如何实现Android平台GB28181前端设备接入-CFANZ编程社区

技术背景

在实现Android平台GB28181前端设备接入之前，我们几年前就有了非常成熟的RTMP推送、RTSP推送和轻量级RTSP服务等模块，特别是RTMP推送，行业内应用非常广泛，好多开发者可能会问，既然有了以上模块，干嘛还要实现GB28181的前端接入呢？

首先，我们了解下GB/T28181：

国标GB/T28181协议全称《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》，是一个定义视频联网传输和设备控制标准的白皮书，由公安部科技信息化局提出，该标准规定了城市监控报警联网系统中信息传输、交换、控制的互联结构、通信协议结构，传输、交换、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、传输流程和协议接口等技术要求。解决了视频间互联互通，数据共享，以及设备控制的问题，这个问题从顶层解决了视频信息各自为战的问题，打通了视频联网的信息孤岛。

技术特点

GB28181协议实现分两块，一块是信令部分，一块是流媒体数据传输。GB28181相对RTMP，支持TCP和UDP模式，信令流负责session交互，数据流负责数据传输，适合标准协议规范的平台级产品对接。

Android终端除支持常规的音视频数据接入外，还可以支持Subscribe订阅实时位置（MobilePosition）、实时目录查询等，支持标准28181服务对接。

此外，产品设计这块，媒体流支持最新GB28181-2016的UDP和TCP被动模式，参数配置，支持注册有效期、心跳间隔、心跳间隔次数、TCP/UDP信令设置，支持RTP Sender IP地址类型、RTP Socket本地端口、SS-R-C、RTP socket 发送Buffer大小、RTP时间戳时钟频率设置，支持注册成功、注册超时、INVIT、ACK、BYE状态回调。

功能设计

Android端GB28181前端设备模块，支持常规的视频采集、编码设定，功能设计如下：

[本地预览]支持本地前后置摄像头预览；
[视频格式]H.264/H.265(Android H.265硬编码)；
[音频格式]AAC；
[音量调节]Android平台采集端支持实时音量调节；
[H.264硬编码]支持H.264特定机型硬编码；
[H.265硬编码]支持H.265特定机型硬编码；
[软硬编码参数配置]支持gop间隔、帧率、bit-rate设置；
[软编码参数配置]支持软编码profile、软编码速度、可变码率设置；
[横竖屏推流]Android平台支持支持横屏、竖屏推流；
[多分辨率支持]支持摄像头或屏幕多种分辨率设置；
[移动端推屏]Android平台支持后台service推送屏幕(推送屏幕需要5.0+版本)；
[模式支持]媒体流支持最新GB28181-2016的UDP和TCP被动模式；
[参数设置]支持注册有效期、心跳间隔、心跳间隔次数、TCP/UDP信令设置；
[参数设置]支持RTP Sender IP地址类型、RTP Socket本地端口、SS-RC、RTP socket 发送Buffer大小、RTP时间戳时钟频率设置；
[状态回调]支持注册成功、注册超时、INVIT、ACK、BYE状态回调；
[水印]支持文字水印、png水印；
[镜像]Android平台支持前置摄像头实时镜像功能；
[前后摄像头实时切换]Android平台支持采集过程中，前后摄像头切换；
[复杂网络处理]支持断网重连等各种网络环境自动适配；
[动态码率]支持根据网络情况自动调整推流码率；
[实时静音]支持推送过程中，实时静音/取消静音；
[实时快照]支持推流过程中，实时快照；
[降噪]支持环境音、手机干扰等引起的噪音降噪处理、自动增益、VAD检测；
[外部编码前视频数据对接]支持YUV数据对接；
[外部编码前音频数据对接]支持PCM对接；
[外部编码后视频数据对接]支持外部H.264数据对接；
[外部编码后音频数据对接]外部AAC数据对接；
[扩展录像功能]支持和录像模块组合使用，录像相关功能；
[服务器兼容]支持标准GB28181服务。

接口设计

接口设计，我们分两块：RTP Sender接口和GB28181接口，相关demo可以参看官网介绍；

RTP Sender接口描述：

1. 创建RTP Sender实例，返回实例句柄：

/*
   * 创建RTP Sender实例
   *
   * @param reserve：保留参数传0
   *
   * @return RTP Sender 句柄，0表示失败
   */
  public native long CreateRTPSender(int reserve);

2. 设置 RTP Sender传输协议，0:UDP, 1:TCP, 默认是UDP

/**
   *设置 RTP Sender传输协议
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param transport_protocol, 0:UDP, 1:TCP, 默认是UDP
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderTransportProtocol(long rtp_sender_handle, int transport_protocol);

3. 设置RTP Sender IP地址类型，如IPv4和IPv6，当前仅支持IPv4

/**
   *设置 RTP Sender IP地址类型
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param ip_address_type, 0:IPV4, 1:IPV6, 默认是IPV4, 当前仅支持IPV4
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderIPAddressType(long rtp_sender_handle, int ip_address_type);

