監控攝像頭RTSP低延時無插件直播解決方案

第一章 應用簡介

目前，視訊監控應用場景越來越多，傳統的視訊監控廠商提供的解決方案需要安裝廠商自己的手機APP或PC用戶端軟體，非常不友善在網際網路環境下與第三方應用平台融合對接。比如智慧城市系統、基于H5的電子地圖系統等。

目前有些公司将其轉換成HLS協定去實作H5的視訊播放功能，但是延時很大（幾秒到幾十秒鐘不等），無法滿足實時監控的應用需求，這成為阻礙監控視訊大規模應用的主要障礙。

基于這種情況，我們在多年流媒體平台開發的基礎上推出了相容H5技術的低延時直播監控方案，該方案實作簡單，成本可控，不受監控裝置廠商和平台的制約，支援對各個廠商的網絡攝像頭統一管理和統一釋出，支援幾乎各大監控廠商的網絡攝像頭和NVR裝置，支援使用者端通過PC、手機内置的浏覽器直接通路，支援微信等第三方應用程式直接通路，極大地提升了使用者的使用體驗，擴大了監控視訊的應用範圍。

同時，該方案在終端支援HTML5标準，使用者可以基于H5浏覽器直接收看，相容PC、Android終端、iOS終端，相容微信公衆号和微信小程式，友善與各種應用系統進行內建，比如智慧城市、地圖導航等，同時可以保證端到端延時低于1秒，在優質的網絡環境下可以達到500ms以下的延時。

第二章 方案的實作方式

2.1 方案的技術架構

首先，該方案基于H.264的視訊編碼技術和低延時的流媒體直播技術來實作，整個方案的架構如下：

2.2 功能子產品構成

首先，該方案基于H.264的視訊編碼技術和低延時的流媒體直播技術來實作，整個方案的架構如下：

該方案主要由四部分組成：

1. 前端監控裝置

基于使用者已有的裝置，包括各大監控廠商的網絡錄影機，NVR等裝置；

2. 視訊轉碼工作站

實作監控視訊流的實時轉碼，轉碼後的節目直接推送給流媒體内容分發平台。

該工作站根據不同的應用需要，分為不同配置的版本。單台工作站可以同時轉碼20~100路監控視訊。

3. 低延時流媒體内容分發平台

用于接收視訊轉碼工作站推送上來的視音頻信号，然後将其以流媒體的方式進行釋出。

該平台采用通用的硬體伺服器+流媒體平台軟體來實作，可以為使用者有效節省投資。

流媒體内容釋出平台可以實作如下功能：

1） 支援上千路網絡攝像頭的并發接入；

2） 支援PC、智能手機、機頂盒等多終端裝置通過浏覽器直接播放；

3） 單台伺服器支援2000以上使用者并發收看；

4） 支援多伺服器負載均衡技術和伺服器的容災備份；

5） 支援直播節目的同步錄制功能，錄制完成後可以自動生成點播内容；

6） 支援伺服器的性能和狀态監控，包括CPU和記憶體占用率、實時連接配接數、網絡帶寬占用等。

7） 多終端自動适配技術。

針對目前主流的用戶端裝置，我們開發了終端自适應播放功能，可以自動适配PC端的主流浏覽器（Fifrfox、Chrome、Safari），Android端的HTML5浏覽器，iOS端的HTML5浏覽器，微信小程式等。

流媒體軟體功能截圖：

4. 終端内容釋出

監控節目通過流媒體方式釋出後，還需要将釋出後的網絡流在内容管理平台中以網頁方式進行釋出，以便于終端使用者可以通過浏覽器進行通路和收看。

節目的釋出方式和效果如下：

這是控制直播延時的一個關鍵環節，因為前面諸多環節即使延時控制得很低，在這個環節一旦産生較大的資料緩存，就會嚴重影響整個系統的效率。是以，在這個終端播放環節我們開發了自主實作的視訊播放器，進而有效控制終端的解碼延時。

在這裡，我們用的的核心技術包括：

1） 超低資料緩存技術

播放器端接收到資料流以後，隻緩沖幾個關鍵幀就将音視訊資料送給解碼器；

2） 實時解碼技術

解碼器接收到音視訊資料後，立刻啟動解碼功能進行音視訊的解碼；

3） 多終端适配技術

針對目前主流的用戶端裝置，我們開發了終端自适應播放插件，可以相容PC端的主流浏覽器（Fifrfox、Chrome、Safari），Android端的HTML5浏覽器、iOS端的HTML5浏覽器、微信小程式。

第三章 平台的安裝和部署

該平台基于子產品化的設計思想，在保障平台整體穩定性的同時讓使用者安裝簡單，使用友善。

3.1 視訊轉碼工作站的搭建

第一步：準備IP監控信号源

系統支援IP錄影機、NVR等網絡監控裝置；

第二步：裝置連接配接

将監控信号源和視訊轉碼工作站連入同一個區域網路絡；

第三步：配置轉碼伺服器

1. 通過浏覽器登入轉碼伺服器，如下圖所示：

   

