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S IP 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 。
相关注册反馈：
@Override
public void ntsRegisterOK(String dateString) {
Log.i(TAG, "ntsRegisterOK Date: " + (dateString!= null? dateString : ""));
}
@Override
public void ntsRegisterTimeout() {
Log.e(TAG, "ntsRegisterTimeout");
}
@Override
public void ntsRegisterTransportError(String errorInfo) {
Log.e(TAG, "ntsRegisterTransportError error:" + (errorInfo != null?errorInfo :""));
}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：
@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);
}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。
@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_.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);
}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。
@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);
}
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。
@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);
}注销
客户端向服务器发送 Register命令消息，消息中的 Expire字段设置为0即是注销。