5G + 4G LTE + Wifi AC + 5千兆网口 多卡聚合融合通信网关

From Banana Pi Wiki
Jump to: navigation, search


硬件设计

MT7622 3G/4G/5G 融合通信网关
MT7622 3G/4G/5G 多卡聚合通信平台
外观设计
1U 标准机架外观设计

硬件概述

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,广东比派科有限公司技深圳小草科技联合开发5G融合通信网关。产品支持标准5G应用,并支持多达5路4G LTE通信模块,并采用小草科技自主研发的4G多卡聚合协议。支持4G多路聚合应用,可以多路聚合传送高清视频 。并支持5个千兆网口,支持BPI-MT7615 802.11 ac wifi无线 4x4双频模块. 产品完整实现了5G, 4G, 千兆有线网络,5.8g wifi无线融合应用。

硬件基于香蕉派 BPI-R64开发板开发,产品采用MTK7622 四核64位A53芯片设计,主频达到1.35G.持硬件网络加速,CPU内置网络加速引擎,网络处理性能高,高速总线接口:具有USB3.0和PCIe2.0高速接口,板载1G到2G DDR4内存,8G eMMC高速存储,提供完备的硬件接口,完全满足4G/5G/WiFi AC 融合通信网络要求与物联网组网应用。。可以支持OpenWRT,Linux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。并可以灵活为客户进行硬件定制

硬件规格

  • 联发科(MediaTek) MT7622,1.35GHZ 64 bit dual-core ARM Cortex-A53
  • 1个标准5G接口,采用 M.2 inerface USB 3.0 和 PCIe bus.支持Simcom 和移远5G模块
  • 4个4G LTE PCIe模块接口,SIM 卡坐接口, 支持OpenMPTCProuter 多卡聚合(多路聚合,弱网聚合).
  • 1个千兆WAN,4个千兆LAN有线网口. 支持VPN专网,路由,防火墙功能.
  • 802.11 ac wifi无线 4x4双频模块(PCIe接口)
  • IoT扩展应用,26 个 GPIO定义,自由扩展IoT应用
  • (1-2)G DDR内存 and 8G eMMC存储
  • M.2 key B 接口

PCBA 硬件接口示意

BPI-R64 4g 3.JPG

BPI-R64 4g 4.jpg

5G 接口

我们已经设计了5G接口,所以很容易添加5G模块来支持5G应用。还增加了标准的5G sim插槽。

4G 接口

  • 硬件设计在4个4G LTE模块接口,支持PCIe接口4G模块。如果不使用wifi AC模块,可以支持5个4G模块,所以可以用它做很多4G应用。
  • 支持MPTCP协议,我们在这个板上开发了OpenMPTCPRouter。支持4G多路聚合,使用4个4G通道传输大数据或高清视频。
  • 支持不同运营商的4G卡,当4G信号不稳定时自动切换到其他运营商,以保证通信质量(QOS)

WiFi 支持

机上没有设计wifi。但是很容易通过PCIe wifi卡添加wifi支持。

我们还设计了一个BPI-MT7615 802.11 ac wifi无线 4x4双频模块。可以很容易的使用这个模块去支持wifi。

26 Pin IoT物联网扩展应用

这个板上有26个针定义。易于为物联网应用添加物联网模块。

轻松支持zigbee,NB-IoT,LoRA,Z-Wave,PlC…

外观设计

可以根据实际应用环境,提供全方位的结构外观设计

5G gateway 1.jpg

软件支持

产品应用方向

公共安全、政府和企业、工业监控、金融服务、智慧城市、能源、数据中心、交通、制造、零售、教育、石油天然气、学校、急救医疗、矿业、现场执法、现场直播、农业、紧急事态处置现场会议、危险环境监控

应用场景.png

  • 紧急事态处置:城市公共安全包含自然灾害事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件、事故灾难,在城镇化快速发展的今天,作为维护公共安全的职能部门,带来了新的挑战。 小草科技使用多网融合、多路聚合技术,开发出的智能融合通信设备,在视频图传、移动执法、应急指挥、应急抢险等各领域,提供高稳定、高带宽、高安全的通信保障。
  • 现场执法:公安部门根据需要赶赴现场进行紧急事态的现场支付处置,可增强社会公信力,弘扬社会正气。本设备可以随时随地提供的宽带,保证执法过程的记录视频的清晰、完整、不间断,及时的传送,有力的体统通信的保障。
  • 智慧城市:利用智能融合通信技术,在感知层的物联设备中,增加融合通信,可使无线物联设备瞬时即达。在网络层中,将有线、WiFI无线融合、4G多路聚合功能,给感知设备提供更稳定、更高带宽的网络,实现城市智慧管理、智慧运行,为城市保民生、保增长、保稳定。
  • 医疗急救:网络带宽不足在远程医疗和远程临床护理方面能力的实施受到了负面影响。受现场连接不充分和不可靠的影响,尤其是在发展中国家。本产品直接解决这些问题,并为通过本地分析医疗数据并生成实时高清数据,为远程医疗专业人员提供准确依据和行动的参考。
  • 交通运输:适合户外无无线宽带的可移动环境的应用,可在车辆中部署系统,进行现场监控,数据传输,协助进行车辆指挥调度,路况监察等工作,为交通的安全和畅通提供了有力的保障。
  • 农业:适合于网络不发达的农村地区,如土壤,作物,环境,牲畜状况的检测,甚至检测高价值作物的收成,病虫害检测等,及时获取现场情况,便于及时做出决策,提高农业生产,避免损失。
  • 便利店:适合于网络不发达的农村地区或者不可到达偏僻的旅游山区景点,提供宽带网络接入和自动化的无人值守售卖服务,方便游客购买生活必须物品。
  • 远程视频会议:提供网络支持,随时随地进行远程视频会议,通报现场情况,为决策提供准确的依据。
  • 现场直播:通过提供便携式网络设备,确保了无缝故障转移、宽带绑定、不间断的现场视频流,使媒体和广播公司能够随时随地地传输动态高清视频和高质量音频。
  • 安防:提供网络支持,应用于访问控制、入侵检测、视频监控摄像头、电器,传感器和其他主要技术设备的网络接入,即使用户人在远方,也能随时掌握现场情况并即使处理。
  • 无人机:提供移动网络支持,可实现无人机真正的远程控制,并完成复杂的任务,也可随时传回重要的数据资料。
  • 远程气象站:提供网络支持,可及时上报重要的水文资料,比如降雨量,风力风向,冰雹灾害成都等数据。
  • 环境监测:提供网络支持,监控重要的环境数据并根据需要随时上传,比如PM2.5数据,有害化学气雾,水污染物指标等。风力发电站、太阳能发电站 提供网络支持,可实现远程监控,远程控制,远程报警,远程管理,重要数据上报等功能。
  • 老人健康监控:老龄化社会到来造成了医疗需求的急剧增长,医疗资源的严重短缺,本设备可以为监测老人身体状况提供有力的网络支撑,为养老机构,子女随时了解掌握老人的健康状况提供了便利。

