4G圖傳到國標平臺卡頓問題現(xiàn)場診斷

一、問題描述

頭盔記錄儀通過移動的4G物聯(lián)網(wǎng)卡走國標28181接入消防總隊國標大平臺，分辨率640*480，標準輸出碼率680kbps，經(jīng)過手邊4臺設(shè)備，反復(fù)多次測試，發(fā)現(xiàn)接入平臺后，調(diào)取實時視頻，有較為頻繁的卡頓現(xiàn)象，大約5~8秒左右就會有卡頓，然后可迅速恢復(fù)。

Y工反饋說，如果給設(shè)備安裝聯(lián)通SIM卡，則傳輸流暢沒問題。

天眼攝像頭

天眼

天眼攝像頭

二、測試診斷過程記錄

1、初始懷疑是設(shè)備內(nèi)部4G天線的問題，這個設(shè)備的4G天線優(yōu)先支持LTE FDD的頻率，這個是聯(lián)通和電信采用的國際通用的LTE制式，因此，聯(lián)通效果較好，可以理解；因此，我們從工廠緊急郵寄了針對移動TDD頻率的4G天線，配合上次郵寄過來的BX810內(nèi)部裸板進行測試，

天眼

天眼

但發(fā)現(xiàn)更換了天線后，實時圖傳基本沒有改善。

因此，我們想到需要對4G無線鏈路進行詳細的診斷，而不再去懷疑軟件協(xié)議優(yōu)化的問題，因為用手機安裝設(shè)備模擬器APP-MPU，走WIFI圖傳是不卡頓的。

為此，我們采用了國際通用的網(wǎng)絡(luò)鏈路診斷工具iperf3進行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量QoS診斷。

在BX810主板上測試，

更換天線后的表現(xiàn)，基本差不多。

懷疑是設(shè)備里面的移動4G物聯(lián)網(wǎng)卡的問題，為此我們把楊工的移動手機卡拔下來，插入這個BX810主板內(nèi)，用iperf測試，發(fā)現(xiàn)上行速率依然差不多，在300~500kbps之間波動。

至此，我們非常困惑，設(shè)備上的移動4G無線網(wǎng)絡(luò)上線速率如此之低，完全無法提供視頻640*480所需的680kbps所需的帶寬。

突然想到，如果懷疑移動4G網(wǎng)絡(luò)的話，那就應(yīng)該用一臺移動的手機來做對比，剛好我手邊有一部手機內(nèi)置了移動的4G卡，為此立即在這個移動卡的安卓手機里面安裝ipef APP，進行測試，結(jié)果如下：

結(jié)果讓人瞠目結(jié)舌，手機移動4G上行速率居然也只有373kbps，這樣的網(wǎng)絡(luò)根本無法傳輸實時的視頻流。

2、再結(jié)合Y工反饋的記錄，以前用聯(lián)通卡裝入設(shè)備，實時圖傳是不卡頓的，那基本可確認聯(lián)通的4G網(wǎng)絡(luò)上行速率是OK的，可以滿足視頻實時圖傳的帶寬需求，建議楊工 有空可找一張聯(lián)通的4G卡，裝入設(shè)備里面用iperf測試下上行速率，跟移動的做一個對比。

3、關(guān)于?？?G IPCam網(wǎng)絡(luò)攝像頭不卡頓的問題

海康的4G網(wǎng)絡(luò)攝像頭，采用了海思等專業(yè)的視頻編碼處理器芯片，嵌入式LINUX系統(tǒng)，其視頻壓縮率要比我們基于MTK芯片的安卓系統(tǒng)的頭盔攝像頭高很多，接近10倍，典型數(shù)值，在720P的視頻分辨率下，?？禂z像頭的輸出碼率大約在200kbps左右，靜止畫面下可到70kbps，而我們的頭盔攝像頭則需要1.5~2Mbps的碼率，對網(wǎng)絡(luò)實時圖傳是巨大的壓力，對4G網(wǎng)絡(luò)要求很高；這也是為何在同樣惡劣的移動4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，?？?G IPC表現(xiàn)尚可，而我們的頭盔記錄儀就會卡頓的原因。

三、初步診斷結(jié)論

綜上，初步的結(jié)論就是移動的4G網(wǎng)絡(luò)上行速率嚴重不足，在300~500kbps之間波動，無法滿足視頻實時圖傳最低的680kbps帶寬需求。