4. 设置 RTP Sender RTP Socket本地端口，port, 必须是偶数，设置0的话SDK会自动分配, 默认值是0

/**
   *设置 RTP Sender RTP Socket本地端口
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param port, 必须是偶数，设置0的话SDK会自动分配, 默认值是0
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderLocalPort(long rtp_sender_handle, int port);

5. 设置 RTP Sender SS-RC

/**
   *设置 RTP Sender SS-RC
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param ssrc, 如果设置的话，这个字符串要能转换成uint32类型, 否则设置失败
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderSS-RC(long rtp_sender_handle, String ssrc);

6. 设置 RTP Sender RTP socket 发送Buffer大小

/**
   *设置 RTP Sender RTP socket 发送Buffer大小
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param buffer_size, 必须大于0, 默认是512*1024, 当前仅对UDP socket有效, 根据视频码率考虑设置合适的值
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderSocketSendBuffer(long rtp_sender_handle, int buffer_size);

7. 设置 RTP Sender RTP时间戳时钟频率

/**
   *设置 RTP Sender RTP时间戳时钟频率
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param clock_rate, 必须大于0, 对于GB28181 PS规定是90kHz, 也就是90000
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderClockRate(long rtp_sender_handle, int clock_rate);

8. 设置 RTP Sender 目的IP地址, 注意当前用在GB2818推送上,只设置一个地址,将来扩展如果用在其他地方，可能要设置多个目的地址，到时候接口可能会调整

/**
   *设置 RTP Sender 目的IP地址, 注意当前用在GB2818推送上,只设置一个地址,将来扩展如果用在其他地方，可能要设置多个目的地址，到时候接口可能会调整
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param address, IP地址
   * @param port, 端口
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetRTPSenderDestination(long rtp_sender_handle, String address, int port);

9. 初始化RTP Sender, 初始化之前先调用上面的接口配置相关参数

/**
   *初始化RTP Sender, 初始化之前先调用上面的接口配置相关参数
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int InitRTPSender(long rtp_sender_handle);

10. 获取RTP Sender RTP Socket本地端口

/**
   *获取RTP Sender RTP Socket本地端口
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   *
   * @return 失败返回0, 成功的话返回响应的端口, 请在InitRTPSender返回成功之后调用
   */
  public native int GetRTPSenderLocalPort(long rtp_sender_handle);

11. UnInit RTP Sender

/**
   * UnInit RTP Sender
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int UnInitRTPSender(long rtp_sender_handle);

12. 释放RTP Sender, 释放之后rtp_sender_handle就无效了，请不要再使用

/**
   * 释放RTP Sender, 释放之后rtp_sender_handle就无效了，请不要再使用
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int DestoryRTPSender(long rtp_sender_handle);

GB28181相关接口

1. 设置GB28181 RTP Sender

/**
   * 设置GB28181 RTP Sender
   *
   * @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值
   * @param rtp_payload_type, 对于GB28181 PS, 协议定义是96, 具体以SDP为准
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int SetGB28181RTPSender(long handle, long rtp_sender_handle, int rtp_payload_type);

2. 启动 GB28181 媒体流

/**
   * 启动 GB28181 媒体流
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int StartGB28181MediaStream(long handle);

3. 停止 GB28181 媒体流

/**
   * 停止 GB28181 媒体流
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int StopGB28181MediaStream(long handle);

接口调用实例

1. 相关参数初始化

/*** 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_server_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 V1.0";
    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;

    /*** GB28181 相关参数，可以修改相关参数后测试 ***/

2. 启动或停止GB28181操作

class ButtonGB28181AgentListener implements OnClickListener {
        public void onClick(View v) {
            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");
                }
            }
        }
    }

3. InitGB28181Agent实现

private boolean initGB28181Agent()
    {
        if ( gb28181_agent_ != null )
            return  true;

        String local_ip_addr = IPAddrUtils.getIpAddress(myContext);
        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_server_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);

        getLocation(this);
        gb_device.setLongitude(mLongitude);
        gb_device.setLatitude(mLatitude);
        gb28181_agent_.addDevice(gb_device);

        if (!gb28181_agent_.initialize()) {
            gb28181_agent_ = null;
            Log.e(TAG, "initGB28181Agent gb28181_agent_.initialize failed.");
            return  false;
        }

        return true;
    }

4. 注册成功后，返回注册时间

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

5. 注册超时回调

@Override
    public void ntsRegisterTimeout() {
        Log.e(TAG, "ntsRegisterTimeout");
    }

6. 注册transport异常回调

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

7. 心跳异常回调

@Override
    public void ntsOnHeartBeatException(int exceptionCount,  String lastExceptionInfo) {
        Log.e(TAG, "ntsOnHeartBeatException heart beat timeout count reached, count:" + exceptionCount+
                ", exception info:" + (lastExceptionInfo!=null?lastExceptionInfo:""));

