如何快速实现Android平台前端设备接入能力

技术背景

SIP(会话初始化协议)是在 IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，以几种RFC的形式提供，其中最重要的是包含核心协议规范的RFC3261。该协议用于创建，修改和终止与一个或多个参与者的会话。通过会话，我们了解了一组进行通信的发送方和接收方，以及在通信过程中这些发送方和接收方保持的状态。会话的示例可以包括Internet电话呼叫，多媒体分发，多媒体会议，分布式计算机游戏等。

SIP不是通信设备将需要的唯一协议，也不意味着是通用协议。SIP的目的仅仅是使通信成为可能，通信本身必须通过其他方式（可能还有其他协议）来实现。

与SIP一起最常使用的两种协议是RTP和SDP。 RTP协议用于承载实时多媒体数据（包括音频，视频和文本），该协议可以将数据编码和拆分为数据包，并通过Internet传输此类数据包。

另一个重要的协议是SDP，用于描述和编码会话参与者的功能。然后，将这种描述用于协商会话的特征，以便所有设备都可以参与（例如，包括协商用于编码媒体的编解码器，以便所有参与者都可以对其进行解码，协商使用的传输协议等等）。

GB/T28181-2011 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》是由公安部科技信息化局提出，由全国安全防范报警系统标准化技术委员会（SAC/TC100)归口，公安部一所等多家单位共同起草的一部国家标准。

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。该标准适用于安全防范监控报警联网系统的方案设计、系统检测、验收以及与之相关的设备研发、生产，其他信息系统可参考采用。
该标准于2012年6月1日正式发布实施，在全国范围内的平安城市项目建设中被普遍推广应用。GB/T28181-2011标准自发布以来，受到了各大视频监控厂商的积极响应。截止2012年底，有近百家视频监控企业通过公安部一所、公安部三所的认证，如深圳宙视达、浙江宇视、超视科技、东方网力、海康威视、高远时代、浙江大华、先进视讯、波粒科技、华为技术、中兴力维、中星电子、科达、天地伟业等。

相关接口

废话不多说，直接上设计接口，好多开发者网上看到的大多是非常简单的接口。极致简单，一直是我们追求的目标，但是更好的参数化配置和可扩展的设计，也是一个规范化产品的必经之路。

除了常规的音视频采集编码接口外，GB28181设备接入模块，主要分信令交互和媒体数据传输两个部分，以大牛直播SDK（官方）分别介绍下相关接口设计。

媒体数据传输相关

	/*+++++++++++++++RTP Sender相关接口+++++++++++++++*//** 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);/***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);/***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);/***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);/***设置 RTP Sender SSRC** @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 SetRTPSenderSSRC(long rtp_sender_handle, String ssrc);/***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);/***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);/***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);/***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);/***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);/*** UnInit RTP Sender** @param rtp_sender_handle, CreateRTPSender返回值** @return {0} if successful*/public native int UnInitRTPSender(long rtp_sender_handle);/*** 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);

信令相关操作

	/*+++++++++++++++GB28181相关接口+++++++++++++++*//*** 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);/*** 启动 GB28181 媒体流** @return {0} if successful*/public native int StartGB28181MediaStream(long handle);/*** 停止 GB28181 媒体流** @return {0} if successful*/public native int StopGB28181MediaStream(long handle);/*---------------GB28181相关接口---------------*/

启动、停止GB28181

完成视频分辨率等参数配置后，点击“启动GB28181”，即可开始走信令交互流程，设备端主动发送Register，进入后续交互流程。

如需停止GB28181，点停止即可。

GB28181设备端主要实现了按需推送数据到平台端。

    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");}}}}

注册

当Andriod设备端第一次接入平台端时，设备端将持续向平台端发送 REGISTER消息，直到 Server端回复"200 OK"代表注册成功。

如果设备或系统注册不成功,宜延迟一定的随机时间后重新注册。每隔一定时间客户端都会再次向服务器刷新注册，防止注册过期导致连接断开。

以基本注册为例：基本注册采用IETFRFC3261规定的基于数字摘要的挑战应答式安全技术进行注册。

注册流程描述如下:

a) 1:SIP代理向SIP服务器发送 Register请求;

b) 2:SIP服务器向 SIP代理发送响应401,并在响应的消息头 WWW_Authenticate字段中给出适合SIP代理的认证体制和参数;

c) 3:SIP代理重新向SIP服务器发送 Register请求,在请求的 Authorization字段给出信任书, 包含认证信息;

d) 4:SIP 服务器对请求进行验证,如果检查出 SIP 代理身份合法,向 SIP 代理发送成功响应 200OK,如果身份不合法则发送拒绝服务应答。

信息查询（Catalog）

注册成功后，客户端与服务器之间信息查询操作，如目录查询、历史录像文件查看等，GB28181使用 SIP扩展协议规定的 Message方法实现。目前使用了两种类型的查询命令：Catalog 设备目录查询消息、RecordInfo 历史录像文件查询消息。

本文以Catalog设备目录查询消息为例：平台端向设备端发送Catalog请求，设备端回复200 OK后，发送设备信息，平台端回复200 OK，如遇多个设备信息，切记分次发送。

    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;}

心跳（KeepAlive）

KeepAlive以MESSAGE的形式传递，异常处理如下：

    @Overridepublic 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() {@Overridepublic 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);}

Invite处理

假定整个信令交互流程顺利，Android设备端完成Register、Catalog、KeepAlive消息处理后，平台端发过来Invite请求并携带SDP消息体。

Android设备端可获取到比如deviceid, tcp/udp传输模式、rtp端口，address类型等，并构建200 OK，携带相关的音视频信息。

    @Overridepublic void ntsOnInvitePlay(String deviceId, InvitePlaySessionDescription session_des) {handler.postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Log.i(TAG,"ntsInviteReceived, device_id:" +device_id_+", is_tcp:" + session_des_.isRTPOverTCP()+ " rtp_port:" + session_des_.getMediaPort() + " ssrc:" + session_des_.getSSRC()+ " 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.SetRTPSenderSSRC(rtp_sender_handle, session_des_.getSSRC());libPublisher.SetRTPSenderSocketSendBuffer(rtp_sender_handle, 2*1024*1024); // 设置到2MlibPublisher.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);}

Ack确认

平台端发送Ack确认，设备端收到Ack后，开始发送音视频数据。

    @Overridepublic void ntsOnAckPlay(String deviceId) {handler.postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic 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);}

BYE

如果客户端需要断开Invite会话，则会发送BYE，客户端返回200 OK。

    @Overridepublic void ntsOnByePlay(String deviceId){handler.postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic 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);}