我們給出一個正常的移動4G網(wǎng)絡(luò)上行速率的參考以作對比，

四、解決方案

1）請移動的網(wǎng)絡(luò)工程師來調(diào)優(yōu)一下基站的網(wǎng)絡(luò)上行；

2）或者更換聯(lián)通的4G流量卡；

3）一個新的軟件思路：由于國標GB28181本質(zhì)是針對有線網(wǎng)絡(luò)攝像頭互通而約定的一個國家標準，他只是針對不丟包的有線網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的，壓根沒有針對無線信道大量丟包的場景設(shè)計，例如丟包重傳機制，所以，國標GB28181針對4G/5G無線信道有著天生的固有頑疾，即4G信號和網(wǎng)絡(luò)都好的時候，沒有丟包，一切都好；一旦網(wǎng)絡(luò)波動、丟包，就會出現(xiàn)花屏、卡頓等問題，這個其實是無解的。

smarteye平臺是一套針對無線丟包信道的高度優(yōu)化的私有協(xié)議平臺，相比GB28181，私有協(xié)議平臺圖傳效果更佳，功能更豐富，典型的例如，將對講機-公網(wǎng)對講PoC的功能融合進來，這個就是國標所沒有的功能。

此外，國標UDP模式，沒有針對丟包的處理，容易引發(fā)花屏，而2016增加的TCP模式，又會在網(wǎng)絡(luò)惡化的時候，出現(xiàn)長時間的卡頓，因為TCP因為鏈接瞬斷引發(fā)的超時等待最長要到接近30s，因此，國標28181針對無線丟包信道有著天生的缺陷，永遠也無法像私有協(xié)議一樣做到盡善盡美。

另外，根據(jù)我們工程師的實際測試，即使設(shè)備現(xiàn)場移動4G網(wǎng)絡(luò)比較差，如果設(shè)備走私有協(xié)議與我們的私有協(xié)議平臺smarteye進行通信的話，在480P下表現(xiàn)要比國標好很多，卡頓的情況要少很多，因此我建議這樣的一個新的思路：

即，

在消防總隊的服務(wù)器上，也同時安裝一個smarteye server，smarteye軟件開銷很低，自我約束，且僅消耗5個端口，不會對原有平臺構(gòu)成影響和沖突；

600臺設(shè)備全部走私有協(xié)議接入smarteye平臺，然后smarteye server轉(zhuǎn)碼輸出GB28181，以下級平臺的方式向上級聯(lián)接入總隊國標平臺，一次性將600臺設(shè)備推送到總隊平臺，這樣經(jīng)過中間私有協(xié)議的一次中轉(zhuǎn)，應(yīng)該可以比較理想的解決圖傳卡頓的問題。

融合通信~可視指揮調(diào)度平臺VMS/smarteye系統(tǒng)功能

1. 集成了視頻監(jiān)控典型的常用功能，包括錄像（本地錄像、云端錄像（錄像計劃、下載計劃-無線導出）、遠程檢索回放）、實時預(yù)覽（PTZ云臺操控、輪播、多屏操控等）、地圖-軌跡回放、語音對講-集群通話-PTT公網(wǎng)對講-廣播喊話、照片抓拍-上傳-檢索瀏覽、報警聯(lián)動（SoS一鍵推流等）、AI算法集成等；

2. 高度優(yōu)化的窄帶弱網(wǎng)圖傳協(xié)議算法，可輕松應(yīng)對各種無線、有線網(wǎng)絡(luò)，從實時性、流暢性等均優(yōu)于國標GB28181-2011/2016；

3. 支持行業(yè)主流的4G/5G執(zhí)法記錄儀、對講機、布控球、無人機圖傳、車載監(jiān)控/車載DVR/NVR、固定點監(jiān)控攝像頭（IPC/NVR）等不同廠商的設(shè)備融合互通、將語音調(diào)度、視頻融合、GIS一張圖事故/應(yīng)急/災(zāi)害現(xiàn)場指揮系統(tǒng)調(diào)度等融為一體，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度、部門聯(lián)動、資源共享、快速響應(yīng)、高效處置，提高多部門聯(lián)合協(xié)調(diào)行動能力；參加下圖3、圖9；

4. 支持所有主流的視頻流媒體協(xié)議輸入、輸出，平臺核心是私有smarteye協(xié)議，但也同時支持各種第三方網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)備接入以及協(xié)議的轉(zhuǎn)換輸出，包括國標GB28181、GA/T1400、RTSP、RTMP、交通部部標JT808/JT1078、標準SIP，海康螢石云、eHome/ISUP等；可支持各類標準SIP的設(shè)備接入，可支持VoIP、語音網(wǎng)關(guān)/PBX等，可實現(xiàn)模擬對講機、數(shù)字對講機（DMR等）與公網(wǎng)對講、執(zhí)法記錄儀、智能安全帽等設(shè)備的互通對講，實現(xiàn)寬窄融合，公專對講融合，參加下圖1；

5. 高擴展性：單臺服務(wù)器可支持8000路設(shè)備接入，8000個客戶端登錄，1024路視頻并發(fā)；通過服務(wù)器級聯(lián)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的任意擴容，構(gòu)建百萬級可運營的視頻信息綜合服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)平臺；可擴展支持服務(wù)器主從熱備份（Linux/UNIX/信創(chuàng)）；