        // 10毫秒后,停止信令, 然后重启
        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.i(TAG, "gb28281_heart_beart_timeout");
                stopGB28181Stream();
                destoryRTPSender();

                if (gb28181_agent_ != null) {
                    Log.i(TAG, "gb28281_heart_beart_timeout sip stop");
                    gb28181_agent_.stop();

                    Log.i(TAG, "gb28281_heart_beart_timeout sip start");
                    gb28181_agent_.start();
                }
            }

        },10);
    }

8. Invite返回OK后，创建RTP Sender，根据返回的信息，设定相关参数

@Override
    public void ntsOnInvitePlay(String deviceId, InvitePlaySessionDescription session_des) {
        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.i(TAG,"ntsInviteReceived, device_id:" +device_id_+", is_tcp:" + session_des_.isRTPOverTCP()
                        + " rtp_port:" + session_des_.getMediaPort() + " ssrc:" + session_des_.getSS-RC()
                        + " address_type:" + session_des_.getAddressType() + " address:" + session_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_ = session_des_.getPSRtpMapAttribute().getPayloadType();

                libPublisher.SetRTPSenderTransportProtocol(rtp_sender_handle, session_des_.isRTPOverUDP()?0:1);
                libPublisher.SetRTPSenderIPAddressType(rtp_sender_handle, session_des_.isIPv4()?0:1);
                libPublisher.SetRTPSenderLocalPort(rtp_sender_handle, 0);
                libPublisher.SetRTPSenderSS-RC(rtp_sender_handle, session_des_.getSS-RC());
                libPublisher.SetRTPSenderSocketSendBuffer(rtp_sender_handle, 2*1024*1024); // 设置到2M
                libPublisher.SetRTPSenderClockRate(rtp_sender_handle, session_des_.getPSRtpMapAttribute().getClockRate());
                libPublisher.SetRTPSenderDestination(rtp_sender_handle, session_des_.getAddress(), session_des_.getMediaPort());

                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(myContext);
                gb28181_agent_.respondPlayInviteOK(device_id_,local_ip_addr, local_port);

                gb28181_rtp_sender_handle_ = rtp_sender_handle;
            }

            private String device_id_;
            private InvitePlaySessionDescription session_des_;

            public Runnable set(String device_id, InvitePlaySessionDescription session_des) {
                this.device_id_ = device_id;
                this.session_des_ = session_des;
                return this;
            }
        }.set(deviceId, session_des),0);
    }

9. 取消播放

@Override
    public void ntsOnCancelPlay(String deviceId) {
        // 这里取消Play会话
        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.i(TAG, "ntsOnCancelPlay, deviceId=" + device_id_);

                destoryRTPSender();
            }

            private String device_id_;

            public Runnable set(String device_id) {
                this.device_id_ = device_id;
                return this;
            }

        }.set(deviceId),0);
    }

10. Ack收到后，开始发送音视频数据

@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 && !isPushingRtsp && !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 && !isPushingRtsp) {
                        if (publisherHandle != 0) {
                            libPublisher.SmartPublisherClose(publisherHandle);
                            publisherHandle = 0;
                        }
                    }

                    destoryRTPSender();

                    Log.e(TAG, "Failed to start GB28181 service..");
                    return;
                }

                if (!isRecording && !isRTSPPublisherRunning && !isPushingRtsp && !isPushingRtmp) {
                    if (pushType == 0 || pushType == 1) {
                        CheckInitAudioRecorder();    //enable pure video publisher..
                    }
                }

                isGB28181StreamRunning = true;
            }

            private String device_id_;

            public Runnable set(String device_id) {
                this.device_id_ = device_id;
                return this;
            }

        }.set(deviceId),0);
    }

11. Invite异常处理

@Override
    public void ntsOnPlayInviteResponseException(String deviceId, int statusCode, String errorInfo) {
        // 这里要释放掉响应的资源
        Log.i(TAG, "ntsOnPlayInviteResponseException, deviceId=" + deviceId + " statusCode=" +statusCode
        + " errorInfo:" + errorInfo);

        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.i(TAG, "ntsOnPlayInviteResponseException, deviceId=" + device_id_);

                destoryRTPSender();
            }

            private String device_id_;

            public Runnable set(String device_id) {
                this.device_id_ = device_id;
                return this;
            }

        }.set(deviceId),0);
    }

12. 收到Bye停止发送数据

@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);
    }

13. Play Dialog终止处理

@Override
    public void ntsOnPlayDialogTerminated(String deviceId) {
        /*
        Play会话对应的对话终止, 一般不会出发这个回调,目前只有在响应了200K, 但在64*T1时间后还没收到ACK,才可能会出发
        收到这个请做相关清理处理
        */
        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.i(TAG, "ntsOnPlayDialogTerminated, 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);
    }

如何实现Android平台GB28181前端设备接入_gb28181推送

总结

GB28181设计，除了支持TCP和UDP传输外，支持信令和数据传输分离，可实现其他终端针对前端设备的按需播放和处理，无需单独的信令支撑。缺点是外部支持GB28181的服务器不多，开源如SRS服务器针对GB28181的支持暂不够商用级，期待后续版本升级。