4G圖傳到國標平臺卡頓問題現場診斷

一、問題描述

頭盔記錄儀通過移動的4G物聯網卡走國標28181接入消防總隊國標大平臺，分辨率640*480，標準輸出碼率680kbps，經過手邊4臺設備，反復多次測試，發現接入平臺后，調取實時視頻，有較為頻繁的卡頓現象，大約5~8秒左右就會有卡頓，然后可迅速恢復。

Y工反饋說，如果給設備安裝聯通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、初始懷疑是設備內部4G天線的問題，這個設備的4G天線優先支持LTE FDD的頻率，這個是聯通和電信采用的國際通用的LTE制式，因此，聯通效果較好，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內部裸板進行測試，

天眼

天眼

但發現更換了天線后，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議優化的問題，因為用手機安裝設備模擬器APP-MPU，走WIFI圖傳是不卡頓的。

為此，我們采用了國際通用的網絡鏈路診斷工具iperf3進行網絡質量QoS診斷。

在BX810主板上測試，

更換天線后的表現，基本差不多。

懷疑是設備里面的移動4G物聯網卡的問題，為此我們把楊工的移動手機卡拔下來，插入這個BX810主板內，用iperf測試，發現上行速率依然差不多，在300~500kbps之間波動。

至此，我們非常困惑，設備上的移動4G無線網絡上線速率如此之低，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網絡的話，那就應該用一臺移動的手機來做對比，剛好我手邊有一部手機內置了移動的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，結果如下：

結果讓人瞠目結舌，手機移動4G上行速率居然也只有373kbps，這樣的網絡根本無法傳輸實時的視頻流。

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

3、關于海康4G IPCam網絡攝像頭不卡頓的問題

海康的4G網絡攝像頭，采用了海思等專業的視頻編碼處理器芯片，嵌入式LINUX系統，其視頻壓縮率要比我們基于MTK芯片的安卓系統的頭盔攝像頭高很多，接近10倍，典型數值，在720P的視頻分辨率下，海康攝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，對網絡實時圖傳是巨大的壓力，對4G網絡要求很高；這也是為何在同樣惡劣的移動4G網絡環境下，海康4G IPC表現尚可，而我們的頭盔記錄儀就會卡頓的原因。

三、初步診斷結論

綜上，初步的結論就是移動的4G網絡上行速率嚴重不足，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網絡上行速率的參考以作對比，

四、解決方案

1）請移動的網絡工程師來調優一下基站的網絡上行；

2）或者更換聯通的4G流量卡；

3）一個新的軟件思路：由于國標GB28181本質是針對有線網絡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絡而設計的，壓根沒有針對無線信道大量丟包的場景設計，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信號和網絡都好的時候，沒有丟包，一切都好；一旦網絡波動、丟包，就會出現花屏、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化的私有協議平臺，相比GB28181，私有協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，容易引發花屏，而2016增加的TCP模式，又會在網絡惡化的時候，出現長時間的卡頓，因為TCP因為鏈接瞬斷引發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議一樣做到盡善盡美。

另外，根據我們工程師的實際測試，即使設備現場移動4G網絡比較差，如果設備走私有協議與我們的私有協議平臺smarteye進行通信的話，在480P下表現要比國標好很多，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，不會對原有平臺構成影響和沖突；

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

融合通信~可視指揮調度平臺VMS/smarteye系統功能

1. 集成了視頻監控典型的常用功能，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公網對講-廣播喊話、照片抓拍-上傳-檢索瀏覽、報警聯動（SoS一鍵推流等）、AI算法集成等；

2. 高度優化的窄帶弱網圖傳協議算法，可輕松應對各種無線、有線網絡，從實時性、流暢性等均優于國標GB28181-2011/2016；

3. 支持行業主流的4G/5G執法記錄儀、對講機、布控球、無人機圖傳、車載監控/車載DVR/NVR、固定點監控攝像頭（IPC/NVR）等不同廠商的設備融合互通、將語音調度、視頻融合、GIS一張圖事故/應急/災害現場指揮系統調度等融為一體，實現統一調度、部門聯動、資源共享、快速響應、高效處置，提高多部門聯合協調行動能力；參加下圖3、圖9；

4. 支持所有主流的視頻流媒體協議輸入、輸出，平臺核心是私有smarteye協議，但也同時支持各種第三方網絡協議設備接入以及協議的轉換輸出，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的設備接入，可支持VoIP、語音網關/PBX等，可實現模擬對講機、數字對講機（DMR等）與公網對講、執法記錄儀、智能安全帽等設備的互通對講，實現寬窄融合，公專對講融合，參加下圖1；

5. 高擴展性：單臺服務器可支持8000路設備接入，8000個客戶端登錄，1024路視頻并發；通過服務器級聯，可實現系統的任意擴容，構建百萬級可運營的視頻信息綜合服務器網絡平臺；可擴展支持服務器主從熱備份（Linux/UNIX/信創）；

6. 開放性，提供豐富的C/S SDK，B/S WEB SDK（標準restful接口）實現與原有行業業務系統的快速融合，使得客戶可以堆積木的方式快速搭建自己行業的客戶端軟件，實現業務+移動視頻的完整系統；并支持各種語言，可快捷嵌入各類行業軟件平臺，例如電力、公交系統等；支持以插件/組件形式快捷定制各類行業業務；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、專網、局域網內任意架設實施；server可部署在WINDOWS、LINUX/UNIX/信創系統、安卓手機系統上；

9. 兼容性，多廠家視頻融合平臺，可兼容海康-宇視等固定點攝像頭接入，通過國標GB28181實現多廠家設備的融合互通，實現移動與固定點監控的融合，可融合視頻會議平臺和終端，可接入所有CMSV6/7， CR8平臺和設備，可通過GB28181實現與海康、宇視等國標平臺的對接，可通過轉碼輸出RTSP/ONVIF等流媒體與海康、依圖等人臉識別后臺系統對接，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接上上級國標大平臺；

10. 安全性，五級用戶權限設計，充分保證系統訪問安全無虞；支持對設備和用戶的區域劃分，分級管理；支持多服務器級聯；

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. 極低的系統開銷，極少的端口需求，整個系統僅需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系統極簡的端口消耗源自十多年代碼精雕細琢反復優化，可方便的穿過邊界/網閘設備進入內網；

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）、實時多設備軌跡和多設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等靜態地圖，支持高精度地圖；支持藍牙信標和WIFI、及UWB的室內定位系統；支持RTK等室外高精度定位系統，支持室內高精度地圖與室外公網地圖的動態切換；

16. 單個客戶端可支持同時打開不少于50路設備的視頻；參加下圖5；

17. 可支持設備間雙向視頻，遠程協助，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；

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，滿足不同的應用場景；可從移動設備及服務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定制的AI視頻智能識別算法； 參見圖8

20. 全面支持信創系統，支持國產操作系統，麒麟等，以及國產數據庫；

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

AIoT萬物智聯，智能安全帽生產廠家，執法記錄儀生產廠家，為大型國企央企提供移動視頻類產品的ODM/OEM服務，單北斗定位智能安全帽、智能頭盔、頭盔記錄儀、獨立北斗定位執法記錄儀、智能視頻分析/邊緣計算AI盒子、車載視頻監控/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補傳系統等統一接入大型統一視頻平臺~融合通信可視指揮調度平臺VMS/smarteye 。