Qt/C++开发监控GB28181系统/取流协议/同时支持udp/tcp被动/tcp主动

liudianwu

## 一、前言说明
在2011版本的gb28181协议中，拉取视频流只要求udp方式，从2016开始要求新增支持tcp被动和tcp主动两种方式，udp理论上会丢包的，所以实际使用过程可能会出现画面花屏的情况，而tcp肯定不丢包，起码画面不会花屏或者不完整，就是速度上慢了一些。tcp被动模式和udp模式其实是一样的，只不过udp模式是监听的udp端口，而tcp被动模式是监听的tcp端口，然后数据的接收处理完全一样。tcp主动方式就不一样，是先问设备端你是哪个端口，然后服务端主动连接设备端，连接成功后设备端的视频rtp包数据不断的往对应端口发送。

这里有两个细节需要注意，一个是udp和tcp被动模式下，端口占用的问题，所以流程一般是设置一个端口池，每次点播，从端口池中取出一个端口，监听，如果监听是失败，说明端口被占用了，继续取出一个端口，继续监听直到成功，成功后的端口再告知设备端，很多国标系统没有这个细节实现，一旦端口被占用，直接无法正常通信了。

另一个细节就是不是所有的设备都同时支持三种模式取流的，早期的设备只支持udp方式，GA系统一般优先采用tcp主动方式，也就是减轻服务端的压力，让设备开个端口让软件去连接再取流，服务端就没有并发或者串流的风险。公网上更倾向于tcp被动方式，保证画面清晰不花屏，有个疑问为何不是tcp主动方式？因为公网上服务端无法正常获取到设备的通信端口，要么设备有固定的公网地址和端口，要么路由器做了端口映射，而且现在很多都是大一点的局域网，宽带提供商给的仅仅是一个市的公网地址，只有在同一个市的宽带网络才能访问。所以在点播流失败的情况下，一定要先分析交互指令，看下是否支持该模式。

## 二、效果图



## 三、相关地址
1. 国内站点：[https://gitee.com/feiyangqingyun](https://gitee.com/feiyangqingyun)
2. 国际站点：[https://github.com/feiyangqingyun](https://github.com/feiyangqingyun)
3. 个人作品：[https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652](https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652)
4. 文件地址：[https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g](https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g) 提取码：01jf 文件名：bin_video_gb28181。

## 四、功能特点
1. 支持设备注册、注销、心跳、校时、注册认证、注销认证等。
2. 设备上线后可以手动获取设备状态、设备信息、配置信息、预置位信息等。
3. 设备上线后自动获取设备通道信息，包括中文通道名称。识别到通道上线离线变化，会重新获取该设备的所有通道信息。
4. 支持视频点播，可以分别点播主码流和子码流，内置rtp解包线程，解包后发给视频播放组件解码播放。
5. 每个设备每个通道支持点播多个视频，通过ssrc区分，支持共用端口和不同端口收流。
6. 支持对某个设备下面所有通道、某个通道、某个通道对应的某个流分别关闭。
7. 支持录像文件查询和回放，回放控制支持暂停播放、继续播放、倍速播放、切换播放进度。
8. 支持录像文件下载，支持倍速比如8倍速下载，可同时多线程批量下载。
9. 回放和下载同时支持IPC和NVR，比如摄像头自带的SD存储卡录像文件回放，NVR上的硬盘录像文件回放。
10. 支持云台控制，向上、向下、向左、向右、左上、右上、左下、右下方位移动，镜头放大缩小，光圈放大缩小，镜头聚焦放焦。
11. 支持预置位信息的查询、调用、添加、修改、删除等操作。
12. 自动目录订阅功能，通道上线下线都有对应的信号通知。
13. 内置定时读取通道信息机制，以保证通道信息是最新的，比如有些NVR是不断更新的通道信息。
14. 内置订阅警情和位置移动功能，订阅后各种警情事件比如运动目标检测报警、入侵检测报警、徘徊检测报警等自动上报。
15. 支持语音对讲功能，可以直接在视频窗体的悬浮条上单击语音对讲按钮，再次单击关闭对讲，对讲期间悬浮条常驻显示。
16. 支持设备布防撤防，布防后警情信息会主动上报。
17. 国标服务同时支持udp和tcp方式，可选只监听一种或者两种都监听，tcp方式自动处理粘包问题。
18. 国标拉流同时支持udp、tcp被动、tcp主动三种方式，每个通道都可以自由选择何种拉流方式。
19. 内置拉流端口池，每次拉流从中取出一个，关闭流自动回收端口号，重复利用。
20. 收流端口自动纠错，自动跳过被占用的端口，不会出现端口占用导致收流失败的情况。
21. 支持三种取流方式自动检测离线重连，检测到离线后，自动重启点播拉流整个流程。
22. 录像文件回放，上一个完成后自动切换到下一个继续回放，直到所有回放完成。支持高达8倍速回放。
23. 视频播放自适应硬解码，极低资源占用，实时性极好，带悬浮条显示视频流信息，可以直接在悬浮条单击按钮保存录像文件到本地。
24. 支持几千路国标消息交互并发，实时视频流支持64路同时显示，可以拓展更多路数。
25. 支持阿里云等云服务器，可以分别设置内NETJ听地址和外网访问地址，一般云服务器上是监听地址用内网，对外访问用外网地址。
26. 支持视频分发，也就是推流，视频通道打开后可以自动推流到流媒体服务器，其他需要的地方拉流即可，支持rtsp、rtmp、hls、webrtc等方式拉流。
27. 实时预览和录像回放都支持推流，推流支持叠加文字和图片水印以及各种ffmpeg支持的滤镜效果，支持多个水印同时叠加。
28. 同时支持gb28181-2011、gb28181-2016、gb28181-2022以及后续可能的所有协议版本。
29. SIP解析和交互采用纯Qt底层代码实现，udp/tcp通信交互，祖传原创代码解析，不依赖任何第三方。
30. 代码量少，gb28181交互部分共几千行代码，注释详细，接口友好，使用极其简单，提供非常详细的使用示例。
31. 支持海康、大华、宇视、华为、天地伟业等所有国标设备，包括一些没有ssrc的设备。
32. 支持所有Qt版本和编译器以及操作系统，包括但不限于win、linux、mac、android、嵌入式linux、树莓派香橙派、国产os等。