2. 進入“通道設定”，配置各通道的轉碼資訊，如下圖所示：

   

   根據項目實際情況，按照上圖所示将前端監控信号源配置到轉碼工作站的各個通道中。

   視訊源位址：輸入IP錄影機或者NVR的節目流播放位址；

   RTMP推流位址：通過視訊監控管理平台，擷取流媒體伺服器的節目推流位址；

   參數設定好以後，點選頁面下方的“設定”按鈕即可配置完成。

流媒體伺服器的管理界面如下：

在“性能監控”面闆中，我們看到釋出者數顯示1，說明直播流已經推送到伺服器端了。

3.2 流媒體伺服器搭建

将流媒體伺服器部署在網際網路IDC機房或者機關區域網路的中心機房，保障伺服器和前端網絡監控裝置之間的互聯互通。

該伺服器可以采用通用品牌的伺服器，比如DELL、HP、IBM、聯想、浪潮等，

也可以租用網絡伺服器或者雲伺服器，比如從Amazon、阿裡雲、騰訊雲租用雲伺服器。

流媒體直播釋出伺服器配置要求：

CPU: Intel EXON E5-2650

記憶體：>32GB

硬碟：>1TB

作業系統：CentOS 7.2 x64 以上版本或Windows Server 2016 x64 以上版本

網卡：千兆以太網

應用軟體：順景科技流媒體服務系統

【流媒體伺服器的并發承載規劃】

通常，流媒體伺服器按照單台支援200路信号源/1000并發使用者收看來設計。

主要依據如下：

首先，高清錄影機的主碼流分辨率通常為1920x1080，在采用H.264編碼格式的情況下平均碼率設定在4Mb/s左右。200路高清攝像頭所需的總帶寬為800Mb/s左右。

考慮到大多數網絡的主幹帶寬為千兆，帶寬使用率通常在85%左右，是以千兆網絡的實際可用帶寬在850Mb/s左右，是以接入在千兆骨幹網絡上的伺服器可以穩定承載200路高清錄影機信号輸入。

【多伺服器負載均衡】

當需要接入更多前端信号源時，就需要部署多台流媒體伺服器來承載，這時候需要采用多伺服器的負載均衡技術來實作。

多伺服器負載均衡示意圖如下：

【流媒體服務系統部署】：

首先下載下傳和安裝順景科技流媒體伺服器系統，如下圖：

流媒體伺服器下載下傳位址（點此下載下傳）：

第一步，點選右下角的“聯機注冊軟體”

第二步，在打開的網頁中，輸入必要的注冊資訊，點選“開始注冊”

第三步，聯系技術支援開通測試授權

第四步，重新整理許可證書

第五步，配置伺服器相關參數，其中主要有以下資訊需要注意：

1. 各協定預設的TCP端口号不要被其它應用程式占用，主要有：

   HTTP服務端口：8080

   RTMP服務端口：1935, 8935

   點播服務端口：8088

2. HLS分片檔案儲存路徑确儲存在且可通路

   D:\iAVCastMedias\hls

3. DASH分片檔案儲存路徑确儲存在且可通路

   D:\iAVCastMedias\dash

   第六步，啟動服務

   

3.3 視訊節目的WEB釋出

流媒體平台搭建好以後，還需要将監控内容以HTML5方式通過網站釋出出去，這樣使用者端才能通過多種終端進行浏覽和收看，這個功能主要依賴“數字新媒體資源管理平台”來實作。如下圖所示：

第一步，登入管理背景，打開左側菜單中的“網絡直播管理→管理直播頻道”，如下圖;

第二步，點選“添加直播頻道”，在下方的“播放位址”中将3.4章節擷取到的4種節目位址輸入，然後送出即可。

3.4 終端收看

打開釋出後的網站前台，點選節目資訊後即可收看，如下圖：

手機端收看：

點選PC頁面中的“手機看”按鈕，即可用手機掃碼後收看。

第四章 平台的實作效果

4.1 直播延時名額

在專網環境下，端到端的直播延時通常在500ms以内；

在同一個電信營運商的網際網路環境下，端到端的直播延時通常在800ms以内；

4.2 支援的終端類型

現有方案可以支援以下裝置終端：

4.3 并發性能名額

經過實際測試，我們的低延時直播伺服器軟體系統的并發性能名額如下：

伺服器硬體配置環境：

CPU：Intel E5-2650

記憶體：16GB

硬碟：120GB固态硬碟

網卡：Intel 千兆網卡x 4端口

伺服器作業系統：

CentOS x64 7.4/Windows Server 2016

直播碼流：2Mb/s

圖像分辨率：1280x720

視訊編碼格式：H.264 Main Profile

并發性能名額：2000并發直播接收

峰值CPU占用率：42%

平均CPU占用率：35%

平均記憶體占用率：56%

4.3 終端呈現效果

PC端效果：

手機端效果：

第五章 平台裝置清單

根據項目情況，系統內建商可以參考如下裝置規格進行方案配置。

以下是所需裝置的軟硬體産品清單：

有緣的朋友可以多多交流，微信：liufeihong668