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国标GB28181协议客户端开发（一）整体流程和技术选型

本系列文章将介绍国标GB28181协议设备端的开发过程。本文旨在探讨整体设计和技术选型方面的考虑，为开发人员提供指导和参考。文章将从设备端开发的整体架构、信令交互流程以及关键技术选型等方面展开讨论，帮助有需要的读者了解和把握GB28181协议设备端开发的要点，掌握开发GB28181协议设备端所需的技术和知识，为实际项目的开发奠定基础。

一、GB28181协议简介

GB28181全称是“公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求”，它定义了视频监控设备之间的联网通信协议，旨在实现视频监控系统的互联互通和统一管理。而近些年来，随着视频监控系统的快速发展，GB28181已经成为事实上的IPC网络摄像头、NVR网络硬盘录像机等各种监控设备必有的标准协议。

1. 基本架构：

   GB28181协议的基本架构包括设备端和平台端。设备端包括视频监控设备，如摄像头、录像机等；平台端则是视频监控系统的管理平台，负责设备管理、视频流接收和存储等功能。

2. 信令交互：

   GB28181协议使用基于SIP的信令交互机制（进行了扩展）。设备之间通过发送SIP信令来建立通信会话和传输控制信息。常用的SIP消息有注册、心跳、设备搜索、设备状态查询、设备控制等。

3. 数据传输：

   GB28181协议使用RTP来传输音视频流。视频监控设备通过RTP协议将实时的音视频数据封装成数据包，并通过网络传输到接收端。

通过以上几点，可以看出来，GB28181是跟SIP协议有非常大的相似性，但是两者侧重领域不同，GB28181协议是在SIP协议的基础上针对视频监控领域进行了定制和扩展，以满足视频监控设备之间的联网通信需求。与SIP协议相比，GB28181协议更加专注于视频监控系统的需求，并提供了特定的功能和接口。协议所包含的主要功能有以下几点：

• 设备注册管理
• 设备信息查询、目录查询、状态查询
• 实时预览
• 录像查询、回放和下载
• 设备控制（云台控制、布/撤防、辅助开关等）
• 语音广播和语音对讲
• 报警事件通知和分发
• 校时
• 订阅和通知

二、GB28181设备端整体架构

• 网络层：负责设备的网络连接和通信。

• 管理控制层：处理设备的控制指令、管理请求、录像存储和检索。

• 媒体层：负责音视频编解码和媒体文件的解析。

三、GB28181设备端的运作流程

1. 启动设备：设备端启动后连接网络，并初始化各个模块。

2. 建立RTP/RTCP网络：设备端需要在启动后，初始化RTP/RTCP网络，用于之后与平台之间建立媒体通道，进行音视频流的传输。

3. 注册平台：设备向指定的平台发送Register注册请求，包括SIP设备ID、IP地址、SIP端口等关键信息。这里面会有一个两次注册的流程，用于GB28181平台进行密码校验，这个以后会说。

4. 心跳保活：设备定时向平台发送心跳消息，以保持与平台的连接。

5. 响应平台管理请求：设备接收来自平台的管理请求，如设备目录查询、状态、信息等操作，然后根据请求做出相应的响应。

6. 实时预览：设备接收来自GB28181平台的实时预览请求，将实时的音视频流，组合成RTP报文，发送给请求方。

7. 录像存储、查询与回放：设备进行录像存储，将录像数据按时间段进行分割和存储。在GB28181平台发送录像回放请求时，设备根据请求将对应时间段的录像数据，组合成RTP报文，发送给请求方进行回放。

8. 报警处理：设备接收报警触发信号，并发送报警通知给GB28181平台。在接收到报警处理请求时，设备可以进行相关处理，如触发报警音频、视频推送等。

9. 网络连接保持：设备端需要保持与GB28181平台的稳定网络连接，处理网络断开和重连等异常情况。

10. 关闭设备：设备端接收到关闭指令时，或者主动断开时，都需要对正在进行的RTP数据链路，发送相应的SIP bye报文，并进行相关资源的释放。

这其中，关键的几个步骤是注册、心跳、设备目录查询、实时预览以及网络连接维护这几项，只有实现这几点，才能算是一个基本的GB28181设备端。

四、技术选型

选择合适的技术对于GB28181协议设备端的开发至关重要。以下是一些关键技术的选型建议：

• 开发语言和框架：项目开发，通常都是根据项目需求以及开发团队的技术背景，选择合适的开发语言和框架。根据本次项目需求，我是采用C++来实现底层进程，采用QT来做界面设计。

• SIP协议库：选择一个稳定、成熟的SIP协议库，用于处理信令交互。常见的选择有PJSIP、JAIN-SIP、oSIP、eXosip等等，考虑到网上资料的成熟性，选择eXosip来作为SIP基础库。当然，这里面由于SIP信令都是类似于HTTP的文本协议，也可以考虑自己来实现。或者直接采用Node.js来做，由于我是C++实现整套工程，所以选择了eXosip。

• RTP协议库：为了实现音视频流的传输，可以选择支持RTP/RTCP协议的底层库有很多，例如JRTP、ortp、live555，考虑到RTP本身并不复杂，可以自己实现，这里我采用了后者。

• 媒体库：由于GB28181设备端需要提供视频/音频流，涉及到视频文件读取、解码、编码等多种功能，采用ffmpeg是最合适的方案。

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