CDN加速

教育行业场景

更新时间:2021-05-14 17:47:24

后疫情时代,教育直播中台建设方案

目录

一、方案背景

1.1 市场背景

2020 年初突如其来的疫情冲击下,加速了行业信息化步伐,推动数字化转型,其中在线教育是其中非常重要体现的一环,教育部门推动线上复课,实现“停课不停学”,验证了教育信息化实施的必要性,也为教育信息化进一步发展带来利好影响。教育信息化建设是实施线上教育、远程教学的基础,为其提供了软硬件技术服务。

1.2 业务挑战

在线上教育中,直播教学是是线上教育的最直接方式,随着教育信息化的推进,线上直播教学能满足越来越多的场景,包括家校沟通、线上教研、寒暑假讲座和教育扶贫等,属于常态化的应用工具。

而直播的形式不只是单向直播观看,同时也根据业务属性、参与直播人数的多少,对课堂的能力诉求不同,例如1对1的互动沟通、1对16以内的互动小班教学、线下与线上融合的双师课堂等。

对于未来,无论是教培机构,还是教育信息化厂商,对多种班型的直播课模式会共同服务满足不同的在线教学场景会成为基础需求。
但实际从技术角度来看,一直以来直播教学成本投入大、技术难度大,门槛也高,存在如下业务挑战:

1. 满足不了大并发的需求,网络、带宽瓶颈。
2. 不同模式的直播业务涉及的技术栈不同,可复用程度低,自建直播服务实施成本高。
3. 直播课堂沉浸感不足,缺乏实时互动以及配套的线上教学工具。

因此,对于教培机构、教育信息化服务厂商来说,如何建设一套能承载高并发力、拥有沉浸式体验、高互动的在线课堂、系统层不冗余,复用性强的直播系统,是面向未来教育数字化、OMO模式的必备要求。

1.3 方案目标

网宿科技基于在线课堂全场景诉求,结合多年服务教育行业核心客户机构的落地经验,构建一套垂直教育直播场景的直播中台,赋能教培机构、教育信息化厂商,能以最低的成本集成对接网宿教育直播中台能力,灵活搭建和匹配各类业务场景,不冗余建设,具备高弹性。

二、解决方案

2.1 系统架构

实至名归:网宿科技荣获IDC产业年度大典两项大奖

标准化、全场景在线课堂架构

相关产品:实时音视频(核心服务,含白板、文档服务)、云直播(搭配)、云点播(搭配)

2.2 方案能力

1、实时音视频服务:

  • 实时音视频网络:基于WebRTC协议的实时音视频服务,是此方案中的核心,以遍布全球的节点构建成的低延时音视频传输网络,能支撑起跨运营商、跨洋、偏远区域远程互动直播场景诉求。
  • 教师与学生两端接入:两端核心针对有音视频 “互动连麦” 要求的老师、学生,老师端主流采用 PC客户端、PC web端发起教学,特殊场景下采用pad、手机发起,网宿提供实时音视频SDK(windows、mac、 安卓、IOS、JS版本)用于应用端能力接入,实现推拉流能力;学生端观看方式可采用多终端平台观看,支持集成实时音视频SDK(windows、mac、Android、IOS、JS版本)接入,实现观看互动。
  • 教师端SDK功能:实时音视频SDK支持 屏幕共享、视频共享能力。
  • H323会议端接入:支持教室场景下的视频会议系统,实时音视频服务端支持将会议 H323协议 转化成标准 WebRTC 协议互通,满足传统硬件视频会议系统接入,覆盖双师课堂、视频会议场景。
  • 服务端转推CDN:支持将教师端的流在服务端转RTMP协议推流至CDN上(在该方案中CDN为云直播平台),主要满足在传统直播课场景下,用户只需观看无需互动的场景需求。
  • 消息信令:承载在线课堂中的聊天消息的指令,涵盖在实时音视频SDK、实时音视频网络服务中。
  • 白板&文档服务:提供互动白板SDK供教师端与学生端嵌入集成,支持白板互动、画笔工具等多种能力,云端服务中支持对课件处理,支持处理静态文档、动态PPT文档,满足在线课堂的教学工具诉求。
  • 课堂融合录制:直播结束后,录制系统将提取服务端缓存下的音视频流、白板、消息数据,通过融合模拟回放技术将 课堂数据录制成MP4文件点播视频。

2、云直播系统(搭配):

以单向直播分发能力为主的云平台能力,针对仅有单向直播诉求的教育场景,支持直接以RTMP直播流接入和分发,满足低成本、高稳定分发的直播观看需求,例如直播课场景。备注:此场景也支持采用流媒体直播CDN产品、或第三方CDN产品。

3、云点播系统(搭配):

