GB28181协议具体是什么？如何全面了解其应用范畴？

概述

GB/T 28181协议是我国音视频领域的一项关键标准，全称为《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》。该标准由公安部科技信息化局提出，全国安全防范报警系统标准化技术委员会（SAC/TC100）归口管理，公安部一所等多家单位共同起草。作为一项国家标准，GB/T 28181-2016为公共安全视频监控联网系统的信息传输、交换和控制提供了全面的技术规范。

GB/T 28181协议的制定旨在解决视频监控领域的互操作性问题，特别是不同厂商设备之间的互联互通。它采用了基于SIP（Session Initiation Protocol）的网络视频传输协议，规范了视频监控设备之间的通信方式。这种标准化的通信方式使得来自不同厂商的设备可以在同一平台上实现集成和管理，大大提高了视频监控系统的灵活性和可扩展性。

协议的核心内容包括系统架构、设备接入、流媒体传输、信令交互、存储管理、安全防护和平台管理等方面。这些规范为构建统一、高效的视频监控网络提供了坚实的技术基础，有助于实现跨区域、跨部门的视频资源共享和协同管理。

GB/T 28181协议的实施对我国视频监控行业产生了深远影响。它不仅推动了安防设备的标准化进程，还为智慧城市、平安城市等大型项目的建设提供了技术支撑。通过统一的通信标准，不同厂商的设备可以无缝对接，实现视频数据的集中管理和调度，为城市安全管理提供了更全面、更高效的技术手段。

协议特点

GB/T 28181协议在视频监控领域展现出独特的特点，使其在功能、结构、安全和互操作性等方面具有显著优势：

1. 功能特点 ：
   • 灵活的视频流格式支持 ：支持PS流、H.264流和MP4格式，适应不同设备和应用场景1。
   • 强大的控制功能 ：通过SIP协议实现设备的注册、发现和控制，支持实时视音频点播、历史视音频回放等功能1。
2. 结构特点 ：
3. 分层架构 ：采用终端设备层、传输网络层和管理平台层的分层架构，清晰划分系统功能4。
4. 双通道设计 ：会话通道和媒体流通道分离，提高系统效率和灵活性1。
5. 基于数字摘要的挑战应答式安全技术 ：设备注册时采用挑战应答机制，有效防止非法设备接入1。
6. SIP扩展协议支持 ：利用IETF RFC34287定义的MESSAGE方法实现前端设备控制、信息查询、报警事件通知和分发等功能，提高系统安全性和可扩展性1。
7. 标准的设备注册流程 ：定义统一的设备注册流程，确保不同厂商设备可以无缝对接41。
8. 开放的视频流传输协议 ：采用RTP/RTCP协议传输视音频数据，支持跨平台、跨厂商的视频流传输1。
9. 安全特点 ：
10. 互操作性特点 ：

与其他类似协议相比，GB/T 28181协议的这些特点使其更适合公共安全视频监控系统的需求，特别是在大规模、多厂商设备集成的场景中表现出色。其开放性和灵活性为视频监控系统的互联互通和资源共享提供了强有力的技术支撑。

版本演进

GB/T 28181协议自2011年首次发布以来，经历了两次重大修订：

1. 2016年修订 ：新增支持MP4格式，增强了视频流格式的兼容性。
2. 2022年修订 ：进一步完善了协议功能，提高了系统的互操作性和安全性。

这些版本演进反映了视频监控技术的快速发展，以及对更高性能和更广泛应用场景的需求。每次修订都在原有基础上进行功能扩展和性能优化，以适应不断变化的市场需求和技术环境。

协议架构

网络拓扑

在GB/T 28181协议的网络拓扑结构中，主要涉及以下关键设备和服务器：

1. SIP监控域 ：由前端设备、用户终端、服务器和网络组成的基础通信模型。
2. 前端SIP设备 ：包括摄像机、NVR、下级平台等，负责采集和处理视频数据。
3. 中心信令控制服务器 ：为SIP客户端、设备和网关提供注册、路由选择和逻辑控制功能。
4. 流媒体服务器 ：负责接收、处理和转发视频流数据。
5. SIP客户端 ：具有注册、会话连接、视音频流接收和播放功能的实体。
6. 信令安全路由网关 ：在不同SIP监控域间提供安全的信令传输通道。

