如何利用边缘计算,实现低延时、高质量的互动课堂体验?

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如何利用边缘计算,实现低延时、高质量的互动课堂体验?

樰篱 2019-06-10 11:18:53 浏览7866
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据《2019中国在线教育行业市场前瞻分析报告》显示:未来几年,在线教育用户规模将保持15%左右的速度继续增长,到2024年预计突破4亿人,总体市场规模将突破4500亿元。

相比于传统线下,在线教育优势十分明显,它不受地域的限制,学生可利用互联网时代的碎片化时间学习,老师不用亲临现场授课,节省多方成本,同时也解决了传统优质教育资源分布不均的难题。同时,学生可以自主选择老师,同时结合大数据、人工智能、VR、AR等技术,还可实现教学风格、授课内容、学生需求的高度匹配。而相对于录播形式,在线互动课堂教学期间,师生间更可进行实时、有效的互动沟通,及时答疑,最大幅度还原学生线下学习的模式,学生的学习效果能得到有效提升。
在线互动课堂授课模式已经成为各大传统线下教育机构与在线教育创业公司的主要阵地。那么平台面临会哪些技术挑战?在这其中边缘计算又将发挥什么作用?平台又如何利用云厂商的能力,实现全面的教育在线化、数字化发展?本文将一一为您解答。

在线互动课堂的技术挑战

在线互动课堂场景具有大带宽、长链路传输、广覆盖的业务特点,同时因为教学的实时性和互动性,对于网络的低延时和抗抖动能力也有较高的要求。

假设一个位于上海的老师在给遍布全国各地的学生讲课,一旦中间网络发生抖动,就会出现卡顿、音画不同步、互动延迟等问题,学生提的问题老师没有及时回答,学生的积极性也会下降,授课效果必然会大打折扣。
在这背后,在线互动课堂平台主要面临以下几个技术挑战:
第一,网络延时是互动课堂的核心影响因素之一,该业务场景对网络丢包敏感,网络丢包可能直接导致用户掉线、视频卡顿、推流失败等。
第二,学生遍布各地,基于就近接入原则,平台需要在全国各主要城市部署接入服务器,理论上城市覆盖数越多,接入效果越好,用户体验提升越明显,但是这会面临高昂的成本。
第三,在暑期等业务高峰期,流量大幅增长,而传统IDC机房建设周期为3-6个月,无法及时响应平台在服务器资源、带宽资源以及专线资源方面的快速扩容需求,同时大量的资源建设在业务高峰度过之后会面临闲置,急需利用云的弹性能力来解决难题。

边缘计算为在线互动课堂带来的价值

大带宽、广覆盖、强互动、低延时,在线互动课堂与边缘计算的应用场景天然契合。

首先,边缘计算可以在更靠近终端的网络边缘上提供服务,全域覆盖的节点资源,仿佛打造了一张覆盖全国的高质量、低成本的实时视频转发网络。在K12在线辅导业务场景中,空间距离的缩短可以减少复杂的长链路传输网络中,各种路由转发和网络设备处理的延时和传输时间,同时可以更好的避免网络抖动带来的掉线和卡顿问题,在互动课堂业务场景中整体低时延、强互动体验提升明显。

同时,视频类大流量业务的处理放到边缘完成,在大型公开课、名师讲堂直播等场景下会产生高并发访问,通过分布式的架构分散中心处理的压力,也能够有效避免网络拥塞,同时降低将数据传回源站的带宽成本。

之前假设的上海老师给全国学生授课的场景中,上海的老师授课媒体流会推到就近的边缘节点,在边缘节点直接进行转码,转码后的媒体流会分发到CDN边缘节点,当有用户访问时直接就近返回内容。

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对于常见的跨国授课来说,阿里云边缘计算也能通过国际高速通道将海外的授课媒体流转发回国内的云中心,再通过边缘云智能选路系统以及遍布全国的边缘转发网络,将授课内容实时、高质量的呈现在学生面前。

