5G融合通訊閘道器，支援4G多卡聚合(弱網聚合)的硬體設計

隨著5G產業化的熱潮，5G的應用場景越來越多，為了配合5G的產業化的發展。採用banana Pi BPI-R64為基礎硬體平臺，開發5G融合通訊閘道器，產品支援標準5G應用，並支援多達4路4G LTE通訊模組，並採用自主研發的4G多路聚合協議。支援4G多卡聚合應用，可以4G多卡聚合傳送高畫質影片。並支援5個千兆網口，wifi 802.11 b/g/n/ac. 產品完整實現5G, 4G, 千兆有線網路，5.8g wifi無線融合應用。

多卡聚合融合通訊終端產品：

多卡聚合融合通訊伺服器

4G多卡聚合技術原理

隨著4G基站的覆蓋率上升，運營商的網路最佳化調整，當今的網路環境似乎已經能讓我們舒服沉浸在虛擬世界中，但實則大多數流暢的體驗還停留在小資料量的使用中。

受客觀物理環境波動和使用者行為的影響，網路狀況常出現同頻干擾、弱訊號、競爭流量干擾、忙時擁塞，以上的現象都能造成了延遲、丟包陡增和波動。

根據以上圖表，我們可以得出 200Mbps頻寬隨著延遲和丟包率增大的時候，網路TCP吞吐量將減小。

為了滿足直播的低延遲、高畫質晰度、高吞吐、高穩定性的需求，僅僅靠單一網路是無法滿足的。隨著直播需求越來越大，部分編碼器廠商推出了各自的聚合直播產品。

第一步：多鏈路的並行傳輸

當音影片壓縮編碼完成後，拆分單元將資料包進行分組，再透過多個網路通道發往聚合伺服器做匯聚。

第二步：鏈路權重調整
因為4G、WiFi常受環境影響，易出現網路抖動、延遲大、丟包率高的情況，通常稱之為非可靠性網路。倘若某個鏈路的資料傳輸不能及時送達伺服器，無法還原畫面，則將出現破圖、卡頓等情況。

為了解決以上問題，接收端收到資料包後，反饋一個接收質量的資訊表給傳送端，傳送端裝置再依據丟包率、延遲、訊號質量等多項引數做一個權重決策，保證每條鏈路的傳輸穩定性和頻寬利用率最大化。

以上的處理仍會遇到一個問題，多通道網路總頻寬小於直播傳輸所需頻寬。例如：基站覆蓋原因，直播場地距離基站太遠，訊號較弱；現場人員密集導致基站擁塞；某張卡突然欠費停機等。

第三步：網路自適應，實時判斷網路頻寬總量
當網路頻寬不足時，透過降低解析度、幀率、位元速率、GOP值等來調整音影片資料量大小，來保障直播的流暢性。

綜上所述，聚合演算法主要分為三部分：

多鏈路的網路傳輸，這裡涉及到的引數指標有：延遲、分包大小、丟包率、…
各鏈路權重調整，這裡涉及到的引數指標有：引數的影響比重、預測、…
流媒體位元速率的自適應，這裡涉及到的引數指標有：收斂恢復的速度、…

以上種種指標最終決定了一個聚合產品的效能。

硬體設計：

產品採用MTK7622 四核64位A53晶片設計，主頻達到1.35G. 板載1-2g DDR記憶體，8g eMMC儲存。可以支援OpenWRT,Linux,Android作業系統，深度定製小草科技的融合通訊軟體平臺。提供完整的融合通訊，多鏈路通訊解決方案。並且支援IoT擴充套件板。自由加入IoT應用。

主要硬體指標：

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 :

硬體介面示意：

產品應用方向：

可應用在通訊車、指揮車、智慧警車、醫療救護、工程及搶險車（水、電、氣、消防車等）、貨物運輸及客運車輛、高鐵、移動金融等場景下。

產品特性：

1，5G高速接入，5G技術具有更高的吞吐量，給萬物互聯提供了更高的可能性，實時性。

2，多路聚合，網速保證：可聚合多路有線、4路4G無線鏈路，形成一條高速、穩定、安全的大容量上下行通道。支援移動/聯通/電信所有運營商4G無線網路混用，支援專線/DAL有線鏈路、衛星鏈路

3，高穩定、便利性：前端傳送的資料可以對鏈路進行更好的優選和負載配置，從而有效規避資料盲發導致的鏈路擁塞，最大限度利用所有可用通道，形成穩定的通訊鏈路

4，高安全性：融合裝置將原始資料進行拆包、加密處理後，透過不同通道傳送至服務端，根據每個通道通訊能力動態調整各個鏈路負載，終端與服務端還內建VPN，做到資料多達4重保護，傳輸過程中任一通道的資料都將是無效的。

5，工業級AP接入：裝置內建工業級AP模組，適用於各種環境下的WIFI裝置接入/橋接等場景。

6，豐富IoT物聯網擴充套件介面，支援主流的Zigbee,Z-Wave,NB-IoT,LoRA,PLC等功能擴充套件。

來自 “ ITPUB部落格 ” ，連結：http://blog.itpub.net/69965054/viewspace-2678780/，如需轉載，請註明出處，否則將追究法律責任。

5G融合通訊閘道器，支援4G多卡聚合(弱網聚合)的硬體設計

相關文章