1. 5G远程控制方案概述

1.1 产品定位

机器人接入蜂窝网络后不具备公网地址，操作端无法与其直接建立连接。本方案通过部署在公网的中转服务， 实现控制指令下行与视频上行的双向贯通，使操作人员可在任意具备网络的地点控制异地作业的机器人。

控制链路与视频链路相互独立，视频中断不影响控制功能； 视频按需推流，无人观看时不产生流量，可显著降低蜂窝网络的使用成本。 适用于无人值守巡检的异常处置、跨厂区远程接管、应急现场指挥等场景。

1.2 系统组成

1.3 数据流向

• 控制指令：客户端发起，经云端中转服务校验后转发至机器人端中转服务， 再由其转换为本体协议下发给机器人。
• 状态数据：机器人产生，经机器人端中转服务上报至云端， 再由云端推送给已订阅的客户端。
• 视频数据：机器人端编码后推送至云端流媒体服务，客户端从流媒体服务拉取。 视频链路与控制链路相互独立，任一路异常不影响另一路。

1.4 典型使用流程

（1）远程接管

机器人在异地执行自主巡检任务，出现异常时由值守人员通过网页客户端接入， 查看现场画面并下发控制指令完成处置，处置完毕后交还给导航系统继续任务。

（2）多方观看

同一台机器人的画面可由多个客户端同时观看，用于指挥调度场景下的多方协同。 控制权限由账号授权约束，观看与控制可分离。

（3）第三方系统集成

用户已有的指挥调度平台通过客户端开发包接入，把远程控制能力嵌入既有系统， 无需了解底层协议细节。

1.5 性能和指标

视频时延受现场蜂窝网络上行带宽与公网链路质量影响，明显高于局域网与射频图传， 不建议在远程链路下进行需要精细操作的作业。

1.6 安全机制

身份认证

• 密钥分发：每台设备与每个账号分配独立密钥，密钥仅在部署时下发，不在网络中传输。
• 指令签名：客户端发送指令时，用密钥对指令内容计算认证码并随指令一起发送。
• 服务端校验：云端用同样的密钥重新计算并比对，不一致的指令直接丢弃。 指令在传输过程中被截获或篡改均无法通过校验。

重放防护

• 每条指令都带有一次性标识与时间信息。
• 服务端能够识别已经处理过的指令并予以拒绝。
• 超出有效时限的指令一律拒绝，攻击者即便截获合法指令也无法通过重放达到目的。

访问控制

• 账号与设备的绑定关系在云端维护，账号只能控制其被授权的设备。
• 客户、账号、设备构成三级数据模型，便于按客户维度管理与计费。
• 服务到期后账号自动失效，无法继续控制设备。
• 失联保护：远程链路中断时机器人自动停止，不会因指令丢失而持续动作。

1.7 注意事项

• （1）服务器选型应重点关注上行带宽——视频由服务器发往观看者走的是上行方向， 单路视频约需数兆比特每秒，多路并发时需相应倍增。
• （2）流媒体服务的对外地址必须填写服务器的公网地址，且需列全所有客户端可达的地址， 否则会出现信令交互成功但始终没有画面的情况。
• （3）防火墙与安全组需同时放行控制服务端口、流媒体推流与分发端口、以及媒体数据传输端口—— 信令与媒体走的是不同端口，仅放行信令端口会导致连接超时。
• （4）修改任一端的程序后都必须重新部署到对应位置，仅更新一端可能导致协议不匹配。
• （5）蜂窝网络在部分区域可能存在访问限制，若设备无法上线应先确认其可访问云端地址。

2. 客户端使用

2.1 网页客户端

• 步骤一：在浏览器中打开客户端地址。
• 步骤二：输入账号与密码登录。
• 步骤三：从设备列表中选择要控制的机器人。
• 步骤四：界面加载后显示视频画面与控制面板。
• 步骤五：使用方向控制面板操作机器人行走与转向；动作按钮执行起立、趴下等常用动作。
• 支持多画面同屏显示，可同时观察机器人搭载的多路相机。
• 网页客户端无需安装任何插件，在支持实时通信技术的现代浏览器中即可使用。

2.2 按需推流

为节省蜂窝网络的上行带宽，视频推流采用按需启停机制。

• 启动时机：客户端打开视频窗口时，云端向机器人端下发启动指令，机器人端启动对应的推流单元。
• 停止时机：最后一个观看者关闭窗口后，云端下发停止指令，推流单元关闭。
• 意义：机器人在无人观看时不产生视频流量，对流量按量计费的蜂窝网络接入方式而言可显著降低使用成本。

2.3 客户端开发包

• 功能范围：封装了连接管理、认证签名、指令下发与状态订阅，调用方无需了解底层协议细节。
• 运行环境：提供跨版本运行时支持，可在不同版本的运行环境中使用。
• 使用方式：引用类库后，创建连接对象并传入服务器地址与凭据，调用相应方法即可下发指令。
• 状态订阅：注册回调函数后，设备状态变化时自动触发通知。

3. 部署与运维

3.1 云端部署

• 步骤一：准备一台具备公网地址的服务器，选型时重点关注上行带宽。
• 步骤二：执行云端部署脚本，自动完成流媒体服务安装、中转服务安装、网页客户端部署与服务注册。
• 步骤三：配置流媒体服务的对外地址，必须填写服务器的公网地址。
• 步骤四：在防火墙与安全组中放行所需端口。
• 步骤五：启动服务并验证各端口可正常访问。

3.2 机器人端部署

• 步骤一：将机器人端部署包上传至随车算力单元。
• 步骤二：执行部署脚本，自动安装中转服务与视频推流单元，并注册为开机自启动。
• 步骤三：在配置文件中填写云端服务器地址与设备凭据。
• 步骤四：确认算力单元的硬件编码能力可用——视频编码依赖处理器集成的编码单元。
• 步骤五：启动服务并在云端管理界面确认设备已上线。

3.3 管理后台

• 设备管理：查看设备标识、所属客户、在线状态、最近心跳时间与服务到期日期； 支持新增设备并生成密钥，可停用设备。
• 账号管理：创建账号并设置密码，为账号授权可控制的设备 （一个账号可授权多台设备，一台设备也可授权给多个账号），设置服务到期时间。
• 运行监控：实时显示各设备与各账号的连接情况；显示最近一次心跳时间， 据此判断设备是刚刚断开还是已长时间失联；临近服务到期的客户在列表中突出显示。

3.4 常见问题与处理