GB/T 28181联网系统通信协议结构和技术实现

简介: 在本文开头,我们先一起回顾下GB/T28181联网系统通信协议结构:联网系统在进行视音频传输及控制时应建立两个传输通道:会话通道和媒体流通道。• 会话通道用于在设备之间建立会话并传输系统控制命令;• 媒体流通道用于传输视音频数据,经过压缩编码的视音频流采用流媒体协议 RTP/RTCP传输。

技术回顾

在本文开头,我们先一起回顾下GB/T28181联网系统通信协议结构:


联网系统在进行视音频传输及控制时应建立两个传输通道:会话通道媒体流通道


  • 会话通道用于在设备之间建立会话并传输系统控制命令;
  • 媒体流通道用于传输视音频数据,经过压缩编码的视音频流采用流媒体协议 RTP/RTCP传输。


具体如下图

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我们先来看看会话初始协议


  • 安全注册、实时视音频点播、历史视音频的回放等应用的会话控制采用IETF RFC 3261规定的 Register、Invite等请求和响应方法实现;
  • 历史视音频回放控制采用SIP扩展协议IETF RFC 2976规定的INFO方法实现;
  • 前端设备控制、信息查询、报警事件通知和分发等应用的会话控制采用 SIP扩展协议IETF RFC 3428规定的Message方法实现;
  • SIP消息应支持基于UDP和 TCP的传输;
  • 互联的系统平台及设备不应向对方的SIP端口发送应用无关消息,避免应用无关消息占用系统平台及设备的SIP消息处理资源。


接下来是会话描述协议


联网系统有关设备之间会话建立过程的会话协商和媒体协商应采用IETF RFC 4566协议描述,主要内容包括会话描述、媒体信息描述、时间信息描述。


会话协商和媒体协商信息应采用SIP消息的消息体携带传输。


制描述协议


联网系统有关前端设备控制、报警信息、设备目录信息等控制命令应采用监控报警联网系统控制描述协议(MANSCDP)描述。


联网系统控制命令应采用SIP消息Message的消息体携带传输。


媒体回放控制协议


历史视音频的回放控制命令应采用监控报警联网系统实时流协议(MANSRTSP),实现设备在端到端之间对视音频流的正常播放、快速、暂停、停止、随机拖动播放等远程控制。


历史媒体的回放控制命令采用SIP消息Info的消息体携带传输。


由于我们主要侧重于GB/T 28181音视频实时数据接入,这块未做实现,有相关需求的开发者,参考对应的spec章节即可。


媒体传输和媒体编解码协议


  • 媒体流在联网系统IP网络上传输时应支持 RTP传输,媒体流发送源端应支持控制媒体流发送峰值功能;
  • RTP的负载应采用如下两种格式之一:基于 PS封装的视音频数据或视音频基本流数据;
  • 媒体流的传输应采用IETF RFC 3550规定的 RTP协议,提供实时数据传输中的时间戳信息及各数据流的同步;应采用IETFRFC3550规定的RTCP协议,为按序传输数据包提供可靠保证,提供流量控制和拥塞控制。

技术实现

下面以Android平台GB/T 28181设备接入实现为例,大概介绍下相关的参数配置和设计细节:


先说参数配置,除了常规的链接sip server基础配置外,我们根据规范要求,添加了注册有效期、心跳间隔、心跳间隔失败次数、信令传输协议等配置:

