожалению, с подключением к официально работающим SIP провайдером у меня возникли некоторые организационные затруднения, впрочем, которые при желании вполне можно решить. Отмечу пару понравившихся с первого взгляда операторов: Novofon, Sipnet. Рекомендую всё таки компании легально оказывающие услуги на вашей территории.

Подключения к внешнему миру понадобится или как минимум 2 аккаунта одного SIP оператора или ВАТС (виртуальная АТС) с несколькими номерами.

На примере Zadarma рассмотрим подключение с двумя аккаунтам, один будет использоваться для SIP сервера (абонента А) в качестве внешней линии, второй для абонента Б на мобильном устройстве.

Создаем файл /etc/freeswitch/sip_profiles/external/sipoperator.xml (данные номера абонента А и адреса указываем полученные при регистрации/оформлении услуги).

sudo -u freeswitch nano /etc/freeswitch/sip_profiles/external/sipoperator.xml

 <include>     <gateway name="sipoperator">         <param name="username" value="AbonentA"/>         <param name="password" value="Password"/>         <param name="realm" value="sip.operator.com"/>         <param name="from-user" value="AbonentA"/>         <param name="from-domain" value=" sip.operator.com "/>         <param name="proxy" value=" sip.operator.com "/>         <param name="expire-seconds" value="300"/>         <param name="register" value="true"/>         <param name="register-transport" value="udp"/>         <param name="context" value=" sipoperator"/>     </gateway> </include> 

Создаём файл с настройками диалплана /etc/freeswitch/dialplan/sipoperator.xml (все звонки с номера А поступают на внутренний номер 1000, все шестизначные номера отправляются в сторону sip оператора)

sudo -u freeswitch nano /etc/freeswitch/dialplan/sipoperator.xml

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <include>     <context name=" sipoperator ">         <extension name="unloop">             <condition field="$${unroll_loops}" expression="^true$" />             <condition field="${sip_looped_call}" expression="^true$">                 <action application="deflect" data="${destination_number}" />             </condition>         </extension>         <extension name="in- sipoperator ">             <condition field="destination_number" expression="^( AbonentA)$">                 <action application="bridge" data="user/1000@$${domain}"/>                 <action application="hangup"/>             </condition>         </extension>         <extension name="out- AbonentA">             <condition field="destination_number" expression=" ^(\d{6})$">                 <action application="bridge" data="sofia/gateway/ sipoperator/$1"/>                 <action application="hangup"/>             </condition>         </extension>     </context> </include> 

Создаем в Freeswitch внутренний номер 1000 к которому будет подключаться софтфон абонента А для приема входящих и совершения исходящих звонков. Корректируем файл /etc/freeswitch/directory/default/1000.xml

sudo nano /etc/freeswitch/directory/default/1000.xml

‎‎

 <include>     <user id="1000">         <params>             <param name="password" value="$${default_password}"/>             <param name="vm-password" value="1000"/>         </params>         <variables>             <variable name="toll_allow" value="domestic,international,local"/>             <variable name="accountcode" value="1000"/>             <variable name="user_context" value="sipoperator"/>             <variable name="effective_caller_id_name" value="Extension 1000"/>             <variable name="effective_caller_id_number" value="1000"/>             <variable name="outbound_caller_id_name" value="$${outbound_caller_name}"/>             <variable name="outbound_caller_id_number" value="$${outbound_caller_id}"/>             <variable name="callgroup" value="techsupport"/>         </variables>     </user> </include> 

‎Перезапускаем в командной строке терминала сервис SIP сервера.

sudo  systemctl restart freeswitch.service

Настраиваем свой SIP клиент на работу с сетью оператора, в приложении Linphone возможно одновременное использование нескольких аккаунтов.

Команда для системы автоматизации при подключении к внешней сети будет иметь следующий вид (ХХХХХХ — номер абонента Б):

GetURL("http://freeswitch:works@192.168.1.115:9090/webapi/originate?user/1000%20ХХХХХХ%20XML%20public") 

Проверяем, всё должно заработать.

Отмечу, имеется возможность некорректной работы установки звонков, из-за использования в сети провайдеров передачи данных технологии NAT. Проявляться может в одностороннем соединении, здесь уже лучше обращаться в тех поддержку SIP оператора или провайдера и использовать в приложениях, настройках SIP сервера FreeSWITCH, адреса STUN/TURN серверов.
Проверил на 3 разных сетях (два с симметричным NAT, у провайдера передачи данных и оператора мобильной сети, одна сеть с одинарным NAT) и только на одной возникла проблема. Решение было довольно простое – отключил в маршрутизаторе Huawei функцию SIP ALG.

Дополнение в качестве заключения

Ну а дальше систему можно усовершенствовать довольно много: можно прикрутить голосовое управление (например Алисой и умной колонкой), можно используя функции originate осуществлять вызов на несколько терминалов (отправлять в конференцию), производить запись звонков или на сторонах клиентов или на самом SIP сервере, оптимизировать работу как SIP сервера, так и системы домашней автоматизации и т.д.

Второе дополнение

Понимаю, что у некоторых пользователей, может вызвать затруднение использование Linux и серверного ПО, для отладки и тестирования возможна установка основных компонентов и на Windows системы: сервер SIP телефонии FreeSWITCH, сервис Zigbee2mqtt так и системы автоматизации MajorDoMo (её я б рекомендовал бы в качестве тестовой устанавливать с пакетом XAMPP) имеют возможность установки на Windows. Хотя навряд ли, без хорошего знания используемой операционной системы, это решение будет стабильным, но в качестве тестов или необходимости быстрого развёртывания решения вполне может иметь место и кому-то будет легче и быстрее пойти таким путём.