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5G融合通信网关,支持4G多卡聚合(弱网聚合)的硬件设计合

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发表于 2019-9-17 14:27 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
随着5G产业化的热潮,5G的应用场景越来越多,为了配合5G的产业化的发展。采用banana Pi BPI-R64为基础硬件平台,开发5G融合通信网关,产品支持标准5G应用,并支持多达4路4G LTE通信模块,并采用自主研发的4G多路聚合协议。支持4G多卡聚合应用,可以4G多卡聚合传送高清视频 。并支持5个千兆网口,wifi 802.11 b/g/n/ac. 产品完整实现5G, 4G, 千兆有线网络,5.8g wifi无线融合应用。
多卡聚合融合通信终端产品:
多卡聚合融合通信服务器
4G多卡聚合技术原理
随着4G基站的覆盖率上升,运营商的网络优化调整,当今的网络环境似乎已经能让我们舒服沉浸在虚拟世界中,但实则大多数流畅的体验还停留在小数据量的使用中。
受客观物理环境波动和用户行为的影响,网络状况常出现同频干扰、弱信号、竞争流量干扰、忙时拥塞,以上的现象都能造成了延迟、丢包陡增和波动。
根据以上图表,我们可以得出 200Mbps带宽随着延迟和丢包率增大的时候,网络TCP吞吐量将减小。
为了满足直播的低延迟、高清晰度、高吞吐、高稳定性的需求,仅仅靠单一网络是无法满足的。随着直播需求越来越大,部分编码器厂商推出了各自的聚合直播产品。
第一步:多链路的并行传输
当音视频压缩编码完成后,拆分单元将数据包进行分组,再通过多个网络通道发往聚合服务器做汇聚。
第二步:链路权重调整
因为4G、WiFi常受环境影响,易出现网络抖动、延迟大、丢包率高的情况,通常称之为非可靠性网络。倘若某个链路的数据传输不能及时送达服务器,无法还原画面,则将出现花屏、卡顿等情况。
为了解决以上问题,接收端收到数据包后,反馈一个接收质量的信息表给发送端,发送端设备再依据丢包率、延迟、信号质量等多项参数做一个权重决策,保证每条链路的传输稳定性和带宽利用率最大化。

以上的处理仍会遇到一个问题,多通道网络总带宽小于直播传输所需带宽。例如:基站覆盖原因,直播场地距离基站太远,信号较弱;现场人员密集导致基站拥塞;某张卡突然欠费停机等。
第三步:网络自适应,实时判断网络带宽总量
当网络带宽不足时,通过降低分辨率、帧率、码率、GOP值等来调整音视频数据量大小,来保障直播的流畅性。
综上所述,聚合算法主要分为三部分:
  • 多链路的网络传输,这里涉及到的参数指标有:延迟、分包大小、丢包率、…
  • 各链路权重调整,这里涉及到的参数指标有:参数的影响比重、预测、…
  • 流媒体码率的自适应,这里涉及到的参数指标有:收敛恢复的速度、…

以上种种指标最终决定了一个聚合产品的性能。
硬件设计:
产品采用MTK7622 四核64位A53芯片设计,主频达到1.35G. 板载1-2g DDR内存,8g eMMC存储。可以支持OpenWRT,Linux,Android操作系统,深度定制小草科技的融合通信软件平台。提供完整的融合通信,多链路通信解决方案。并且支持IoT扩展板。自由加入IoT应用。
主要硬件指标:
MediaTek MT7622,1.35GHZ 64 bit dual-core ARM Cortex-A53
(1-2)G DDR and 8G eMMC flash
1x5G port , Use USB 3.0 or PCIe bus.
4x4G LTE , support OpenMPTCProuter Multiple polymerization protocol.
5xGigabit port. support VPN ,router function.
wifi 802.11 b/g/n/ac function support.
IoT expanding application
PCBA :
硬件接口示意:
产品应用方向:
可应用在通信车、指挥车、智慧警车、医疗救护、工程及抢险车(水、电、气、消防车等)、货物运输及客运车辆、高铁、移动金融等场景下。
产品特性:
1,5G高速接入,5G技术具有更高的吞吐量,给万物互联提供了更高的可能性,实时性。
2,多路聚合,网速保证:可聚合多路有线、4路4G无线链路,形成一条高速、稳定、安全的大容量上下行通道。支持移动/联通/电信所有运营商4G无线网络混用,支持专线/DAL有线链路、卫星链路
3,高稳定、便利性:前端传送的数据可以对链路进行更好的优选和负载配置,从而有效规避数据盲发导致的链路拥塞,最大限度利用所有可用信道,形成稳定的通信链路
4,高安全性:融合设备将原始数据进行拆包、加密处理后,通过不同通道发送至服务端,根据每个通道通信能力动态调整各个链路负载,终端与服务端还内置VPN,做到数据多达4重保护,传输过程中任一通道的数据都将是无效的。
5,工业级AP接入:设备内置工业级AP模块,适用于各种环境下的WIFI设备接入/桥接等场景。
6,丰富IoT物联网扩展接口,支持主流的Zigbee,Z-Wave,NB-IoT,LoRA,PLC等功能扩展。
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