汽車(chē)之家「直播無(wú)線（4G）背包」獲七牛云「2019年度創(chuàng)意硬件產(chǎn)品獎(jiǎng)」

　　近日，七牛云「 2019 年度創(chuàng)意硬件產(chǎn)品獎(jiǎng)」在上海揭曉，來(lái)自汽車(chē)之家的「直播無(wú)線(4G)背包」項(xiàng)目，憑借其出色的創(chuàng)意和優(yōu)秀的設(shè)計(jì)實(shí)踐，榮膺此項(xiàng)大獎(jiǎng)。

　　項(xiàng)目背景：

　　直播，在今天看來(lái)已經(jīng)不是新鮮的概念，各種類型的直播出現(xiàn)在我們生活中的方方面面，不一而足。直播的走紅，一方面積累起數(shù)量足夠龐大的受眾群體，另一方面，也對(duì)直播本身的質(zhì)量提出了更高的要求。

　　在這其中，戶外直播和大型活動(dòng)展館直播就經(jīng)常受限于直播的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由于信號(hào)弱、帶寬不足、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等情況，而造成視頻延時(shí)大、卡頓甚至無(wú)法觀看等情況。如何提供優(yōu)質(zhì)流暢的直播體驗(yàn)，對(duì)推流網(wǎng)絡(luò)提出了極高的技術(shù)要求。

　　(圖1：汽車(chē)之家公司內(nèi)部，黑客馬拉松 海報(bào))

　　黑客馬拉松概念源于美國(guó)Google、Facebook、微軟等公司有舉辦內(nèi)部編程的傳統(tǒng)。汽車(chē)之家黑客馬拉松用其概念結(jié)合之家自身特色，為員工提供平臺(tái)，讓想法成為現(xiàn)實(shí)，之家黑馬文化就是 “ 營(yíng)造創(chuàng)新研發(fā)的氛圍、激發(fā)員工的創(chuàng)造力、塑造極客文化 ” 。舉辦了這次活動(dòng)其亮點(diǎn)是在幾天時(shí)間內(nèi)，由大家合作編寫(xiě)應(yīng)用程序和應(yīng)用，其精髓是工程師用自己喜歡的方式，去做想做的事情，編程過(guò)程自由，沒(méi)有限制。世界各地的黑客馬拉松活動(dòng)已經(jīng)成為溝通、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新及吸引風(fēng)投機(jī)構(gòu)的新型方式。「直播無(wú)線(4G)背包」項(xiàng)目就是起源于汽車(chē)之家黑客馬拉松技術(shù)創(chuàng)新文化下的產(chǎn)物，后續(xù)得到研發(fā)工程師們的持續(xù)創(chuàng)新、優(yōu)化和改進(jìn)，使得產(chǎn)品能最終落地投入生產(chǎn)使用，充分體現(xiàn)了智慧賦能、持續(xù)創(chuàng)新的競(jìng)賽精神。

　　產(chǎn)品簡(jiǎn)介：

　　汽車(chē)之家「直播無(wú)線(4G)背包」，通過(guò) 4G 多卡聚合技術(shù)，避免了卡頓失真，可達(dá)到專業(yè)廣播級(jí)視頻傳輸。無(wú)需復(fù)雜操作便可輕松開(kāi)啟直播，滿足拍攝現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況。多路直播流包括手機(jī)、平板電腦、無(wú)人機(jī)等多種直播設(shè)備，可通過(guò)本地導(dǎo)播臺(tái)進(jìn)行管理，完成特效、字幕、畫(huà)中畫(huà)等二次編輯。

　　相比與傳統(tǒng)的解決方案，具有成本低、續(xù)航長(zhǎng)、操作建議、便攜性佳等優(yōu)勢(shì)，特別是采用多卡融合技術(shù)，解決了直播中最重要的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。目前此產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于戶外高清直播傳輸、無(wú)人機(jī)高清直播傳輸、馬拉松直播傳輸、新聞采編直播傳輸，車(chē)展直播傳輸、旅行家直播活動(dòng)傳輸、會(huì)展直播傳輸、企業(yè)年會(huì)直播傳輸?shù)葓?chǎng)景，并獲廣泛好評(píng)。