这些设备和服务器通过IP传输网络相互连接，形成一个复杂而高效的视频监控网络。网络拓扑结构主要包括两种联网方式：

• 级联 ：上下级关系，下级网关主动向上级网关注册
• 互联 ：平级关系，需共享资源时发起认证

在级联模式下，信令流应逐级转发，而媒体流可采用多种传输方式。这种分层结构设计不仅提高了系统的可扩展性和灵活性，还增强了整体的安全性和可靠性。
值得注意的是，GB/T 28181协议还支持跨区域联网，通过信令安全路由网关和流媒体服务器实现不同区域监控域之间的信息传输和交换。这种设计使得大规模视频监控系统的构建成为可能，为智慧城市、平安城市等项目提供了强有力的技术支撑。
通过这种精心设计的网络拓扑结构，GB/T 28181协议能够有效地支持视频监控系统的互联互通，为实现统一的视频资源管理和共享奠定了坚实的基础。

信令流程

在GB/T 28181协议的网络架构中，信令流程是实现设备间通信和控制的关键环节。这些流程确保了视频监控系统的正常运行，主要包括 会话通道 和 媒体流通道 两个独立的传输通道。

1. 会话通道 ：

• 功能：建立设备间的会话连接，传输系统控制命令
• 协议：SIP（Session Initiation Protocol）
• 特点：使用IETF RFC 3261规定的基于数字摘要的挑战应答式安全技术，确保通信安全

2. 媒体流通道 ：

• 功能：传输视音频数据
• 协议：RTP/RTCP（Real-time Transport Protocol/Real-time Transport Control Protocol）
• 特点：支持多种视频流格式，如PS流、H.264流和MP4格式

在GB/T 28181协议中，常见的信令流程包括：

• 基本注册流程 ：设备向服务器注册的过程，采用挑战应答机制验证身份。
• 基本注销流程 ：设备向服务器注销的过程，同样采用挑战应答机制验证身份。
• 客户端主动发起实时音视频点播流程 ：涉及多方交互，包括客户端、SIP服务器、媒体服务器和媒体流发送者。

在实时音视频点播流程中，值得注意的是 第三方呼叫控制 机制。这种机制允许SIP服务器通过三方呼叫控制建立媒体服务器和媒体流发送者之间的媒体连接，同时通过B2BUA代理方式建立媒体流接收者和媒体服务器之间的媒体连接。这种设计提高了系统的灵活性和可扩展性，使得不同设备之间的互联互通更加高效。
通过这些精心设计的信令流程，GB/T 28181协议实现了视频监控系统中设备间的可靠通信和高效控制，为构建大规模、复杂的视频监控网络提供了坚实的技术基础。

数据传输

在GB/T 28181协议的网络架构中，数据传输是实现视频监控系统功能的核心环节。协议采用了 会话通道 和 媒体流通道 分离的设计，这种双通道架构为系统的高效运行和灵活扩展奠定了基础。
数据传输的核心协议是 实时传输协议（RTP） 和 实时传输控制协议（RTCP） 。RTP负责传输视音频数据，而RTCP则用于监控RTP传输的质量并提供反馈信息。这种组合确保了视频流的高效传输和实时监控。
在传输通道设置方面，GB/T 28181协议采用了 UDP协议 作为RTP和RTCP的传输层协议。UDP的无连接特性使得它特别适合于实时性要求较高的视频流传输。然而，这种选择也带来了一定的挑战，因为UDP本身不提供可靠传输机制。为了解决这个问题，GB/T 28181协议通过 RTCP反馈机制 来监控和调整RTP传输的质量，从而在一定程度上弥补了UDP的不足。
传输的数据类型主要包括 视音频数据 ，协议支持多种视频流格式，如 PS流、H.264流和MP4格式 。这种多样化的支持使得系统能够适应不同设备和应用场景的需求。
在实际传输过程中，数据的流动路径如下：