## 五、相关代码
```cpp
#include "rtphelper.h"
#include "rtpthreadbase.h"

QMutex RtpHelper::mutex;
QList<int> RtpHelper:orts;
void RtpHelper::initPort()
{
    //初始化端口号
    static bool isInit = false;
    if (!isInit) {
        isInit = true;
        RtpHelper::initPort(6900, 10000);
    }
}

void RtpHelper::initPort(int min, int max)
{
    //jrtp只支持偶数端口号
    RtpHelper:orts.clear();
    for (int i = min; i <= max; i = i + 2) {
        RtpHelper:orts << i;
    }
}

int RtpHelper::takePort()
{
    QMutexLocker locker(&mutex);
    int port = 0;
    if (RtpHelper:orts.count() > 0) {
        port = RtpHelper:orts.takeFirst();
    } else {
        qDebug() << TIMEMS << "takePort error";
    }

    return port;
}

void RtpHelper::appendPort(int port)
{
    QMutexLocker locker(&mutex);
    if (!RtpHelper:orts.contains(port)) {
        RtpHelper:orts.insert(0, port);
    }
}

void RtpHelper::initSocket()
{
    static bool isInit = false;
    if (!isInit) {
        isInit = true;
        QUdpSocket socket;
        socket.bind(QHostAddress("127.0.0.1"), 8888);
        socket.close();
    }
}

int RtpHelper::debugErr(int err)
{
    if (err < 0) {
        QString error = QString::fromStdString(RTPGetErrorString(err));
        qDebug() << TIMEMS << error;
    }

    return err;
}

int RtpHelper::debugErr(int err, const QString &host, int port)
{
    if (err < 0) {
        QString error = QString::fromStdString(RTPGetErrorString(err));
        qDebug() << TIMEMS << host << port << error;
    }

    return err;
}

int RtpHelper::timeout = 5000;
bool RtpHelper::initUdpClient(RtpThreadBase *thread, int &status, RTPSession *session)
{
    //等待那边收到了应答则表示成功/等待100次每次10ms则总共=1s
    int count = 0;
    while (count < 100 && !thread->getOk()) {
        count++;
        thread->sleepx(10);
    }

    //超时后还未成功则说明失败/不用继续
    if (!thread->getOk()) {
        return false;
    }

    //设置传输的数据类型等参数
    session->SetDefaultPayloadType(8);
    session->SetDefaultMark(false);
    session->SetDefaultTimestampIncrement(160);

    QString host = thread->getClientIp();
    int port = thread->getClientPort();
    RTPIPv4Address addr(QHostAddress(host).toIPv4Address(), port);
    status = session->AddDestination(addr);
    if (status < 0) {
        return false;
    }

    qDebug() << TIMEMS << "initUdpClient" << host << port;
    return true;
}

bool RtpHelper::initUdpServer(RtpThreadBase *thread, int &status, RTPSession *session)
{
    QString host = thread->getServerIp();
    int port = thread->getServerPort();
    int timestamp = thread->getTimestamp();
    bool send = thread->inherits("RtpThreadSend");

    RTPSessionParams sessparams;
    sessparams.SetOwnTimestampUnit(1.0 / timestamp);

    //绑定要监听的地址和端口
    RTPUDPv4TransmissionParams transparams;
    transparams.SetBindIP(QHostAddress(host).toIPv4Address());
    transparams.SetPortbase(port);

    //发送端还需要设置ssrc
    if (send) {
        sessparams.SetUsePredefinedSSRC(true);
        sessparams.SetPredefinedSSRC(1);
    }

    //循环监听对应端口/直到监听成功
    int max = 100;
    while (max > 0 && (status = session->Create(sessparams, &transparams)) < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        port = RtpHelper::takePort();
        transparams.SetPortbase(port);
        thread->sleepx(1);
        max--;
    }

    if (status < 0) {
        return false;
    }

    //通知外部打开成功
    qDebug() << TIMEMS << "bindUdpServer" << host << port;
    thread->openFinsh(port);

    //语音对讲还需要设置发送端
    if (send) {
        if (!RtpHelper::initUdpClient(thread, status, session)) {
            return false;
        }
    } else {