　　(圖2：無(wú)人機(jī)航拍效果圖)

　　(圖3：無(wú)人機(jī)遙控視角)

　　技術(shù)原理：

　　汽車(chē)之家「直播無(wú)線(4G)背包」使用視頻傳輸聚合技術(shù)，將多張運(yùn)營(yíng)商 4G 卡的網(wǎng)絡(luò)疊加來(lái)進(jìn)行視頻傳輸，能保證在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳的情況下，通過(guò)多卡疊加的方式增加網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

　　通過(guò)這樣的方式，將高質(zhì)量實(shí)時(shí)視頻傳輸至七牛云進(jìn)行處理，七牛云提供的智能多媒體服務(wù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)素材的視頻抽幀、內(nèi)容安全審核、封面合成，生成回放等功能，再通過(guò)七牛云 CDN ，推送到新媒體直播平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)高清無(wú)卡頓的隨時(shí)隨地直播。

　　(圖4：4G背包網(wǎng)絡(luò)示意圖)

　　關(guān)鍵技術(shù)分享：

　　1.       網(wǎng)絡(luò)傳輸采用UDP傳輸協(xié)議;摒棄TCP是因?yàn)榻�立連接的握手延遲大，弱網(wǎng)閃斷無(wú)法快速感知與重連，如：三次握手導(dǎo)致的 TCP 連接建立的延遲、TLS 完全握手需要至少2個(gè)RTT才能建立，簡(jiǎn)化握手需要 1 個(gè) RTT 的握手延遲。對(duì)于很多短連接場(chǎng)景，這樣的握手延遲影響很大，且無(wú)法消除。

　　2.     隊(duì)頭非阻塞;隊(duì)頭阻塞主要是 TCP 協(xié)議的可靠性機(jī)制引入的。TCP 使用序列號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的順序，數(shù)據(jù)必須按照順序處理，如果前面的數(shù)據(jù)丟失，后面的數(shù)據(jù)就算到達(dá)了也不會(huì)通知應(yīng)用層來(lái)處理。因?yàn)?UDP 本身沒(méi)有連接的概念，不需要三次握手，優(yōu)化了連接建立的握手延遲，同時(shí)在應(yīng)用程序?qū)用?私有傳輸層)實(shí)現(xiàn)了類 TCP 的可靠性，TLS 的安全性和 HTTP2 的并發(fā)性，完全避開(kāi)了操作系統(tǒng)和中間設(shè)備的限制。

　　3.    改進(jìn)的擁塞控制;采用應(yīng)用程序級(jí)別擁塞控制可插拔;TCP 為了保證可靠性，使用了基于字節(jié)序號(hào)的 Sequence Number 及 Ack 來(lái)確認(rèn)消息的有序到達(dá)。私有協(xié)議同樣是一個(gè)可靠的協(xié)議，它使用 Packet Number 代替了 TCP 的 Sequence Number，并且每個(gè) Packet Number 都嚴(yán)格遞增，也就是說(shuō)就算 Packet N 丟失了，重傳的 Packet N 的 Packet Number 已經(jīng)不是 N，而是一個(gè)比 N 大的值。而 TCP 呢，重傳 Segment 的 Sequence Number 和原始的 Segment 的 Sequence Number 保持不變，也正是由于這個(gè)特性，引入了 Tcp 重傳的歧義問(wèn)題。

　　4.    更多的 Ack 塊;私有協(xié)議緩沖池可以同時(shí)提供多個(gè)Ack Block，在丟包率比較高的網(wǎng)絡(luò)下，更多的 Sack Block 可以提升網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)速度，減少重傳量。