用于存放录播视频文件,支持用户直接上传视频,以及承载录制系统录制后的MP4文件,支持对视频文件转码、加密处理提升安全性,最终用于学生复习回看。

4、部署方式:以上架构主要为公有云解决方案架构,其中实时音视频服务支持单独私有化部署进教育专网中。

三、场景化最佳实践

3.1 直播课

1)方案架构1:CDN直播课+连麦

实至名归:网宿科技荣获IDC产业年度大典两项大奖

  1. 教师侧始终推WebRTC直播流,在实时音视频服务端经过媒体处理转发CDN流给普通学员观看。
  2. 普通学员(未连麦状态)仅拉老师侧的CDN直播流观看,支持高并发,rtmp协议下延时在3S左右,HLS协议下延时在10S左右。
  3. 若有普通学员需要上麦,需要将拉的CDN流断开,调整为拉WebRTC老师流,同时在起一路WebRTC推流给老师,老师侧拉流实现音视频连麦,备注:这其中连麦学生端会涉及到1S左右的画面暂停切换效果。
  4. 学生上麦后,普通学生拉流观看的效果为,老师与连麦学生的合流画面。
  5. 搭配服务:文档白板服务、云点播服务。
    a) 若采用文档白板服务与CDN拉流同时观看时,由于CDN拉流侧存在延时,因而白板侧显示时需要按需新增延时展示,从而缩小延时问题。

2)方案架构2:低延时直播课方案+连麦

实至名归:网宿科技荣获IDC产业年度大典两项大奖

  1. 教师始终推WebRTC流,学生侧观看与连麦,始终也推拉WebRTC流,直播流全程延时在200ms以内。
  2. 相比于方案1,学生侧从普通拉流到上麦,不会涉及到断流重推的画面在暂停效果。
  3. 搭配服务:文档服务、云点播服务。

3) 方案价值

  1. 解决传统PC端采用flash问题
    教师端可采用web版实时音视频SDK推rtc流,且在服务端转化成rtmp直播流经CDN分发,替换flash推流器,学生端可采用H5播放器替换历史flash播放器。
  2. 提升直播课堂体验和效果
    a) 低于200ms的互动延时,课堂交互体验如同现场一般。
    b) 独立课件与白板形态,课堂沉浸感提升。
  3. 高容量并发承载:无论是C DN直播观看还是WebRTC实时音视频拉流,均可承载万人

3.2 小班课、1对1

1) 方案架构
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  1. 教师与学生侧进行实时音视频互通,一个房间中最多实现1V16人同时在线连麦交流。
  2. 互动教学场景下,教师与学生之间基于白板互动白板SDK,支持双向互通白板文档画笔授课,文档化教学,其中文档由为注重PPT动画效果。
  3. 基于网宿全球化实时音视频网络覆盖,充分满足海外老师与国内学生互通,延时在200ms以内,互动体验高。

2) 方案价值

  1. 专业互动课堂场景应用:基于市场主流需求匹配方案,充分满足在线小班课、1对1场景下对实时音视频技术能力诉求(多人连麦、互动白板、静态/动态文档、信令聊天、跨洋互通等),降低在线教育机构集成难度。
  2. 低门槛集成对接:基于全终端平台(PC web、windows、mac、Android、IOS)SDK接入,低代码集成,助力快速上线小班课、1对1应用。

3.3 双师课堂、会议研讨

1) 方案架构

实至名归:网宿科技荣获IDC产业年度大典两项大奖

  1. 基于传统视频会议互动场景硬件设备(例如奥威亚、希沃),支持将H.323协议网关接入,并进行与实时音视频WebRTC协议切换和互通。
  2. 支持超高清1080P清晰度推拉流,低延时互通,满足线下教室、会议场景下诉求。

2) 方案价值

  1. 满足多场景、多终端跨平台接入:连接传统线下教室、会议室与移动手机、PC互联互通,强化场景应用能力。
  2. 为教育信息化建设提供视频化基座,符合和满足三个课堂(专递课堂、名师课堂、名师网络课堂)建设需要。

四、方案优势

  1. 超高清、低时延、高稳定:基于WebRTC音视频协议技术栈,结合网宿丰富的音视频节点部署(全球1500+),以及在多年在音视频领域的技术优化(弱网、抗丢包),实现超高清视频分发,低延时互动,延时可控制在在200ms内。
  2. 一站式教学功能:教学互动场景下能力支持,涵盖实时音视频、直播、文档、白板、屏幕共享、视频共享等能力选配,组件化集成对接,直接兼容支持 直播课、小班课、1对1、双师课堂、录播课场景下系统集成需求,兼容性高,拓展性强,不冗余建设,降低成本,同时缩短多业务开发周期,业务提效。
  3. 高可用最佳实践:网宿云视频服务客户中,已有多个教育机构、企业采用此架构方案做系统集成对接和线上应用,服务稳定可靠,支持承载高量并发。
  4. 支持私有化部署:实时音视频全套能力可私有化部署至教育专网之中,符合教育OMO建设专属化要求。

五、适配客户

  1. 教育解决方案集成商:各区域教育解决方案集成商,面向政府、教育局、学校提供一站式教育信息化系统解决方案,其中提供的在线课堂业务中,底层的音视频直播互动系统,可以直接选用此 教育直播中台解决方案,在上层构建起场景化SAAS业务功能。

  2. 线下+线上教育机构:针对有 “自研能力” 的在线教育机构平台,注重自身教学平台的品牌建设,基于网宿实时音视频能力向上构建小班课、1对1、低延时直播课等。