近日，七牛云「 2019 年度創意硬件產品獎」在上海揭曉，來自汽車之家的「直播無線(4G)背包」項目，憑借其出色的創意和優秀的設計實踐，榮膺此項大獎。

　　項目背景：

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

　　在這其中，戶外直播和大型活動展館直播就經常受限于直播的網絡環境，由于信號弱、帶寬不足、網絡不穩定等情況，而造成視頻延時大、卡頓甚至無法觀看等情況。如何提供優質流暢的直播體驗，對推流網絡提出了極高的技術要求。

　　(圖1：汽車之家公司內部，黑客馬拉松 海報)

　　黑客馬拉松概念源于美國Google、Facebook、微軟等公司有舉辦內部編程的傳統。汽車之家黑客馬拉松用其概念結合之家自身特色，為員工提供平臺，讓想法成為現實，之家黑馬文化就是 “ 營造創新研發的氛圍、激發員工的創造力、塑造極客文化 ” 。舉辦了這次活動其亮點是在幾天時間內，由大家合作編寫應用程序和應用，其精髓是工程師用自己喜歡的方式，去做想做的事情，編程過程自由，沒有限制。世界各地的黑客馬拉松活動已經成為溝通、學習、創新及吸引風投機構的新型方式。「直播無線(4G)背包」項目就是起源于汽車之家黑客馬拉松技術創新文化下的產物，后續得到研發工程師們的持續創新、優化和改進，使得產品能最終落地投入生產使用，充分體現了智慧賦能、持續創新的競賽精神。

　　產品簡介：

　　汽車之家「直播無線(4G)背包」，通過 4G 多卡聚合技術，避免了卡頓失真，可達到專業廣播級視頻傳輸。無需復雜操作便可輕松開啟直播，滿足拍攝現場復雜情況。多路直播流包括手機、平板電腦、無人機等多種直播設備，可通過本地導播臺進行管理，完成特效、字幕、畫中畫等二次編輯。

　　相比與傳統的解決方案，具有成本低、續航長、操作建議、便攜性佳等優勢，特別是采用多卡融合技術，解決了直播中最重要的數據傳輸問題。目前此產品已經廣泛應用于戶外高清直播傳輸、無人機高清直播傳輸、馬拉松直播傳輸、新聞采編直播傳輸，車展直播傳輸、旅行家直播活動傳輸、會展直播傳輸、企業年會直播傳輸等場景，并獲廣泛好評。

　　(圖2：無人機航拍效果圖)

　　(圖3：無人機遙控視角)

　　技術原理：

　　汽車之家「直播無線(4G)背包」使用視頻傳輸聚合技術，將多張運營商 4G 卡的網絡疊加來進行視頻傳輸，能保證在某個網絡環境不佳的情況下，通過多卡疊加的方式增加網絡穩定性。

　　通過這樣的方式，將高質量實時視頻傳輸至七牛云進行處理，七牛云提供的智能多媒體服務可實現對素材的視頻抽幀、內容安全審核、封面合成，生成回放等功能，再通過七牛云 CDN ，推送到新媒體直播平臺，真正實現高清無卡頓的隨時隨地直播。

　　(圖4：4G背包網絡示意圖)

　　關鍵技術分享：

　　1.       網絡傳輸采用UDP傳輸協議;摒棄TCP是因為建立連接的握手延遲大，弱網閃斷無法快速感知與重連，如：三次握手導致的 TCP 連接建立的延遲、TLS 完全握手需要至少2個RTT才能建立，簡化握手需要 1 個 RTT 的握手延遲。對于很多短連接場景，這樣的握手延遲影響很大，且無法消除。

　　2.     隊頭非阻塞;隊頭阻塞主要是 TCP 協議的可靠性機制引入的。TCP 使用序列號來標識數據的順序，數據必須按照順序處理，如果前面的數據丟失，后面的數據就算到達了也不會通知應用層來處理。因為 UDP 本身沒有連接的概念，不需要三次握手，優化了連接建立的握手延遲，同時在應用程序層面(私有傳輸層)實現了類 TCP 的可靠性，TLS 的安全性和 HTTP2 的并發性，完全避開了操作系統和中間設備的限制。

　　3.    改進的擁塞控制;采用應用程序級別擁塞控制可插拔;TCP 為了保證可靠性，使用了基于字節序號的 Sequence Number 及 Ack 來確認消息的有序到達。私有協議同樣是一個可靠的協議，它使用 Packet Number 代替了 TCP 的 Sequence Number，并且每個 Packet Number 都嚴格遞增，也就是說就算 Packet N 丟失了，重傳的 Packet N 的 Packet Number 已經不是 N，而是一個比 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，也正是由于這個特性，引入了 Tcp 重傳的歧義問題。

　　4.    更多的 Ack 塊;私有協議緩沖池可以同時提供多個Ack Block，在丟包率比較高的網絡下，更多的 Sack Block 可以提升網絡的恢復速度，減少重傳量。

　　5.    Ack Delay 時間;私有協議的RTT等于接收時間-發送時間-ACK延遲時間;流量控制和 TCP 有點區別，TCP 為了保證可靠性，窗口左邊沿向右滑動時的長度取決于已經確認的字節數。如果中間出現丟包，就算接收到了更大序號的 Segment，窗口也無法超過這個序列號。但私有協議不同，就算此前有些 packet 沒有接收到，它的滑動只取決于接收到的最大偏移字節數。

　　6.    FEC前向冗余糾錯;為了進一步提高傳輸速度，下層協議使用了前向糾錯技術FEC(全稱：Forward Error Correction)，是增加數據通訊可信度的方法。在單向通訊信道中，一旦錯誤被發現，其接收器將無權再請求傳輸。FEC 是利用數據進行傳輸冗余信息的方法，當傳輸中出現錯誤，將允許接 收器再建數據。

　　7.    在接入層采用虛擬WIFI設備，使用網絡透明接入方式，在不改變用戶數據的同時把所有流量請求通過sockets5隧道技術二次封裝，基于開源路由openwrt在底層三層網絡應用iptable路由技術把流程轉發到應用模塊層，然后高速的傳輸到云端，最后解析隧道數據，轉發到目標網絡，下行同理。

　　8.    與之配套的他們還提供了云導播臺(如圖)的功能，皆為打造更加豐富直播體驗，云導播臺可以把本地的多路直播流通過iPad等移動設備操作，進行切畫面、聲音以及畫中畫等功能。

　　(圖5：iPad導播臺操作界面)

　　產品展望：

　　汽車之家作為國內知名的汽車媒體，對于「戶外自駕直播」、「大型車展現場直播」等直播場景有著天然的敏感度，同時基于汽車題材的拍攝特點，「無人機」也是直播中的亮點和加分項。而這些場景，都對網絡的穩定性提出了較高的要求，「直播無線(4G)背包」的出現，解決了在這些場景下面對的痛點，目前，汽車之家已經將此產品運用在直播中。

　　同時，隨著直播和無人機市場的進一步擴大，農林、環保、交通、影視航拍、媒體新聞等越來越多的領域都會成為「直播無線(4G)背包」的潛在市場。隨著需求的進一步擴大，可以預見「直播無線(4G)背包」的應用場景會多點開花，產品未來前景可期。

　　七牛云「創意硬件產品獎」旨在鼓勵創新且落地的優秀科技產品，汽車之家的「直播無線(4G)背包」獲此獎項可謂實至名歸。七牛云希望有越來越多的創意產品涌現，為更多優秀產品提供技術支持，縮短開發者想法到產品的距離!