        qDebug() << TIMEMS << "initUdpServer" << host << port;
    }

    return true;
}

bool RtpHelper::initTcpServer(RtpThreadBase *thread, int &status, RTPSession *session, RTPAbortDescriptors *descriptors, QTcpServer *server)
{
    QString host = thread->getServerIp();
    int port = thread->getServerPort();
    int timestamp = thread->getTimestamp();

    status = descriptors->Init();
    if (status < 0) {
        debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    RTPSessionParams sessionparams;
    sessionparams.SetOwnTimestampUnit(1.0 / timestamp);

    //创建连接描述符/指定tcp通信
    RTPTCPTransmissionParams transparams;
    transparams.SetCreatedAbortDescriptors(descriptors);
    status = session->Create(sessionparams, &transparams, RTPTransmitter::TCPProto);
    if (status < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    //循环监听对应端口/直到监听成功
    int max = 100;
    while (max > 0 && !server->listen(QHostAddress(host), port)) {
        RtpHelper::debugErr(-74, host, port);
        port = RtpHelper::takePort();
        thread->sleepx(1);
        max--;
    }

    //通知外部打开成功
    qDebug() << TIMEMS << "bindTcpServer" << host << port;
    thread->openFinsh(port);

    //等到新的连接直到超时
    server->waitForNewConnection(RtpHelper::timeout);
    if (!server->hasPendingConnections()) {
        return false;
    }

    //获取新的连接/拿到描述符传给地址对象
    QTcpSocket *socket = server->nextPendingConnection();
    int sock = socket->socketDescriptor();
    RTPTCPAddress addr(sock);
    status = session->AddDestination(addr);
    if (status < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    qDebug() << TIMEMS << "initTcpServer" << host << port;
    return true;
}

bool RtpHelper::initTcpClient(RtpThreadBase *thread, int &status, RTPSession *session, RTPAbortDescriptors *descriptors, QTcpSocket *socket)
{
    QString host = thread->getServerIp();
    int port = thread->getServerPort();
    int timestamp = thread->getTimestamp();

    status = descriptors->Init();
    if (status < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    RTPSessionParams sessionparams;
    sessionparams.SetOwnTimestampUnit(1.0 / timestamp);

    //创建连接描述符/指定tcp通信
    RTPTCPTransmissionParams transparams;
    transparams.SetCreatedAbortDescriptors(descriptors);
    status = session->Create(sessionparams, &transparams, RTPTransmitter::TCPProto);
    if (status < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    //部分厂家设备会校验对应端口/检验通不过主动拉流会失败/所以还需要绑定地址端口
#if (QT_VERSION >= QT_VERSION_CHECK(5,0,0))
    int max = 100;
    while (max > 0 && !socket->bind(QHostAddress(host), port)) {
        RtpHelper::debugErr(-74, host, port);
        port = RtpHelper::takePort();
        thread->sleepx(1);
        max--;
    }
#endif

    //通知外部打开成功
    qDebug() << TIMEMS << "bindTcpClient" << host << port;
    thread->openFinsh(port);

    //等待那边收到了应答则表示成功/等待100次每次10ms则总共=1s
    int count = 0;
    while (count < 100 && !thread->getOk()) {
        count++;
        thread->sleepx(10);
    }

    //超时后还未成功则说明失败/不用继续
    if (!thread->getOk()) {
        return false;
    }

    //主动连接设备直到超时
    host = thread->getClientIp();
    port = thread->getClientPort();
    socket->connectToHost(host, port);
    socket->waitForConnected(RtpHelper::timeout);

    //拿到描述符传给地址对象
    int sock = socket->socketDescriptor();
    RTPTCPAddress addr(sock);
    status = session->AddDestination(addr);
    if (status < 0) {
        RtpHelper::debugErr(status, host, port);
        return false;
    }

    qDebug() << TIMEMS << "initTcpClient" << host << port;
    return true;
}

```