1. 前端设备 ：采集并编码视频数据
2. RTP封装 ：将视频数据封装成RTP包
3. UDP传输 ：通过UDP协议将RTP包发送到目标地址
4. 接收端处理 ：接收端解封装RTP包，提取视频数据进行解码和播放

值得注意的是，GB/T 28181协议还支持 第三方呼叫控制 机制。这种机制允许SIP服务器通过三方呼叫控制建立媒体服务器和媒体流发送者之间的媒体连接，同时通过B2BUA代理方式建立媒体流接收者和媒体服务器之间的媒体连接。这种设计提高了系统的灵活性和可扩展性，使得不同设备之间的互联互通更加高效。
通过这种精心设计的数据传输机制，GB/T 28181协议实现了视频监控系统中设备间的可靠通信和高效控制，为构建大规模、复杂的视频监控网络提供了坚实的技术基础。

关键技术

SIP信令

SIP（Session Initiation Protocol）信令在GB/T 28181协议中扮演着核心角色，为视频监控系统的设备间通信和控制提供了关键支持。作为一种基于文本的应用层协议，SIP主要用于建立、修改和终止多媒体会话。
在GB/T 28181协议中，SIP信令的具体应用包括：

1. 设备注册与注销 ：
   • 注册流程 ：前端设备向中心信令控制服务器发送REGISTER请求，包含设备标识和能力信息。
   • 注销流程 ：设备发送带有Expires头字段的REGISTER请求，将值设置为0。
2. 实时音视频点播 ：
3. 流程 ：客户端发起INVITE请求，SIP服务器通过第三方呼叫控制建立媒体连接。
4. 优势 ：提高系统灵活性和可扩展性，实现不同设备间的高效互联互通。
5. SIP扩展协议 ：利用IETF RFC3428定义的MESSAGE方法实现设备控制和信息查询。
6. 应用案例 ：用于前端设备的远程控制和状态查询。
7. 设备控制与管理 ：

为确保通信安全，GB/T 28181协议采用了基于数字摘要的挑战应答式安全技术。这种技术要求设备在注册过程中提供数字签名，有效防止非法设备接入系统。
在实际应用中，SIP信令与其他技术相结合，为视频监控系统提供了强大的功能支持。例如：
某城市交通管理项目中，通过SIP转GB/T 28181协议，成功将不同路口的监控设备集成到一个统一的管理平台上。这不仅实现了实时监控，还为后续的数据分析提供了基础。
通过这些精心设计的SIP信令机制，GB/T 28181协议实现了视频监控系统中设备间的可靠通信和高效控制，为构建大规模、复杂的视频监控网络奠定了坚实的技术基础。

媒体流传输

在GB/T 28181协议的网络架构中，媒体流传输是实现视频监控系统功能的核心环节。协议采用了 实时传输协议（RTP） 作为媒体流传输的标准协议，为视频监控系统的高效运行和灵活扩展奠定了基础。
RTP是一种专门为实时数据传输设计的应用层协议，它在UDP协议之上提供了端到端的实时数据传输服务。在GB/T 28181协议中，RTP的具体应用包括：

1. 时间戳信息 ：RTP头中包含时间戳字段，用于同步不同媒体流的播放。
2. 序列号 ：每个RTP包都有唯一的序列号，用于检测丢包和乱序。
3. SSRC标识 ：用于标识RTP流的源，防止流的混淆。

除了标准的UDP传输方式，GB/T 28181协议还支持 主动TCP和被动TCP 两种传输方式。这种多样化的传输方式选择使得系统能够适应不同网络环境的需求，提高了系统的灵活性和适应性。
在媒体流传输过程中，涉及的关键设备包括：

• 前端设备 ：采集和编码视频数据，封装成RTP包
• 流媒体服务器 ：接收、处理和转发RTP包
• 客户端 ：解封装RTP包，提取视频数据进行解码和播放

为确保媒体流传输的质量，GB/T 28181协议采用了 实时传输控制协议（RTCP） 作为RTP的控制协议。RTCP用于监控RTP传输的质量并提供反馈信息，主要功能包括：