6. 開放性，提供豐富的C/S SDK，B/S WEB SDK（標準restful接口）實現(xiàn)與原有行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速融合，使得客戶可以堆積木的方式快速搭建自己行業(yè)的客戶端軟件，實現(xiàn)業(yè)務(wù)+移動視頻的完整系統(tǒng)；并支持各種語言，可快捷嵌入各類行業(yè)軟件平臺，例如電力、公交系統(tǒng)等；支持以插件/組件形式快捷定制各類行業(yè)業(yè)務(wù)；參加下圖4；

7. 支持單點登錄（LDAP等），可快速與第三方平臺融合對接；

8. 軟件平臺100%中性，且高度可定制化； 部署簡單、靈活、快速，可在公網(wǎng)、專網(wǎng)、局域網(wǎng)內(nèi)任意架設(shè)實施；server可部署在WINDOWS、LINUX/UNIX/信創(chuàng)系統(tǒng)、安卓手機系統(tǒng)上；

9. 兼容性，多廠家視頻融合平臺，可兼容?？?宇視等固定點攝像頭接入，通過國標GB28181實現(xiàn)多廠家設(shè)備的融合互通，實現(xiàn)移動與固定點監(jiān)控的融合，可融合視頻會議平臺和終端，可接入所有CMSV6/7， CR8平臺和設(shè)備，可通過GB28181實現(xiàn)與?？?、宇視等國標平臺的對接，可通過轉(zhuǎn)碼輸出RTSP/ONVIF等流媒體與海康、依圖等人臉識別后臺系統(tǒng)對接，與國際流行的milestone平臺無縫對接；可做國標28181主平臺，亦可以下級平臺的方式級聯(lián)接上上級國標大平臺；

10. 安全性，五級用戶權(quán)限設(shè)計，充分保證系統(tǒng)訪問安全無虞；支持對設(shè)備和用戶的區(qū)域劃分，分級管理；支持多服務(wù)器級聯(lián)；

11. 支持本地視頻加密和空中信道加密，參見圖10，支撐客戶端U盾硬件加密；

12. 極低的系統(tǒng)開銷，極少的端口需求，整個系統(tǒng)僅需6個端口即可，相比其它廠家平臺動輒幾十幾百上千的端口需求，smarteye系統(tǒng)極簡的端口消耗源自十多年代碼精雕細琢反復(fù)優(yōu)化，可方便的穿過邊界/網(wǎng)閘設(shè)備進入內(nèi)網(wǎng)；

13. 同時支持C/S客戶端和WEB瀏覽器B/S軟件，安卓和 IOS 手機客戶端，支持基于HTML5的視音頻流媒體的chrome訪問方式；

14. 支持設(shè)備的遠程管理、固件升級、配置、診斷；所有軟件模塊均可在線診斷、在線升級；

15. 支持電子地圖（baidu/google/高德/奧維地圖等）、實時多設(shè)備軌跡和多設(shè)備歷史軌跡回放以及地圖標記、工點位置標注線路/CAD導入，支持離線地圖，支持archGIS等靜態(tài)地圖，支持高精度地圖；支持藍牙信標和WIFI、及UWB的室內(nèi)定位系統(tǒng)；支持RTK等室外高精度定位系統(tǒng)，支持室內(nèi)高精度地圖與室外公網(wǎng)地圖的動態(tài)切換；

16. 單個客戶端可支持同時打開不少于50路設(shè)備的視頻；參加下圖5；

17. 可支持設(shè)備間雙向視頻，遠程協(xié)助，分享位置-導航-快速支援；可快速為客戶定制屬于自己的視頻會議系統(tǒng)；

18. 多樣的錄像機制，包括手工上傳、自動上傳、自動錄像、錄像計劃等，滿足不同的應(yīng)用場景；可從移動設(shè)備及服務(wù)器上遠程檢索歷史錄像文件，并可遠程在線實時回放；可遠程遙控設(shè)備錄像或拍照并自動上傳平臺供遠程檢索播放，支持OSS存儲，參加下圖6；

19. 可擴展人臉比對、車牌識別及其它各種行業(yè)定制的AI視頻智能識別算法； 參見圖8

20. 全面支持信創(chuàng)系統(tǒng)，支持國產(chǎn)操作系統(tǒng)，麒麟等，以及國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫；

21. 擴展支持人員考勤（類似釘釘或人臉）、工單派單、巡檢系統(tǒng)等行業(yè)拓展定制功能；

AIoT萬物智聯(lián)，智能安全帽生產(chǎn)廠家，執(zhí)法記錄儀生產(chǎn)廠家，為大型國企央企提供移動視頻類產(chǎn)品的ODM/OEM服務(wù)，單北斗定位智能安全帽、智能頭盔、頭盔記錄儀、獨立北斗定位執(zhí)法記錄儀、智能視頻分析/邊緣計算AI盒子、車載視頻監(jiān)控/車載DVR/NVR、布控球、智能眼鏡、智能手電、智能電子工牌、無人機4G補傳系統(tǒng)等統(tǒng)一接入大型統(tǒng)一視頻平臺~融合通信可視指揮調(diào)度平臺VMS/smarteye 。