美畅物联丨GB/T 28181系列之TCP/UDP被动模式和TCP主动模式

news2024/9/28 12:42:31

GB/T 28181《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》作为我国安防领域的重要标准，为视频监控系统的建设提供了全面的技术指导和规范。该标准详细规定了视频监控系统的信息传输、交换和控制技术要求，在视频流传输方面，GB/T 28181支持多种传输模式，其中包括TCP/UDP被动模式和TCP主动模式。今天我们就讨论下这几种传输模式的工作原理（通过SDP数据包来帮助理解）、应用场景及各自的优势。

一、TCP/UDP被动模式（Passive Mode）

TCP（Transmission Control Protocol）即传输控制协议，是一种复杂、缓慢但可靠的传输协议。

UDP（User Datagram Protocol）即用户数据包协议，是一种简单、快速但可靠度较低的传输协议。在GB/T 28181中，UDP模式主要用于流媒体传输。

在TCP/UDP被动模式下，前端设备，诸如高清摄像头，主动跨越网络界限，向位于外网的监控中心服务器发起连接请求。这一模式尤其适用于前端设备部署于安全内网，而监控中心位于开放外网的场景，有效解决了跨网数据传输的难题。

1、工作原理：

（1）平台端作为服务器监听TCP端口，等待设备端的连接请求。

（2）设备端通过SIP信令向平台端发送INVITE请求，并在SDP中指定TCP传输方式和端口号，同时携带a=setup:passive参数表示采用被动模式。

（3）平台接收到INVITE请求后，解析SDP信息，确认采用TCP被动模式，并继续监听TCP端口。

（4）设备端主动向平台发起TCP连接请求，平台被动接收请求并建立连接。前端设备向平台发送高清视频流，确保视频画面的实时性与清晰度。

（5）平台端不仅作为数据的接收者，更通过这一连接向前端设备发送控制指令，实现了监控系统的远程操控与即时响应。

2、SIP会话流程

（1）INVITE请求

设备端通过SIP信令向平台端发送INVITE请求，开始会话。SDP中m指定使用TCP传输，如果把m里面的TCP改成UDP，即指定使用UDP传输。

INVITE sip:34020000002000000001@192.168.1.100 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 INVITE
Contact: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>
Content-Type: application/SDP
Content-Length: 160

v=0
o=34020000001320000001 0 0 IN IP4 192.168.1.2
s=Play
c=IN IP4 192.168.1.2
t=0 0
m=video 6000 TCP/RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=setup:passive
a=connection:new

（2）200 OK响应

设备端准备好推送视频流，它发送一个200 OK响应，包括会话描述。

SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>;tag=1234
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 INVITE
Content-Type: application/SDP
Content-Length: 160

v=0
o=34020000002000000001 0 0 IN IP4 192.168.1.100
s=Play
c=IN IP4 192.168.1.100
t=0 0
m=video 6000 TCP/RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=setup:active
a=connection:new

（3）ACK请求

平台端确认发送ACK请求，确认200 OK响应，正式建立会话。

ACK sip:34020000002000000001@192.168.1.100 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>;tag=1234
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 ACK

3、应用场景及优势

TCP/UDP被动模式适用于前端设备（如摄像头、编解码器等）主动连接到监控中心或服务器的场景。

（1）前端设备位于内网：当前端设备处于企业或组织的内部网络中，而监控中心或服务器位于外网时，前端设备需要主动穿越NAT（网络地址转换）或防火墙，与服务器建立连接。此时，TCP/UDP被动模式能够确保数据的安全、可靠传输。

（2）需要高可靠性和顺序性的数据传输：TCP协议以其面向连接的特性，提供了数据传输的可靠性和顺序性。在需要确保视频流不丢失、不乱序的场景中，TCP/UDP被动模式是理想的选择。

（3）网络环境相对稳定：在网络环境相对稳定、不易出现大规模网络波动或中断的情况下，TCP/UDP被动模式能够保持连接的稳定性，确保视频监控系统的持续运行。

二、TCP主动模式（Acvite Mode）

TCP主动模式与TCP/UDP被动模式不同，在TCP主动模式下，平台端主动向前端设备发起连接。适用于前端设备具有公网IP或网络环境允许入站连接。

1、工作原理

（1）设备端通过SDP协议告知平台端其监听的TCP端口情况。

（2）平台端根据前端设备的IP地址和端口，主动尝试建立TCP连接。

（3）连接建立后，平台端开始接收来自设备端的视频数据。

（4）平台也可以通过这个连接向设备端发送控制命令。

2、SIP会话流程

（1）INVITE请求

平台端向设备端发送INVITE请求，开始会话。SDP中m指定使用TCP传输，a=setup:acvite指定使用主动模式。

INVITE sip:34020000002000000001@192.168.1.100 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 INVITE
Contact: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 160

v=0
o=34020000001320000001 0 0 IN IP4 192.168.1.2
s=Play
c=IN IP4 192.168.1.2
t=0 0
m=video 6000 TCP/RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=setup:acvite
a=connection:new

（2）200 OK响应

设备端准备好TCP端口，等待平台端主动连接，它发送一个200 OK响应，包括会话描述。

1.SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>;tag=1234
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 INVITE
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 160

v=0
o=34020000002000000001 0 0 IN IP4 192.168.1.100
s=Play
c=IN IP4 192.168.1.100
t=0 0
m=video 6000 TCP/RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=setup:passive
a=connection:new

（3）ACK请求

平台端发送ACK请求，确认200 OK响应，正式建立会话。

ACK sip:34020000002000000001@192.168.1.100 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bK776sgdkse
From: <sip:34020000001320000001@192.168.1.2>;tag=5678
To: <sip:34020000002000000001@192.168.1.100>;tag=1234
Call-ID: 123456789@192.168.1.2
CSeq: 1 ACK

3、应用场景及优势

TCP主动模式则适用于平台端主动向前端设备发起连接的场景。

（1）前端设备具有公网IP：当前端设备直接连接到公网，并拥有独立的公网IP地址时，平台端可以主动向前端设备发起连接请求，建立TCP连接。这种情况下，TCP主动模式能够减少前端设备的连接请求次数，降低网络负担。

（2）网络环境允许入站连接：在前端设备所在的网络环境允许入站连接的情况下，平台端可以主动与前端设备建立连接，实现视频流的实时传输和控制指令的交互。这种模式特别适用于需要平台端主动控制连接或前端设备处于NAT/防火墙之后的场景。

（3）对实时性要求较高：虽然TCP协议本身已经提供了较高的数据传输可靠性，但在某些对实时性要求极高的应用场景中（如实时视频会议、远程医疗等），TCP主动模式能够更快地建立连接并传输数据，减少传输延迟。

三、结语

GB/T 28181标准下的TCP/UDP被动模式与TCP主动模式，如同视频汇聚平台的双翼，各自在不同场景下展现出独特的魅力与优势。TCP/UDP被动模式以其稳健可靠著称，适用于对数据传输顺序与可靠性有严格要求的环境；而TCP主动模式则以其主动性与控制力见长，适用于需要平台主动建立连接或前端设备处于NAT/防火墙保护下的场景。通过精准选择与合理配置这些传输模式，我们不仅能够确保视频监控系统的稳定运行与高效传输，更能为各类应用场景提供量身定制的解决方案。

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