• 质量报告 ：发送方定期发送质量报告，包含丢包率、抖动等信息
• 流控制 ：接收方根据质量报告调整接收窗口，控制数据流速
• 同步 ：通过发送和接收RTCP包，实现不同媒体流的同步

通过这些精心设计的媒体流传输机制，GB/T 28181协议实现了视频监控系统中设备间的可靠通信和高效控制，为构建大规模、复杂的视频监控网络提供了坚实的技术基础。

设备管理

在GB/T 28181协议的网络架构中，设备管理是实现视频监控系统高效运行的关键环节。协议提供了一系列基本功能，包括：

• 设备注册 ：设备向SIP服务器登记信息，包括国标ID、域国标ID、IP地址和端口号等。
• 设备信息获取 ：系统可查询设备类型、型号和状态等信息。
• 实时视音频传输 ：支持拉取当前视频数据。
• 设备控制 ：向设备发送控制信息，如云台控制。
• 历史视音频查询与回放 ：查询和回放设备历史视频记录。

这些功能由中心信令控制服务器和流媒体服务器共同实现，确保系统对前端设备的有效管理和控制。

应用范畴

视频监控

GB/T 28181协议在视频监控领域的应用广泛而深入，为构建高效、安全的视频监控系统提供了强大支持。该协议的应用场景涵盖了社会治安监控、交通管理和应急指挥等多个重要领域：

1. 社会治安监控
   GB/T 28181协议在社会治安监控领域发挥着重要作用。通过该协议，城市的街道、广场、公园等公共场所安装的视频监控设备可以无缝接入公安部门的视频监控联网平台。这种标准化的接入方式不仅实现了实时监控，还为快速响应提供了技术支持。
2. 交通管理
   GB/T 28181协议在交通管理领域的应用也日益广泛。道路上的交通监控摄像头可以利用该协议将视频图像传输到交通管理部门的指挥中心。这种实时传输机制大大提高了交通流量监控和事故处理的效率，为城市交通管理提供了强有力的技术支撑。
3. 应急指挥
   在应急指挥领域，GB/T 28181协议的应用尤为突出。在自然灾害、事故灾难等突发事件中，该协议可以实现不同部门之间的视频监控资源共享。通过这种方式，应急指挥中心可以获取全面的现场信息，为决策提供重要依据，从而提高应急响应的效率和效果。

GB/T 28181协议的应用涉及多种类型的设备，包括：

• IPC（网络摄像机） ：作为视频采集的前端设备
• NVR（网络视频录像机） ：用于视频数据的存储和管理
• 智能安全帽 ：在特定场景下提供视频监控功能
• 视频网关 ：用于不同协议间的转换和适配

这些设备通过GB/T 28181协议实现了互联互通，为构建大规模、复杂的视频监控网络奠定了基础。
在实际应用中，GB/T 28181协议还支持多种流媒体格式的输出，如FLV、HLS、RTSP、RTMP和WebRTC等。这种多样化的支持使得视频监控系统能够适应不同终端设备的需求，实现Web浏览器、手机浏览器、微信和PC客户端等各终端的无插件播放。
通过这些应用，GB/T 28181协议为视频监控领域带来了显著的效益：

• 提高监控效率 ：实现实时监控和快速响应
• 增强应急能力 ：支持多部门资源共享，提高应急指挥效率
• 优化用户体验 ：支持多种流媒体格式，实现跨终端播放
• 促进技术创新 ：为智能化、网络化发展提供技术支撑

随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，GB/T 28181协议有望在更多领域发挥重要作用，推动视频监控行业的智能化、网络化发展。

安防系统

在安防系统的发展中，GB/T 28181协议扮演着至关重要的角色，为系统的高效运行和功能扩展提供了强有力的技术支撑。该协议的应用场景广泛，涉及多种类型的设备和平台，为安防行业带来了显著的效益。
GB/T 28181协议在安防系统中的具体应用场景包括：