数据显示,阿里云边缘计算可以大幅度提升传输可靠性,端到端延时降低200-300毫秒,一对一在线课程平均完课率从97%提升至99.5%,直接为平台带来业务收益。

更低成本、更灵活地启动边缘计算应用

拓课云是在线教育行业音视频技术服务提供商,技术总监陈勇冀先生表示:除了实现全球高效的传输网络之外,阿里云边缘计算也为拓课云解决了灵活部署、节约成本、高效运维等问题。

他在云栖大会现场讲到:“在接入阿里云边缘节点服务(ENS)后,首先,我们能非常灵活的部署,根据当前的需求来动态的增加服务器使用的数量,启动的速度在分钟级别。后续还能根据大数据做提前预测,做到完全无人值守;其次,如果我们要把流的传输质量做到足够好,除了采用WebRTC和自研的抗丢包算法外,还有一个办法就是把服务器部署在家门口,如果按照传统方法走,我们与不同运营商去沟通,开机房、测试、接入等流程比较复杂,ENS很好的解决了这个问题,为我们省去了很多繁琐的工作;最后,这也为我们节约了很多运维成本,同时在边缘节点上部署足够多的运算能力,在机器和带宽上也得到足够的成本降低。”

“边缘计算应该注重为客户提供平台能力,我们覆盖全国主流地区和运营商,并且将底层复杂的边缘设施形态封装起来,标准化地开放底层的计算/存储/网络基础能力,以及分布式所需的分发、调度、安全等能力,让客户能非常方便地搭建自己的边缘分布式业务架构,进行轻量化的运维,同时十分灵活地按需进行资源动态扩缩容。那些专业的、繁琐的、耗心力的事情交给阿里云来做,客户只需要专注于业务本身,这就是我们做边缘计算的思路。”阿里云高级技术专家王广芳表示。

不久以前,阿里云宣布全面升级ENS2.0,实现一键部署、一键升级、一键扩缩容、报警自动响应,上下游互动保障运营体系的稳健性。同时,在付费模式上做到更加灵活弹性,做到真正的轻资产运营,客户可以快速部署、按需付费、先用后付。

云、边、端一站式互动课堂解决方案

在线互动课堂业务场景中,不仅需要就近的网络覆盖和实时数据传输能力,还需要视频流的处理以及视频推流、播放等端上的应用,为了让客户能够更便捷、更迅速地接入服务,阿里云提供了面向在线教育行业的一站式互动课堂解决方案。

阿里云视频云基于音视频通信RTC的覆盖全球的实时音视频传输网络,同时整合LMQ、智能存储等产品,并集成了RTC SDK、推流 SDK、播放器 SDK,实现实时音视频通话、互动直播、白板教学、实时聊天、网盘存储、文档浏览等全面的功能全面,提供高质量、一体化互动课堂解决方案。

该方案可全面覆盖在线教育业务场景,有效保障在丢包、抖动网络下的1V1、小班课互动教学体验,并通过优质直播平台,覆盖全国大班课直播,为客户提供高品质、一站式、稳定安全的互动教学体验。同时通过人工智能对1V1授课进行客观评价并对内容进行风险控制。

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技术赋能,在线教育场景未来发展

伴随国民教育意识的不断增强,在线教育的市场需求将不断扩大。而技术革新也会为这个看似传统的行业注入新鲜的血液。
5G时代的来临势必会助燃这个产业发展,其带来的是一场视频传输的革命,高质量视频通话使在线互动变得更加触手可及,能最大限度的还原线下教学的真实感,同时更高清晰度的互动课堂中,教师可以对学生起到更好的观察和督促作用,使学习效率和效果双重提升。

如今,人工智能已经开始赋能在线教育行业,比如通过人脸识别技术识别分析学生的微表情,及时反馈课堂表现和学习状态。再比如利用大数据和个性化推荐算法更精准地为学生匹配教学风格和知识点、利用人工智能技术为为学生批改作业、答疑解惑等等,AI的融入,可以帮助教师提升教学效率。

在线教育借助互联网技术,已经突破了线下传统教育模式的瓶颈,实现跨地域、跨时空的教育资源共享。在未来,借助于云计算、边缘计算、实时音视频通信以及直播平台、人工智能等技术,不管学生在任何地点,只要有手机或电脑,在线教育平台就可以把最优秀的老师带来他的身边。

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