智能头盔天眼摄像头记录仪4G图传到国标平台卡顿问题现场诊断

4G图传到国标平台卡顿问题现场诊断

一、问题描述

头盔记录仪通过移动的4G物联网卡走国标28181接入消防总队国标大平台，分辨率640*480，标准输出码率680kbps，经过手边4台设备，反复多次测试，发现接入平台后，调取实时视频，有较为频繁的卡顿现象，大约5~8秒左右就会有卡顿，然后可迅速恢复。

Y工反馈说，如果给设备安装联通SIM卡，则传输流畅没问题。

天眼摄像头

天眼

天眼摄像头

二、测试诊断过程记录

1、初始怀疑是设备内部4G天线的问题，这个设备的4G天线优先支持LTE FDD的频率，这个是联通和电信采用的国际通用的LTE制式，因此，联通效果较好，可以理解；因此，我们从工厂紧急邮寄了针对移动TDD频率的4G天线，配合上次邮寄过来的BX810内部裸板进行测试，

天眼

天眼

但发现更换了天线后，实时图传基本没有改善。

因此，我们想到需要对4G无线链路进行详细的诊断，而不再去怀疑软件协议优化的问题，因为用手机安装设备模拟器APP-MPU，走WIFI图传是不卡顿的。

为此，我们采用了国际通用的网络链路诊断工具iperf3进行网络质量QoS诊断。

在BX810主板上测试，

更换天线后的表现，基本差不多。

怀疑是设备里面的移动4G物联网卡的问题，为此我们把杨工的移动手机卡拔下来，插入这个BX810主板内，用iperf测试，发现上行速率依然差不多，在300~500kbps之间波动。

至此，我们非常困惑，设备上的移动4G无线网络上线速率如此之低，完全无法提供视频640*480所需的680kbps所需的带宽。

突然想到，如果怀疑移动4G网络的话，那就应该用一台移动的手机来做对比，刚好我手边有一部手机内置了移动的4G卡，为此立即在这个移动卡的安卓手机里面安装ipef APP，进行测试，结果如下：

结果让人瞠目结舌，手机移动4G上行速率居然也只有373kbps，这样的网络根本无法传输实时的视频流。

2、再结合Y工反馈的记录，以前用联通卡装入设备，实时图传是不卡顿的，那基本可确认联通的4G网络上行速率是OK的，可以满足视频实时图传的带宽需求，建议杨工 有空可找一张联通的4G卡，装入设备里面用iperf测试下上行速率，跟移动的做一个对比。

3、关于海康4G IPCam网络摄像头不卡顿的问题

海康的4G网络摄像头，采用了海思等专业的视频编码处理器芯片，嵌入式LINUX系统，其视频压缩率要比我们基于MTK芯片的安卓系统的头盔摄像头高很多，接近10倍，典型数值，在720P的视频分辨率下，海康摄像头的输出码率大约在200kbps左右，静止画面下可到70kbps，而我们的头盔摄像头则需要1.5~2Mbps的码率，对网络实时图传是巨大的压力，对4G网络要求很高；这也是为何在同样恶劣的移动4G网络环境下，海康4G IPC表现尚可，而我们的头盔记录仪就会卡顿的原因。

三、初步诊断结论

综上，初步的结论就是移动的4G网络上行速率严重不足，在300~500kbps之间波动，无法满足视频实时图传最低的680kbps带宽需求。

我们给出一个正常的移动4G网络上行速率的参考以作对比，

四、解决方案

1）请移动的网络工程师来调优一下基站的网络上行；

2）或者更换联通的4G流量卡；

3）一个新的软件思路：由于国标GB28181本质是针对有线网络摄像头互通而约定的一个国家标准，他只是针对不丢包的有线网络而设计的，压根没有针对无线信道大量丢包的场景设计，例如丢包重传机制，所以，国标GB28181针对4G/5G无线信道有着天生的固有顽疾，即4G信号和网络都好的时候，没有丢包，一切都好；一旦网络波动、丢包，就会出现花屏、卡顿等问题，这个其实是无解的。

smarteye平台是一套针对无线丢包信道的高度优化的私有协议平台，相比GB28181，私有协议平台图传效果更佳，功能更丰富，典型的例如，将对讲机-公网对讲PoC的功能融合进来，这个就是国标所没有的功能。

此外，国标UDP模式，没有针对丢包的处理，容易引发花屏，而2016增加的TCP模式，又会在网络恶化的时候，出现长时间的卡顿，因为TCP因为链接瞬断引发的超时等待最长要到接近30s，因此，国标28181针对无线丢包信道有着天生的缺陷，永远也无法像私有协议一样做到尽善尽美。

另外，根据我们工程师的实际测试，即使设备现场移动4G网络比较差，如果设备走私有协议与我们的私有协议平台smarteye进行通信的话，在480P下表现要比国标好很多，卡顿的情况要少很多，因此我建议这样的一个新的思路：

即，

在消防总队的服务器上，也同时安装一个smarteye server，smarteye软件开销很低，自我约束，且仅消耗5个端口，不会对原有平台构成影响和冲突；

600台设备全部走私有协议接入smarteye平台，然后smarteye server转码输出GB28181，以下级平台的方式向上级联接入总队国标平台，一次性将600台设备推送到总队平台，这样经过中间私有协议的一次中转，应该可以比较理想的解决图传卡顿的问题。