1. 设备接入与管理 ：
   • 支持IPC、NVR、视频编码器等多种设备类型的接入
   • 实现设备的统一注册、注销和信息查询
   • 提供设备状态监控和远程控制功能
2. 视频流传输与处理 ：
3. 支持PS流、H.264流和MP4格式的视频传输
4. 实现实时视频点播、历史视频回放和视频流转发
5. 提供视频质量监控和调整功能
6. 支持不同品牌、不同协议的设备和平台之间的互操作性
7. 实现视频资源的统一汇聚和共享
8. 提供跨区域、跨部门的视频监控联网功能
9. 支持与AI算法中台的无缝对接
10. 实现人脸结构化、车辆结构化等智能分析功能
11. 提供异常行为检测和实时报警服务
12. 平台间互联互通 ：
13. 智能化应用支持 ：

GB/T 28181协议在安防系统中的应用带来了显著的效益：

• 提高系统兼容性 ：实现不同品牌设备的互联互通
• 增强系统扩展性 ：支持大规模视频监控网络的构建
• 提升系统智能化水平 ：为AI应用提供统一的数据接口
• 降低系统建设和维护成本 ：减少设备和平台间的适配工作

在实际应用中，GB/T 28181协议还为安防系统的性能优化提供了技术支持。例如，通过采用基于数字摘要的挑战应答式安全技术，协议有效防止了非法设备的接入，提高了系统的安全性。同时，协议支持多种视频流格式和传输方式，为系统的灵活配置和优化提供了可能。
随着技术的不断进步，GB/T 28181协议在安防系统中的应用前景广阔。未来，该协议有望在物联网、云计算、大数据等新兴技术的支持下，为安防系统的智能化、网络化发展提供更加强有力的技术支撑。

智慧城市

GB/T 28181协议在智慧城市建设中扮演着关键角色，特别是在 交通管理 和 环境监测 领域展现出显著优势。例如，在城市交通监控系统中，该协议实现了不同品牌设备的无缝对接，为智能交通控制提供了统一的视频数据接口。同时，在环境监测方面，GB/T 28181协议支持实时视频数据的高效传输，为城市空气质量、水质等环境参数的动态监测提供了可靠的技术支撑。这些应用不仅提高了城市管理的效率，还为居民提供了更安全、更舒适的生活环境。

实施与部署

系统设计

在GB/T 28181协议系统设计中，需要考虑以下基本要素：

1. 设备选型 ：选择支持GB/T 28181协议的前端设备，如IPC、NVR等。
2. 网络布局 ：设计分层架构，包括前端设备层、传输网络层和管理平台层。
3. 信令控制 ：部署中心信令控制服务器，实现设备注册、发现和控制。
4. 流媒体服务 ：设置流媒体服务器，负责视频流的接收、处理和转发。
5. 安全防护 ：采用基于数字摘要的挑战应答式安全技术，防止非法设备接入。
6. 平台管理 ：建立统一的管理平台，实现设备状态监控、远程控制和历史视频查询。

这些要素共同构成了GB/T 28181协议系统的基础架构，为实现视频监控系统的互联互通和统一管理提供了技术支撑。

兼容性考虑

在GB/T 28181协议的实施过程中，兼容性考虑是一个至关重要的环节。为确保系统的顺利运行，需要特别关注以下方面：

• 设备类型 ：支持多种设备类型，包括IPC、NVR、视频编码器等
• 软件版本 ：确保不同设备的软件版本与协议标准保持一致
• 相关标准 ：遵循GB/T 28181-2016标准要求
• 数据格式 ：支持PS流、H.264流和MP4格式的视频数据传输

通过全面考虑这些兼容性因素，可以有效避免不同设备间的互操作性问题，提高系统的整体性能和稳定性。

性能优化

在GB/T 28181协议的实施过程中，性能优化是确保系统高效运行的关键环节。为提升系统性能，可采取以下具体措施：

1. 优化网络拓扑 ：采用分布式架构，合理分配负载，减少单点故障。
2. 优化媒体流传输 ：采用智能流技术，根据网络状况动态调整视频质量。
3. 优化设备管理 ：采用设备集群技术，提高设备处理能力和响应速度。
4. 优化信令控制 ：采用异步处理技术，提高信令处理效率。

通过这些优化措施，可以显著提升GB/T 28181协议系统的性能，为视频监控系统的高效运行提供强有力的技术支撑。