基于5G的多路径数据传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G的多路径数据传输系统，包括：主控模块：作为整个系统的核心，控制系统的运行；5G模组：搭载至少两个5G模块，与主控模块进行通信，通过多路径传输控制协议，聚合两条5G链路，实现5G多路径数据的传输；数据交互模块：与外部设备构成局域网，并与主控模块进行通信，实现数据的采集；人机交互模块：与主控模块进行通信，实现系统的控制和交流。本发明专利技术实现了MPTCP和5G技术的融合，成功将不同运营商的5G通信链路聚合，解决了现有5G网络目前覆盖性能较差、上行速率受限以及基站分布不均匀，导致不能满足日益增长的高速通信和基于物联网的应用需求问题。基于物联网的应用需求问题。基于物联网的应用需求问题。

【技术实现步骤摘要】
基于5G的多路径数据传输系统


[0001]本专利技术属于通信
，涉及一种用于聚合不同运营商5G链路的嵌入式数据传输系统，尤其涉及一种基于5G的多路径数据传输系统。

技术介绍

[0002]当前物联网、人工智能和大数据等技术的发展，推动了各行业数字化、网络化和智能化的进程，这导致互联网领域的数据流量快速增长，各行业对数据传输的要求不断提高。因此，具有更高传输带宽、更低传输延时以及海量设备连接的第五代移动通信技术成为全球新一轮科技革命和产业变革的推动力。但是，5G网络目前覆盖性能较差、上行速率受限以及基站分布不均匀。为了加快5G融合产业，实现赋能行百业的战略目标，增强5G的通信性能成为国内外研究人员亟需解决的问题和研究热点。
[0003]目前5G增强技术的提出主要分为两个方面。一方面是对5G关键技术进行研究改进，包括5G天线带宽增强、大规模MIMO增强以及控制信道增强等技术，但这些技术方案在推广实施上存在困难，改进成本较高；另一方面使用目前覆盖性能好的4G技术，弥补5G NR的不足，虽然在上行速率，网络覆盖上提高了5G的传输性能，但端到网的适配问题会严重影响用户的体验效果。
[0004]多路径数据传输控制协议(MPTCP)是由国际互联网工程任务组研发和制定的基于TCP的并行多路传输方案，它与TCP/IP网络架构具有良好的兼容性，可以建立多条传输路径，聚合多个网络带宽；多条传输路径之间互为备份，提高网络的容错性；支持移动性，满足用户在移动过程中路径间的无缝切换。因此，提出MPTCP技术与5G技术相融合的方案，根据方案设计了5G多路径数据传输系统平台，实现将不同运营商的5G通信链路聚合，克服上述5G增强技术存在的局限性，解决现有5G网络由于覆盖性能差、上行速率受限以及基站分布不均匀，而导致不能满足高速通信和物联网应用需求的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术将MPTCP协议与5G技术相结合，聚合不同运营商的5G通信链路来提高5G在行业应用中的传输带宽、连接鲁棒性以及网络服务质量，提供了一种基于5G的多路径数据传输系统。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]基于5G的多路径数据传输系统，其包括如下模块：
[0008]主控模块：作为整个系统的核心，控制系统的运行；
[0009]5G模组：搭载至少两个5G模块，与主控模块进行通信，通过多路径传输控制协议，聚合两条5G链路，实现5G多路径数据的传输；
[0010]数据交互模块：与外部设备构成局域网，并与主控模块进行通信，实现数据的采集；
[0011]人机交互模块：与主控模块进行通信，实现系统的控制和交流。
[0012]优选的，所述的主控模块由I.MX6ULL搭载512MB的NAND FLASH和DDR3组成，DDR3为系统的运行提供内存空间，NAND FLASH提供外部的存储扩展。
[0013]优选的，所述的5G模组采用RM500Q
‑
GL模块，与I.MX6ULL处理器的USB2.0控制器相连接，USB传输线USB_N和USB_P属于差分数据线，对其电路走线进行信号完整性分析以及阻抗匹配，PWR_OFF和RESET分别为5G模组的开关机和复位引脚，连接GPIO输出控制。
[0014]优选的，所述的数据交互模块采用以太网和Wi
‑
Fi设备组成局域网，I.MX6ULL内部集成MAC控制器，用以处理TCP/IP协议，并支持RMII接口。
[0015]优选的，所述的人机交互模块采用eLCDIF连接RGBLCD设备，USB串口通过CH340C芯片将两线串行信号转换为USB差分信号。
[0016]优选的，还包括电源管理和转换模块，为系统提供电源。
[0017]本专利技术优选技术方案中，将局域网采集到的数据，利用MPTCP协议聚合不同运营商的5G链路发送到云端，平台硬件分为核心板和底板，其中核心板是以I.MX6ULL处理器为核心，配备512MB的DDR3内存模块和512MB的Nand Flash存储模块；底板采用USB2.0接口连接5G通讯模组RM500Q