/*** GB28181 相关参数,可以修改相关参数后测试 ***/
    GBSIPAgent     gb28181_agent_             = null;
    private int    gb28181_sip_local_port_    = 12070;
    private String gb28181_sip_server_id_     = "34020000002000000001";
    private String gb28181_sip_domain_        = "3402000000";
    private String gb28181_sip_server_addr_   = "192.168.0.105";
    private int    gb28181_sip_server_port_   = 15060;
    private String gb28181_sip_user_agent_filed_  = "NT GB28181 User Agent V1.2";
    private String gb28181_sip_username_   = "31011500991320000069";
    private String gb28181_sip_password_   = "12345678";
    private int gb28181_reg_expired_           = 3600; // 注册有效期时间最小3600秒
    private int gb28181_heartbeat_interval_    = 20; // 心跳间隔GB28181默认是60, 目前调整到20秒
    private int gb28181_heartbeat_count_       = 3; // 心跳间隔3次失败,表示和服务器断开了
    private int gb28181_sip_trans_protocol_    = 0; // 0表示信令用UDP传输, 1表示信令用TCP传输
    private long gb28181_rtp_sender_handle_ = 0;
    private int  gb28181_rtp_payload_type_  = 96;
    private long player_handle_ = 0;
    private long rtp_receiver_handle_ = 0;
    private AtomicLong last_received_audio_data_time_ = new AtomicLong(0);
    /*** GB28181 相关参数,可以修改相关参数后测试 ***/

为了测试方便,我们在界面加了个启动/停止GB28181的按钮:

/*
 * Github: https://github.com/daniulive/SmarterStreaming
 */
class ButtonGB28181AgentListener implements OnClickListener {
  public void onClick(View v) {
    stopAudioPlayer();
    destoryRTPReceiver();
    gb_broadcast_source_id_ = null;
    gb_broadcast_target_id_ = null;
    btnGB28181AudioBroadcast.setText("GB28181语音广播");
    btnGB28181AudioBroadcast.setEnabled(false);
    stopGB28181Stream();
    destoryRTPSender();
    if (null == gb28181_agent_ ) {
      if( !initGB28181Agent() )
        return;
    }
    if (gb28181_agent_.isRunning()) {
      gb28181_agent_.terminateAllPlays(true);// 目前测试下来,发送BYE之后,有些服务器会立即发送INVITE,是否发送BYE根据实际情况看
      gb28181_agent_.stop();
      btnGB28181Agent.setText("启动GB28181");
    }
    else {
      if ( gb28181_agent_.start() ) {
        btnGB28181Agent.setText("停止GB28181");
      }
    }
  }
}

其中,initGB2818Agent()主要是基础参数设置,对应的实现如下:

private boolean initGB28181Agent() {
  if ( gb28181_agent_ != null )
    return  true;
  getLocation(context_);
  String local_ip_addr = IPAddrUtils.getIpAddress(context_);
  Log.i(TAG, "initGB28181Agent local ip addr: " + local_ip_addr);
  if ( local_ip_addr == null || local_ip_addr.isEmpty() ) {
    Log.e(TAG, "initGB28181Agent local ip is empty");
    return  false;
  }
  gb28181_agent_ = GBSIPAgentFactory.getInstance().create();
  if ( gb28181_agent_ == null ) {
    Log.e(TAG, "initGB28181Agent create agent failed");
    return false;
  }
  gb28181_agent_.addListener(this);
  // 必填信息
  gb28181_agent_.setLocalAddressInfo(local_ip_addr, gb28181_sip_local_port_);
  gb28181_agent_.setServerParameter(gb28181_sip_server_addr_, gb28181_sip_server_port_, gb28181_sip_server_id_, gb28181_sip_domain_);
  gb28181_agent_.setUserInfo(gb28181_sip_username_, gb28181_sip_password_);
  // 可选参数
  gb28181_agent_.setUserAgent(gb28181_sip_user_agent_filed_);
  gb28181_agent_.setTransportProtocol(gb28181_sip_trans_protocol_==0?"UDP":"TCP");
  // GB28181配置
  gb28181_agent_.config(gb28181_reg_expired_, gb28181_heartbeat_interval_, gb28181_heartbeat_count_);
  com.gb28181.ntsignalling.Device gb_device = new com.gb28181.ntsignalling.Device("34020000001380000001", "安卓测试设备", Build.MANUFACTURER, Build.MODEL,
                                                                                  "宇宙","火星1","火星", true);
  if (mLongitude != null && mLatitude != null) {
    com.gb28181.ntsignalling.DevicePosition device_pos = new com.gb28181.ntsignalling.DevicePosition();
    device_pos.setTime(mLocationTime);
    device_pos.setLongitude(mLongitude);
    device_pos.setLatitude(mLatitude);
    gb_device.setPosition(device_pos);
    gb_device.setSupportMobilePosition(true); // 设置支持移动位置上报
  }
  gb28181_agent_.addDevice(gb_device);
  if (!gb28181_agent_.initialize()) {
    gb28181_agent_ = null;
    Log.e(TAG, "initGB28181Agent gb28181_agent_.initialize failed.");
    return  false;
  }
  return true;
}

