Потокове передавання RTSP через VPN з автомасштабованим ретрансляцією, доставкою HLS та записом

Ми розробили платформу потокового передавання RTSP через VPN-тунелі з VPN hub для безпечного підключення камер, автомасштабованими RTSP-серверами ретрансляції для багатопротокольної доставки, HLS packaging для відтворення в браузері та безперервним записом з управлінням зберіганням.

Архітектура

• VPN Hub: Централізований VPN-сервер, що встановлює безпечні тунелі до віддалених майданчиків з камерами
• RTSP Ingest: Камери, підключені до VPN, публікують потоки RTSP через зашифровані тунелі
• Кластер ретрансляції: Сервери MediaMTX з автомасштабуванням для ретрансляції RTSP, конвертації HLS та розподілу потоків
• HLS Packaging: Конвертація RTSP в HLS в реальному часі для доставки через веб-браузер
• Служба запису: Безперервний запис потоку зі зберіганням на основі сегментів та політиками зберігання
• Load Balancer: Розподіляє з'єднання переглядачів та AI-воркерів між серверами ретрансляції
• Оркестратор: Моніторить попит та масштабує кластер ретрансляції вгору або вниз
• Зберігання: Object Storage для записаних сегментів з управлінням життєвим циклом

Архітектура VPN-тунелів

Безпечне підключення камер

• VPN hub, розгорнутий у хмарі, встановлює зашифровані тунелі до кожного віддаленого майданчика
• Камери у віддалених місцях передають потоки RTSP в межах VPN-тунелю — без виходу в публічний інтернет
• Кожен майданчик отримує VPN client, який підключається до hub, створюючи приватне мережеве накладення
• Потоки RTSP камер доступні хмарній інфраструктурі через приватні IP-адреси VPN
• Кілька камер на один майданчик використовують один VPN-тунель

Проходження NAT/Firewall

• VPN clients ініціюють вихідні з'єднання з майданчика камери (вхідні правила Firewall не потрібні)
• Hub приймає вхідні з'єднання, створюючи двонаправлені тунелі
• Хмарні сервіси отримують доступ до потоків RTSP камер через мережу VPN, ніби вони локальні

Надійність

• Автоматичне перепідключення тунелю при перебоях у мережі
• Проби Keepalive виявляють та відновлюються після прихованих збоїв
• Підтримується кілька протоколів тунелювання для сумісності з обмежувальними мережами
• Моніторинг стану кожного тунелю з оповіщенням про тривалі роз'єднання

Автомасштабована ретрансляція

Ретрансляція RTSP

Сервери ретрансляції отримують потоки RTSP з камер із мережі VPN та роблять їх доступними для нижчих споживачів:

• AI-воркери підключаються через RTSP для обробки з низькою затримкою та точністю до кадру
• Кілька споживачів можуть отримувати доступ до одного потоку камери без додаткового навантаження на камеру
• Мультиплексування потоку зменшує пропускну здатність з майданчика камери (одне отримання, багато споживачів)

Конвертація HLS

Для перегляду через веб, сервери ретрансляції конвертують RTSP в HLS у реальному часі:

• Пакування на основі сегментів для доставки HTTP через стандартну веб-інфраструктуру
• Підтримка адаптивного бітрейту для різних мережевих умов переглядача
• CDN-сумісний вихідний потік для доставки з кешуванням на периферії
• Конфігурація HLS з низькою затримкою для перегляду майже в реальному часі

Автомасштабування

Кластер ретрансляції масштабується залежно від попиту:

• Масштабування вгору (Scale Up) — Коли кількість з'єднань переглядача/AI на сервер перевищує поріг або використання ЦП високе
• Масштабування вниз (Scale Down) — Коли використання падає нижче порога протягом тривалого періоду
• Нові сервери отримують потоки з камер із мережі VPN та реєструються в Load Balancer
• Плавне завершення роботи відключає з'єднання перед видаленням серверів (глядачі автоматично перепідключаються через стабільні URL-адреси)

Конвеєр запису

Безперервний запис

• Сервери ретрансляції або спеціальні воркери запису захоплюють потоки RTSP як сегментовані файли
• Сегменти записуються з настроюваними інтервалами для керованих розмірів файлів
• Кожен сегмент позначений ID камери, міткою часу та метаданими тривалості

Управління зберіганням

• Сегменти завантажуються в Object Storage для надійного архівування
• Політики зберігання автоматично видаляють сегменти, старші за налаштований період зберігання
• Правила життєвого циклу сховища переміщують старіші сегменти на дешевші рівні зберігання перед видаленням
• Квоти зберігання для кожної камери та кожного майданчика запобігають неконтрольованому зростанню витрат

Відтворення

• Записані сегменти доступні через часові запити (камера + діапазон часу)
• HLS manifest генерується на льоту для відтворення записаного матеріалу в браузері
• Пошук та прокрутка по записаній часовій шкалі з деталізацією на рівні сегментів

Багатопротокольна доставка

| Споживач | Протокол | Затримка | Варіант використання |

|----------|----------|---------|----------|

| AI Workers | RTSP | Низька (~500ms) | Виявлення об'єктів у реальному часі, аналітика |

| Web Viewers | HLS | Середня (2-6s) | Моніторинг у реальному часі через браузер |

| Mobile Apps | HLS | Середня (2-6s) | Віддалений моніторинг на мобільних пристроях |

| Archival | Записані сегменти | N/A | Перегляд інцидентів, відповідність вимогам, криміналістика |

Моніторинг та надійність

Стан потоку

• Моніторинг статусу потоку для кожної камери (підключено, буферизація, відключено)
• Стан VPN-тунелю для кожного майданчика (latency, packet loss, uptime)
• Метрики сервера ретрансляції (CPU, bandwidth, connection count)
• Стан конвеєра запису (швидкість запису сегментів, storage usage, upload status)

Оповіщення

• Оповіщення про відключення камер з ідентифікацією майданчика
• Повідомлення про збій VPN-тунелю
• Попередження про недостатню потужність кластера ретрансляції
• Оповіщення про квоти зберігання та зберігання
• Виявлення прогалин у записі за допомогою перевірок безперервності сегментів

Ключові особливості

1. Вхідний потік, захищений VPN (VPN-Secured Ingest) — Зашифровані тунелі захищають потоки RTSP від віддалених камер
2. Проходження NAT/Firewall (NAT/Firewall Traversal) — Вихідні VPN-з'єднання обходять обмежувальні мережеві конфігурації
3. Автомасштабована ретрансляція (Auto-Scaling Restreaming) — Кластер масштабується відповідно до попиту переглядачів та AI
4. Конвертація HLS (HLS Conversion) — Конвертація RTSP в HLS у реальному часі для перегляду через браузер
5. Ретрансляція RTSP (RTSP Relay) — Доступ до потоку з низькою затримкою для AI-воркерів обробки
6. Безперервний запис (Continuous Recording) — Запис на основі сегментів з управлінням зберіганням
7. Багатопротокольність (Multi-Protocol) — RTSP, HLS та записані сегменти з одного вхідного потоку
8. Автоматичне перепідключення (Automatic Reconnection) — VPN-тунелі та з'єднання потоків відновлюються після перебоїв
9. Життєвий цикл сховища (Storage Lifecycle) — Багаторівневе сховище з автоматичним застосуванням правил зберігання
10. Мультиплексування потоку (Stream Multiplexing) — Одне отримання з камери обслуговує кілька споживачів без додаткового навантаження на камеру