　　5.    Ack Delay 時(shí)間;私有協(xié)議的RTT等于接收時(shí)間-發(fā)送時(shí)間-ACK延遲時(shí)間;流量控制和 TCP 有點(diǎn)區(qū)別，TCP 為了保證可靠性，窗口左邊沿向右滑動(dòng)時(shí)的長(zhǎng)度取決于已經(jīng)確認(rèn)的字節(jié)數(shù)。如果中間出現(xiàn)丟包，就算接收到了更大序號(hào)的 Segment，窗口也無(wú)法超過(guò)這個(gè)序列號(hào)。但私有協(xié)議不同，就算此前有些 packet 沒(méi)有接收到，它的滑動(dòng)只取決于接收到的最大偏移字節(jié)數(shù)。

　　6.    FEC前向冗余糾錯(cuò);為了進(jìn)一步提高傳輸速度，下層協(xié)議使用了前向糾錯(cuò)技術(shù)FEC(全稱：Forward Error Correction)，是增加數(shù)據(jù)通訊可信度的方法。在單向通訊信道中，一旦錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器將無(wú)權(quán)再請(qǐng)求傳輸。FEC 是利用數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸冗余信息的方法，當(dāng)傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將允許接 收器再建數(shù)據(jù)。

　　7.    在接入層采用虛擬WIFI設(shè)備，使用網(wǎng)絡(luò)透明接入方式，在不改變用戶數(shù)據(jù)的同時(shí)把所有流量請(qǐng)求通過(guò)sockets5隧道技術(shù)二次封裝，基于開(kāi)源路由openwrt在底層三層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用iptable路由技術(shù)把流程轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用模塊層，然后高速的傳輸?shù)皆贫�，最后解析隧道�?shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，下行同理。

　　8.    與之配套的他們還提供了云導(dǎo)播臺(tái)(如圖)的功能，皆為打造更加豐富直播體驗(yàn)，云導(dǎo)播臺(tái)可以把本地的多路直播流通過(guò)iPad等移動(dòng)設(shè)備操作，進(jìn)行切畫(huà)面、聲音以及畫(huà)中畫(huà)等功能。

　　(圖5：iPad導(dǎo)播臺(tái)操作界面)

　　產(chǎn)品展望：

　　汽車(chē)之家作為國(guó)內(nèi)知名的汽車(chē)媒體，對(duì)于「戶外自駕直播」、「大型車(chē)展現(xiàn)場(chǎng)直播」等直播場(chǎng)景有著天然的敏感度，同時(shí)基于汽車(chē)題材的拍攝特點(diǎn)，「無(wú)人機(jī)」也是直播中的亮點(diǎn)和加分項(xiàng)。而這些場(chǎng)景，都對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性提出了較高的要求，「直播無(wú)線(4G)背包」的出現(xiàn)，解決了在這些場(chǎng)景下面對(duì)的痛點(diǎn)，目前，汽車(chē)之家已經(jīng)將此產(chǎn)品運(yùn)用在直播中。

　　同時(shí)，隨著直播和無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，農(nóng)林、環(huán)保、交通、影視航拍、媒體新聞等越來(lái)越多的領(lǐng)域都會(huì)成為「直播無(wú)線(4G)背包」的潛在市場(chǎng)。隨著需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，可以預(yù)見(jiàn)「直播無(wú)線(4G)背包」的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)多點(diǎn)開(kāi)花，產(chǎn)品未來(lái)前景可期。

　　七牛云「創(chuàng)意硬件產(chǎn)品獎(jiǎng)」旨在鼓勵(lì)創(chuàng)新且落地的優(yōu)秀科技產(chǎn)品，汽車(chē)之家的「直播無(wú)線(4G)背包」獲此獎(jiǎng)項(xiàng)可謂實(shí)至名歸。七牛云希望有越來(lái)越多的創(chuàng)意產(chǎn)品涌現(xiàn)，為更多優(yōu)秀產(chǎn)品提供技術(shù)支持，縮短開(kāi)發(fā)者想法到產(chǎn)品的距離!