融合通信~可视指挥调度平台VMS/smarteye系统功能

1. 集成了视频监控典型的常用功能，包括录像（本地录像、云端录像（录像计划、下载计划-无线导出）、远程检索回放）、实时预览（PTZ云台操控、轮播、多屏操控等）、地图-轨迹回放、语音对讲-集群通话-PTT公网对讲-广播喊话、照片抓拍-上传-检索浏览、报警联动（SoS一键推流等）、AI算法集成等；

2. 高度优化的窄带弱网图传协议算法，可轻松应对各种无线、有线网络，从实时性、流畅性等均优于国标GB28181-2011/2016；

3. 支持行业主流的4G/5G执法记录仪、对讲机、布控球、无人机图传、车载监控/车载DVR/NVR、固定点监控摄像头（IPC/NVR）等不同厂商的设备融合互通、将语音调度、视频融合、GIS一张图事故/应急/灾害现场指挥系统调度等融为一体，实现统一调度、部门联动、资源共享、快速响应、高效处置，提高多部门联合协调行动能力；参加下图3、图9；

4. 支持所有主流的视频流媒体协议输入、输出，平台核心是私有smarteye协议，但也同时支持各种第三方网络协议设备接入以及协议的转换输出，包括国标GB28181、GA/T1400、RTSP、RTMP、交通部部标JT808/JT1078、标准SIP，海康萤石云、eHome/ISUP等；可支持各类标准SIP的设备接入，可支持VoIP、语音网关/PBX等，可实现模拟对讲机、数字对讲机（DMR等）与公网对讲、执法记录仪、智能安全帽等设备的互通对讲，实现宽窄融合，公专对讲融合，参加下图1；

5. 高扩展性：单台服务器可支持8000路设备接入，8000个客户端登录，1024路视频并发；通过服务器级联，可实现系统的任意扩容，构建百万级可运营的视频信息综合服务器网络平台；可扩展支持服务器主从热备份（Linux/UNIX/信创）；

6. 开放性，提供丰富的C/S SDK，B/S WEB SDK（标准restful接口）实现与原有行业业务系统的快速融合，使得客户可以堆积木的方式快速搭建自己行业的客户端软件，实现业务+移动视频的完整系统；并支持各种语言，可快捷嵌入各类行业软件平台，例如电力、公交系统等；支持以插件/组件形式快捷定制各类行业业务；参加下图4；

7. 支持单点登录（LDAP等），可快速与第三方平台融合对接；

8. 软件平台100%中性，且高度可定制化； 部署简单、灵活、快速，可在公网、专网、局域网内任意架设实施；server可部署在WINDOWS、LINUX/UNIX/信创系统、安卓手机系统上；

9. 兼容性，多厂家视频融合平台，可兼容海康-宇视等固定点摄像头接入，通过国标GB28181实现多厂家设备的融合互通，实现移动与固定点监控的融合，可融合视频会议平台和终端，可接入所有CMSV6/7， CR8平台和设备，可通过GB28181实现与海康、宇视等国标平台的对接，可通过转码输出RTSP/ONVIF等流媒体与海康、依图等人脸识别后台系统对接，与国际流行的milestone平台无缝对接；可做国标28181主平台，亦可以下级平台的方式级联接上上级国标大平台；

10. 安全性，五级用户权限设计，充分保证系统访问安全无虞；支持对设备和用户的区域划分，分级管理；支持多服务器级联；

11. 支持本地视频加密和空中信道加密，参见图10，支撑客户端U盾硬件加密；

12. 极低的系统开销，极少的端口需求，整个系统仅需6个端口即可，相比其它厂家平台动辄几十几百上千的端口需求，smarteye系统极简的端口消耗源自十多年代码精雕细琢反复优化，可方便的穿过边界/网闸设备进入内网；

13. 同时支持C/S客户端和WEB浏览器B/S软件，安卓和 IOS 手机客户端，支持基于HTML5的视音频流媒体的chrome访问方式；

14. 支持设备的远程管理、固件升级、配置、诊断；所有软件模块均可在线诊断、在线升级；

15. 支持电子地图（baidu/google/高德/奥维地图等）、实时多设备轨迹和多设备历史轨迹回放以及地图标记、工点位置标注线路/CAD导入，支持离线地图，支持archGIS等静态地图，支持高精度地图；支持蓝牙信标和WIFI、及UWB的室内定位系统；支持RTK等室外高精度定位系统，支持室内高精度地图与室外公网地图的动态切换；

16. 单个客户端可支持同时打开不少于50路设备的视频；参加下图5；

17. 可支持设备间双向视频，远程协助，分享位置-导航-快速支援；可快速为客户定制属于自己的视频会议系统；

18. 多样的录像机制，包括手工上传、自动上传、自动录像、录像计划等，满足不同的应用场景；可从移动设备及服务器上远程检索历史录像文件，并可远程在线实时回放；可远程遥控设备录像或拍照并自动上传平台供远程检索播放，支持OSS存储，参加下图6；

19. 可扩展人脸比对、车牌识别及其它各种行业定制的AI视频智能识别算法； 参见图8

20. 全面支持信创系统，支持国产操作系统，麒麟等，以及国产数据库；

21. 扩展支持人员考勤（类似钉钉或人脸）、工单派单、巡检系统等行业拓展定制功能；

AIoT万物智联，智能安全帽生产厂家，执法记录仪生产厂家，为大型国企央企提供移动视频类产品的ODM/OEM服务，单北斗定位智能安全帽、智能头盔、头盔记录仪、独立北斗定位执法记录仪、智能视频分析/边缘计算AI盒子、车载视频监控/车载DVR/NVR、布控球、智能眼镜、智能手电、智能电子工牌、无人机4G补传系统等统一接入大型统一视频平台~融合通信可视指挥调度平台VMS/smarteye 。