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GL；局域网分别使用RMII接口连接PHY组成以太网，SDIO接口连接Wi
‑
Fi模块；通过USB转串口作为平台终端，LCD作为系统应用界面显示设备；处理器MMD接口连接SD卡。
[0018]优选的，本专利技术设计系统的软件部分，移植U
‑
boot、MPTCP_Linux0.95、ubuntu
‑
base来建立符合目标处理器I.MX6ULL的运行环境，运用Linux系统的API接口和驱动框架来设计设备驱动文件，设计系统的可视化显示界面。
[0019]优选的，编写脚本文件，实现多路径传输的路由配置。
[0020]优选的，将驱动和应用界面加载进内核，编译移植的U
‑
boot、MPTCP_Linux0.95、ubuntu
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base文件，得到相应的镜像文件。
[0021]本专利技术的上述优选技术方案，软件是移植U
‑
boot、MPTCP
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Linux0.95和ubuntu
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base，编译出符合目标平台的引导程序、内核和根文件系统；根据板级硬件信息编写设备树信息；完成5G模组、以太网、Wi
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Fi、USB串口和LCD的设备驱动，以及系统应用界面的开发。最后将所有软件设计打包下载到系统平台上，使用两条5G链路进行数据传输，完成对系统的功能验证和性能测试。
[0022]优选的，SD卡分为三个主分区，分别存储引导程序、内核镜像、设备树文件以及根文件系统。
[0023]优选的，设置系统启动方式为SD卡启动，对5G模组进行拨号上网，通过路由器自动配置以太网和Wi
‑
Fi设备的IP地址，运行系统多路径传输的路由配置脚本。
[0024]优选的，搭建实验测试环境，在系统平台上，使用两条5G链路进行数据传输，对系统的功能进行验证，对系统双路径和单路径数据传输的吞吐量性能进行测试。
[0025]本专利技术实现了MPTCP和5G技术的融合，成功将不同运营商的5G通信链路聚合，解决了现有5G网络目前覆盖性能较差、上行速率受限以及基站分布不均匀，导致不能满足日益增长的高速通信和基于物联网的应用需求问题。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术基于5G的多路径数据传输系统拓扑结构图。
[0028]图2是多路径传输协议原理示意图。
[0029]图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于5G的多路径数据传输系统，其特征是包括如下模块：主控模块：控制整个系统的运行；5G模组：搭载至少两个5G模块，与主控模块进行通信，通过多路径传输控制协议，聚合多条5G链路，实现5G多路径数据的传输；数据交互模块：与外部设备构成局域网，并与主控模块进行通信，实现数据的采集；人机交互模块：与主控模块进行通信，实现系统的控制和交流。2.如权利要求1所述基于5G的多路径数据传输系统，其特征在于：所述的主控模块由I.MX6ULL搭载512MB的NAND FLASH和DDR3组成，DDR3为系统的运行提供内存空间，NAND FLASH提供外部的存储扩展。3.如权利要求2所述基于5G的多路径数据传输系统，其特征在于：所述的5G模组采用RM500Q
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GL模块，与I.MX6ULL处理器的USB2.0控制器相连接，USB传输线USB_N和USB_P属于差分数据线，对其电路走线进行信号完整性分析以及阻抗匹配，PWR_OFF和RESET分别为5G模组的开关机和复位引脚，连接GPIO输出控制。4.如权利要求3所述基于5G的多路径数据传输系统，其特征在于：所述的数据交互模块采用以太网和Wi
‑
Fi设备组成局域网，I.MX6ULL内部集成MAC控制器，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成群，韩彦超，徐伟强，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：