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!