汽车之家「直播无线（4G）背包」获七牛云「2019年度创意硬件产品奖」

　　 近日 七牛云「 2019 年度创意硬件产品奖」在上海揭晓 来自汽车之家的「直播无线(4G)背包」项目 凭借其出色的创意和优秀的设计实践 荣膺此项大奖。

　　项目背景：

　　 直播 在今天看来已经不是新鲜的概念 各种类型的直播出现在我们生活中的方方面面 不一而足。直播的走红 一方面积累起数量足够庞大的受众群体 另一方面 也对直播本身的质量提出了更高的要求。

　　 在这其中 户外直播和大型活动展馆直播就经常受限于直播的网络环境 由于信号弱 带宽不足 网络不稳定等情况 而造成视频延时大 卡顿甚至无法观看等情况。如何提供优质流畅的直播体验 对推流网络提出了极高的技术要求。

(图1：汽车之家公司内部 黑客马拉松 海报)

　　 黑客马拉松概念源于美国Google Facebook 微软等公司有举办内部编程的传统。汽车之家黑客马拉松用其概念结合之家自身特色 为员工提供平台 让想法成为现实 之家黑马文化就是 “ 营造创新研发的氛围 激发员工的创造力 塑造极客文化 ” 。举办了这次活动其亮点是在几天时间内 由大家合作编写应用程序和应用 其精髓是工程师用自己喜欢的方式 去做想做的事情 编程过程自由 没有限制。世界各地的黑客马拉松活动已经成为沟通 学习 创新及吸引风投机构的新型方式。「直播无线(4G)背包」项目就是起源于汽车之家黑客马拉松技术创新文化下的产物 后续得到研发工程师们的持续创新 优化和改进 使得产品能最终落地投入生产使用 充分体现了智慧赋能 持续创新的竞赛精神。

　　产品简介：

　　 汽车之家「直播无线(4G)背包」 通过 4G 多卡聚合技术 避免了卡顿失真 可达到专业广播级视频传输。无需复杂操作便可轻松开启直播 满足拍摄现场复杂情况。多路直播流包括手机 平板电脑 无人机等多种直播设备 可通过本地导播台进行管理 完成特效 字幕 画中画等二次编辑。

　　 相比与传统的解决方案 具有成本低 续航长 操作建议 便携性佳等优势 特别是采用多卡融合技术 解决了直播中最重要的数据传输问题。目前此产品已经广泛应用于户外高清直播传输 无人机高清直播传输 马拉松直播传输 新闻采编直播传输 车展直播传输 旅行家直播活动传输 会展直播传输 企业年会直播传输等场景 并获广泛好评。

(图2：无人机航拍效果图)

(图3：无人机遥控视角)

　　技术原理：

　　 汽车之家「直播无线(4G)背包」使用视频传输聚合技术 将多张运营商 4G 卡的网络叠加来进行视频传输 能保证在某个网络环境不佳的情况下 通过多卡叠加的方式增加网络稳定性。

　　 通过这样的方式 将高质量实时视频传输至七牛云进行处理 七牛云提供的智能多媒体服务可实现对素材的视频抽帧 内容安全审核 封面合成 生成回放等功能 再通过七牛云 CDN 推送到新媒体直播平台 真正实现高清无卡顿的随时随地直播。

(图4：4G背包网络示意图)

　　关键技术分享：

　　 1. 网络传输采用UDP传输协议;摒弃TCP是因为建立连接的握手延迟大 弱网闪断无法快速感知与重连 如：三次握手导致的 TCP 连接建立的延迟 TLS 完全握手需要至少2个RTT才能建立 简化握手需要 1 个 RTT 的握手延迟。对于很多短连接场景 这样的握手延迟影响很大 且无法消除。

　　 2. 队头非阻塞;队头阻塞主要是 TCP 协议的可靠性机制引入的。TCP 使用序列号来标识数据的顺序 数据必须按照顺序处理 如果前面的数据丢失 后面的数据就算到达了也不会通知应用层来处理。因为 UDP 本身没有连接的概念 不需要三次握手 优化了连接建立的握手延迟 同时在应用程序层面(私有传输层)实现了类 TCP 的可靠性 TLS 的安全性和 HTTP2 的并发性 完全避开了操作系统和中间设备的限制。

　　 3. 改进的拥塞控制;采用应用程序级别拥塞控制可插拔;TCP 为了保证可靠性 使用了基于字节序号的 Sequence Number 及 Ack 来确认消息的有序到达。私有协议同样是一个可靠的协议 它使用 Packet Number 代替了 TCP 的 Sequence Number 并且每个 Packet Number 都严格递增 也就是说就算 Packet N 丢失了 重传的 Packet N 的 Packet Number 已经不是 N 而是一个比 N 大的值。而 TCP 呢 重传 Segment 的 Sequence Number 和原始的 Segment 的 Sequence Number 保持不变 也正是由于这个特性 引入了 Tcp 重传的歧义问题。

　　 4. 更多的 Ack 块;私有协议缓冲池可以同时提供多个Ack Block 在丢包率比较高的网络下 更多的 Sack Block 可以提升网络的恢复速度 减少重传量。

　　 5. Ack Delay 时间;私有协议的RTT等于接收时间-发送时间-ACK延迟时间;流量控制和 TCP 有点区别 TCP 为了保证可靠性 窗口左边沿向右滑动时的长度取决于已经确认的字节数。如果中间出现丢包 就算接收到了更大序号的 Segment 窗口也无法超过这个序列号。但私有协议不同 就算此前有些 packet 没有接收到 它的滑动只取决于接收到的最大偏移字节数。

　　 6. FEC前向冗余纠错;为了进一步提高传输速度 下层协议使用了前向纠错技术FEC(全称：Forward Error Correction) 是增加数据通讯可信度的方法。在单向通讯信道中 一旦错误被发现 其接收器将无权再请求传输。FEC 是利用数据进行传输冗余信息的方法 当传输中出现错误 将允许接 收器再建数据。

　　 7. 在接入层采用虚拟WIFI设备 使用网络透明接入方式 在不改变用户数据的同时把所有流量请求通过sockets5隧道技术二次封装 基于开源路由openwrt在底层三层网络应用iptable路由技术把流程转发到应用模块层 然后高速的传输到云端 最后解析隧道数据 转发到目标网络 下行同理。

　　 8. 与之配套的他们还提供了云导播台(如图)的功能 皆为打造更加丰富直播体验 云导播台可以把本地的多路直播流通过iPad等移动设备操作 进行切画面 声音以及画中画等功能。

(图5：iPad导播台操作界面)

　　产品展望：

　　 汽车之家作为国内知名的汽车媒体 对于「户外自驾直播」 「大型车展现场直播」等直播场景有着天然的敏感度 同时基于汽车题材的拍摄特点 「无人机」也是直播中的亮点和加分项。而这些场景 都对网络的稳定性提出了较高的要求 「直播无线(4G)背包」的出现 解决了在这些场景下面对的痛点 目前 汽车之家已经将此产品运用在直播中。

　　 同时 随着直播和无人机市场的进一步扩大 农林 环保 交通 影视航拍 媒体新闻等越来越多的领域都会成为「直播无线(4G)背包」的潜在市场。随着需求的进一步扩大 可以预见「直播无线(4G)背包」的应用场景会多点开花 产品未来前景可期。

　　 七牛云「创意硬件产品奖」旨在鼓励创新且落地的优秀科技产品 汽车之家的「直播无线(4G)背包」获此奖项可谓实至名归。七牛云希望有越来越多的创意产品涌现 为更多优秀产品提供技术支持 缩短开发者想法到产品的距离!

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