参数设定后,开始发送Regiter到平台端,Android设备端,针对Register的处理如下:

@Override
public void ntsRegisterOK(String dateString) {
  Log.i(TAG, "ntsRegisterOK Date: " + (dateString!= null? dateString : ""));
}
@Override
public void ntsRegisterTimeout() {
  Log.e(TAG, "ntsRegisterTimeout");
}
@Override
public void ntsRegisterTransportError(String errorInfo) {
  Log.e(TAG, "ntsRegisterTransportError error:" + (errorInfo != null?errorInfo :""));
}

Catalog不再赘述,我们看看Inite处理:

@Override
public void ntsOnInvitePlay(String deviceId, PlaySessionDescription session_des) {
  handler_.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      MediaSessionDescription video_des = session_des_.getVideoDescription();
      SDPRtpMapAttribute ps_rtpmap_attr = video_des.getPSRtpMapAttribute();
      Log.i(TAG,"ntsInviteReceived, device_id:" +device_id_+", is_tcp:" + video_des.isRTPOverTCP()
            + " rtp_port:" + video_des.getPort() + " ssrc:" + video_des.getSSRC()
            + " address_type:" + video_des.getAddressType() + " address:" + video_des.getAddress());
      // 可以先给信令服务器发送临时振铃响应
      //sip_stack_android.respondPlayInvite(180, device_id_);
      long rtp_sender_handle = libPublisher.CreateRTPSender(0);
      if ( rtp_sender_handle == 0 ) {
        gb28181_agent_.respondPlayInvite(488, device_id_);
        Log.i(TAG, "ntsInviteReceived CreateRTPSender failed, response 488, device_id:" + device_id_);
        return;
      }
      gb28181_rtp_payload_type_ = ps_rtpmap_attr.getPayloadType();
      libPublisher.SetRTPSenderTransportProtocol(rtp_sender_handle, video_des.isRTPOverUDP()?0:1);
      libPublisher.SetRTPSenderIPAddressType(rtp_sender_handle, video_des.isIPv4()?0:1);
      libPublisher.SetRTPSenderLocalPort(rtp_sender_handle, 0);
      libPublisher.SetRTPSenderSSRC(rtp_sender_handle, video_des.getSSRC());
      libPublisher.SetRTPSenderSocketSendBuffer(rtp_sender_handle, 2*1024*1024); // 设置到2M
      libPublisher.SetRTPSenderClockRate(rtp_sender_handle, ps_rtpmap_attr.getClockRate());
      libPublisher.SetRTPSenderDestination(rtp_sender_handle, video_des.getAddress(), video_des.getPort());
      if ( libPublisher.InitRTPSender(rtp_sender_handle) != 0 ) {
        gb28181_agent_.respondPlayInvite(488, device_id_);
        libPublisher.DestoryRTPSender(rtp_sender_handle);
        return;
      }
      int local_port = libPublisher.GetRTPSenderLocalPort(rtp_sender_handle);
      if (local_port == 0) {
        gb28181_agent_.respondPlayInvite(488, device_id_);
        libPublisher.DestoryRTPSender(rtp_sender_handle);
        return;
      }
      Log.i(TAG,"get local_port:" + local_port);
      String local_ip_addr = IPAddrUtils.getIpAddress(context_);
      gb28181_agent_.respondPlayInviteOK(device_id_,local_ip_addr, local_port);
      gb28181_rtp_sender_handle_ = rtp_sender_handle;
    }
    private String device_id_;
    private PlaySessionDescription session_des_;
    public Runnable set(String device_id, PlaySessionDescription session_des) {
      this.device_id_ = device_id;
      this.session_des_ = session_des;
      return this;
    }
  }.set(deviceId, session_des),0);
}