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。

多卡聚合智能融合通信设备的技术亮点

  • 1、增强带宽提供可靠连接:通过将多个有线和蜂窝网络资源通过通道连接同时结合,提供宽带功能,利用运营商多样性链路聚合和链路流控技术达到无缝故障切换,保障系统提供持续不间断的宽带服务。
  • 2、安全通信:确保数据加密,并使用IPSec、VPN和跨多个路径、运营商和路由的分布式计算保护事务多样化的网络资源。安全可靠稳定连接 通过聚合多个有线和无线通道,实现了不间断的绑定VPN通信,非常适合受限网络、移动和传输实施,以及需要带宽的关键任务应用程序
  • 3、4G多运营商支持技术:支持多家运营商网络,可保障只有一家网络正常的情况下仍能工作。
  • 4、多路聚合新技术 通过MPTCP和FullMesh互相协作,采用自主研发的实时4G多路聚合技术,实现了真正的节点故障无忧传输模式,实现真正的4G多路聚合:聚合链路稳定,低时延的完成大数据传输,实时传输高清视频信号无压力。
  • 5、工业级AP接入 设备内置工业级WiFI AP模块,支持2.4G,5.8G AP,适用于各种环境下的WIFI设备接入/桥接等场景。WIFI支持双频段工作 用户可根据需要选择2.4G或者5G频段。
  • 6、管理维护简便 用户可通过web方式进行配置,管理,监控,升级固件,方便快捷。

OpenMPTCProuter 多卡聚合协议

基于MPTCP协议,我们在OpenMPTCProuter 多卡聚合协议进行了深度开发,完全达到了商用级的应用。

4G多路聚合技术字面上来理解就是将多张运营商4G卡的网络进行聚合,将多卡网络叠加使用来进行视频传输,因此还有很多人称之为多链路聚合技术,这样理解也差不多,但是4G多卡聚合技术真正的工作原理是,它将一个视频在发射端拆解后通过多个通道传输到一个服务器端重新组合之后再推送到视频播放端,整个传输过程是需要多个通道来完成的,这样就能保证在某个单个网络不好的情况下多个网络聚合后传输的稳定性,当然整个传输过程也不是那么简单,传输的方式虽说很简单,但是要保证传输的稳定,就必须做到能实时分析和预判每个链路的网络质量,从而自动的分配每个链路的传输数据比例分配,最终安全稳定的完成视频直播的传输。

4G多卡聚合路由器一般用在对网络要求稳定、延时、带宽较高的场景或如户外、人数密集的弱网的情况下,如:高铁动车、大型会议、高清直播、应急救援、户外直播等,4G多卡聚合路由器能够聚合多条上网链路的带宽,不但可以提升移动环境下的上下行网络带宽,另外因为设备支持同时混插不同运营商SIM卡,减少移动网络信号盲区,提高了网络可用性。让下载速度轻松达千兆以上,上传速度达百兆以上,而且稳定性高,延时低,不丢包,满足各种要求非常高的特殊场景。

这个板支持4-5个4G LTE模块,它可以主要用于两个应用方向:

  • 1、支持MPTCP多路聚合协议,我们在这个板上开发了OpenMPTCPRouter。支持4G多路聚合,使用4个4G通道传输大数据或高清视频
  • 2,支持不同运营商的4G卡,当4G信号不稳定时自动切换到其他运营商,解决单一运营商信号不稳定的问题,以保证通信质量(QOS)。

OpenMPTCProuter使用多路TCP (MPTCP)聚合多个互联网连接和OpenWrt。有OpenMPTCPRouter官方支持的BPI-R2。BPI-R2与BPI-R64采用的BSP软件一样,可以很方便的移植与开发,我们也在BPI-R64进行了测试与开发。

香蕉派 BPI-R2 官方支持的镜像下载:https://www.openmptcprouter.com/download

OpenMPTCPRouter官方源代码下载:https://github.com/Ysurac/openmptcprouter

论坛讨论:http://forum.banana-pi.org/t/banana-pi-bpi-r2-new-image-openmptcprouter-official-support/722

支持系统

  • 1,OpenWRT
  • 2,Linux

合作伙伴