5G聚合通信网关原理

2019年11月1日,三大运营商5G商用套餐正式上线,我国由此正式进入5G商用时代。但是根据工信部说法,当前及未来相当长的时间,将是4G和5G并存的网络状况,会存在由于基站切换带来的网络问题。为解决这一问题,我司开发出5G聚合通信网关,产品支持标准5G应用,支持3路4G通信模块,并采用自主研发的多链路聚合算法,通过多卡聚合应用,可以稳定传输高清视频 。4G模组支持国内外通用标准移动网络制式(TDD和FDD),同时可适配政企1.4G/1.8G专网 ,是一款针对数据保障场景下的高端工业级通信设备。设备支持2个千兆网口,支持wifi 802.11 b/g/n/ac,双频2.4G + 5GWIFI。 产品可以实现5G+4G+千兆有线网络多达五路通信聚合。

多卡聚合融合通信终端产品:

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。

(注:借用网络上的图)

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

因为单卡4G终端常受环境影响,极易出现网络抖动大、延迟高、丢包率高的情况,我们称之为非可靠性网络。倘若某一链路的数据传输不能及时送达服务器,导致无法还原画面,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:

1. 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、…

2. 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、…

3. 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。

产品应用方向:

可应用在通信车、指挥车、智慧警车、移动警务室、智慧救护车、应急救援车、无人机直播、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、3路4G和1路5G无线链路,形成一条高速、稳定、安全的大容量上下行通道。支持全网通4G无线网络混用,支持专线/DAL有线链路。

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:聚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聚合服务器,根据每个通道通信能力动态调整各个链路负载,传输过程中任一通道的数据获取都无法被还原。

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。

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