Ack后,开始发送打包后的ps数据:

@Override
public void ntsOnAckPlay(String deviceId) {
  handler_.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      Log.i(TAG,"ntsOnACKPlay, device_id:" +device_id_);
      if (!isRecording && !isRTSPPublisherRunning && !isPushingRtmp) {
        InitAndSetConfig();
      }
      libPublisher.SetGB28181RTPSender(publisherHandle, gb28181_rtp_sender_handle_, gb28181_rtp_payload_type_);
      int startRet = libPublisher.StartGB28181MediaStream(publisherHandle);
      if (startRet != 0) {
        if (!isRecording && !isRTSPPublisherRunning && !isPushingRtmp ) {
          if (publisherHandle != 0) {
            libPublisher.SmartPublisherClose(publisherHandle);
            publisherHandle = 0;
          }
        }
        destoryRTPSender();
        Log.e(TAG, "Failed to start GB28181 service..");
        return;
      }
      if (!isRecording && !isRTSPPublisherRunning && !isPushingRtmp) {
        if (pushType == 0 || pushType == 1) {
          CheckInitAudioRecorder();    //enable pure video publisher..
        }
      }
      startLayerPostThread();
      isGB28181StreamRunning = true;
    }
    private String device_id_;
    public Runnable set(String device_id) {
      this.device_id_ = device_id;
      return this;
    }
  }.set(deviceId),0);
}

再看看位置订阅处理:

@Override
    public void ntsOnDevicePositionRequest(String deviceId, int interval) {
        handler_.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                getLocation(context_);
                Log.v(TAG, "ntsOnDevicePositionRequest, deviceId:" + this.device_id_ + ", Longitude:" + mLongitude
                        + ", Latitude:" + mLatitude + ", Time:" + mLocationTime);
                if (mLongitude != null && mLatitude != null) {
                    com.gb28181.ntsignalling.DevicePosition device_pos = new com.gb28181.ntsignalling.DevicePosition();
                    device_pos.setTime(mLocationTime);
                    device_pos.setLongitude(mLongitude);
                    device_pos.setLatitude(mLatitude);
                    if (gb28181_agent_ != null ) {
                        gb28181_agent_.updateDevicePosition(device_id_, device_pos);
                    }
                }
            }
            private String device_id_;
            private int interval_;
            public Runnable set(String device_id, int interval) {
                this.device_id_ = device_id;
                this.interval_ = interval;
                return this;
            }
        }.set(deviceId, interval),0);
    }

语音广播和语音对讲处理:

@Override
public void ntsOnNotifyBroadcastCommand(String fromUserName, String fromUserNameAtDomain, String sn, String sourceID, String targetID) {
  handler_.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      Log.i(TAG, "ntsOnNotifyBroadcastCommand, fromUserName:"+ from_user_name_ + ", fromUserNameAtDomain:"+ from_user_name_at_domain_
            + ", SN:" + sn_ + ", sourceID:" + source_id_ + ", targetID:" + target_id_);
      if (gb28181_agent_ != null ) {
        gb28181_agent_.respondBroadcastCommand(from_user_name_, from_user_name_at_domain_,sn_,source_id_, target_id_, true);
        btnGB28181AudioBroadcast.setText("收到GB28181语音广播通知");
      }
    }
    private String from_user_name_;
    private String from_user_name_at_domain_;
    private String sn_;
    private String source_id_;
    private String target_id_;
    public Runnable set(String from_user_name, String from_user_name_at_domain, String sn, String source_id, String target_id) {
      this.from_user_name_ = from_user_name;
      this.from_user_name_at_domain_ = from_user_name_at_domain;
      this.sn_ = sn;
      this.source_id_ = source_id;
      this.target_id_ = target_id;
      return this;
    }
  }.set(fromUserName, fromUserNameAtDomain, sn, sourceID, targetID),0);
}
@Override
public void ntsOnAudioBroadcast(String commandFromUserName, String commandFromUserNameAtDomain, String sourceID, String targetID) {
  handler_.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      Log.i(TAG, "ntsOnAudioBroadcastPlay, fromFromUserName:" + command_from_user_name_
            + " FromUserNameAtDomain:" + command_from_user_name_at_domain_
            + " sourceID:" + source_id_ + ", targetID:" + target_id_);
      stopAudioPlayer();
      destoryRTPReceiver();
      if (gb28181_agent_ != null ) {
        String local_ip_addr = IPAddrUtils.getIpAddress(context_);
        boolean is_tcp = true; // 考虑到跨网段, 默认用TCP传输rtp包
        rtp_receiver_handle_ = lib_player_.CreateRTPReceiver(0);
        if (rtp_receiver_handle_ != 0 ) {
          lib_player_.SetRTPReceiverTransportProtocol(rtp_receiver_handle_, is_tcp?1:0);
          lib_player_.SetRTPReceiverIPAddressType(rtp_receiver_handle_, 0);
          if (0 == lib_player_.CreateRTPReceiverSession(rtp_receiver_handle_, 0) ) {
            int local_port = lib_player_.GetRTPReceiverLocalPort(rtp_receiver_handle_);
            boolean ret = gb28181_agent_.inviteAudioBroadcast(command_from_user_name_,command_from_user_name_at_domain_,
                                                              source_id_, target_id_, "IP4", local_ip_addr, local_port, is_tcp?"TCP/RTP/AVP":"RTP/AVP");
            if (!ret ) {
              destoryRTPReceiver();
              btnGB28181AudioBroadcast.setText("GB28181语音广播");
            }
            else {
              btnGB28181AudioBroadcast.setText("GB28181语音广播呼叫中");
            }
          } else {
            destoryRTPReceiver();
            btnGB28181AudioBroadcast.setText("GB28181语音广播");
          }
        }
      }
    }
    private String command_from_user_name_;
    private String command_from_user_name_at_domain_;
    private String source_id_;
    private String target_id_;
    public Runnable set(String command_from_user_name, String command_from_user_name_at_domain, String source_id, String target_id) {
      this.command_from_user_name_ = command_from_user_name;
      this.command_from_user_name_at_domain_ = command_from_user_name_at_domain;
      this.source_id_ = source_id;
      this.target_id_ = target_id;
      return this;
    }
  }.set(commandFromUserName, commandFromUserNameAtDomain, sourceID, targetID),0);
}

Bye处理如下:

@Override
public void ntsOnByePlay(String deviceId) {
  handler_.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      Log.i(TAG, "ntsOnByePlay, stop GB28181 media stream, deviceId=" + device_id_);
      stopGB28181Stream();
      destoryRTPSender();
    }
    private String device_id_;
    public Runnable set(String device_id) {
      this.device_id_ = device_id;
      return this;
    }
  }.set(deviceId),0);
}

考虑到篇幅有限,上面仅展示基础的处理,如各种异常情况处理等,可单独沟通我,获取相关demo。


总的来说,GB/T 28181接入,资料相对全面,但是好多都是基于demo的验证,经不住推敲,如果要产品化,开发者还需要很长的路要走。

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在 NR 中,小区搜索主要基于对下行同步信道及信号的检测来完成。终端通过小区搜索过程获得小区 ID、频率同步(载波频率)、下行时间同步(包括无线帧定时、半帧定时,时隙定时及符号定时)。具体来看,整个小区搜索过程又包括主同步信号搜索、辅同步信号检测及物理广播信道检测三部分。
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算法 大数据 5G
物理架构和5G部署 | 《5G移动无线通信技术》之十三
本节介绍了5G 的物理架构和5G是如何部署的。
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带你读《射频集成电路及系统设计》之三:射频二端口网络
本书针对射频集成电路和系统设计的核心问题,提供理论与实践与现实世界的应用实例,还提供了实用的设计指导,涵盖各种拓扑结构设计。主要包括射频组件、信号和系统、两个端口、噪声、失真、低噪声放大器、混频器、振荡器、功率放大器和收发器架构。为学生提供在射频集成电路和系统设计中未来的职业所需的背景知识和实用工具。适合电子工程、通信工程、自动化等专业的高年级本科或研究生教材。

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