Chương 1. TONG QUAN DE TÀI Chương nay mô tả tong quan về hiện trang day và hoc thêm ngoài giờ tại Việt Nam. Qua đó mô tả bài toán gặp phải, đối tượng, phạm vi, khảo sát các nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước. Cuối cùng đưa ra mục tiêu và hướng giải quyết của đề `.
Mô tả bài toán Hiện nay, trong bối cảnh chuyên đổi số ngày càng được phô biến rộng rãi trong nhiều ngành nghé, đại dich Covid-19 trở thành một động lực lớn thúc day quá trình này diễn ra mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Giáo dục không phải là một ngoại lệ, trong bối cảnh con người phải sống chung với dịch bệnh thì học trực tuyến (E-learning) là điều không thể tránh khỏi. Những nguyên do khiến việc học trực tiếp trở nên bị giới hạn: * Chi phí cao, việc học trực tiêp còn có cơ sở vật chat đê phục vụ các buôi học như: bàn, ghê, làm mát,. * Khoảng cách địa lí, việc di chuyền từ nơi ở đến nơi học có thé tốn nhiều chi phí, thời gian nêu ở xa, đôi với du học thì tiêu tôn nhiêu hơn gâp bội * Trong bối cảnh dịch bệnh, thiên tai hiện nay, thì việc tiếp xúc gần không được khuyến khích Các vấn đề này có thê được giải quyết bằng e-learning: * Chi phí sẽ rẻ hơn nhiều vì không phải tốn chi phí di chuyền, cơ sở vật chat + Khoảng cách không còn là vấn đề, thậm chí có thé xuyên biên giới + Trong bối cảnh hiện nay, e-learning có thé giúp chúng ta học mà không cần dùng đến khẩu trang Tuy có nhiều lợi ích, nhưng các hệ thống e-learning hiện nay vẫn có khuyết điểm.
Hiện nay, e-learning có 2 dạng phổ biến: + E-learning gồm các video thu sẵn (Udemy, Hocmai.) + E-learning là các lớp học được tô chức từ các lớp học trực tiếp khi mà không thé học trong điều kiện bình thường. Các lớp học này đều có sự hạn chế: * Các video thu sẵn khiến người học trở nên thụ động vì không thé tương tác. + Những lớp học chuyền từ trực tiếp sang e-learning thường khó dé tự chọn giáo viên phù hợp. ¢ Những lớp đông người học thi kiến thức sẽ “loãng”, việc học không còn hiệu quả 1.
Tình hình nghiên cứu WebRTC có sự khác biệt với mô hình truyền thống là sử dụng P2P giữa các trình duyệt. Mặc dù sử dụng mô hình P2P xong cái ứng dụng WebRTC vẫn cần một server đứng trung gian dé có trao đồi các thông tin cần thiết dé hai trình duyệt có thé kết nối với nhau. Server này được gọi là signaling server, nó cần phải là một với chức năng thời gian thực (Real Time Communication hay RTC).Ngoai ra WebRTC cũng cung cấp cap một số APIs dé tương tác cũng như tận dụng khả năng của các trình duyệt.Hình mô tả kiến trúc của đơn giản WebRTC Signaling Server Người dùng A Người dùng B Hình 1.1 Kiến trúc phô biến của hệ thống WebRTC WebRTC không giới hạn kết nối giữa hai người dùng. Chúng ta có khả năng kết nối từ một người dùng đến nhiều người dùng khác.Hình mô tả có nhiều hơn hai peer được kết nôi với nhau.
Signaling Server 27/7776 #77777 ® Citi md 1H771P9 Audio, Video, daia. LA Người dùng A Người dùng B Người dùng B Hình 1.2 Minh họa hệ thống WebRTC khi có nhiều người dùng kết nối với nhau Như ta thấy ở hình trên, bat cứ khi nào ta muốn kết nối tới một user khác ta cần tạo peer thêm peer dé kết nối với hai bên. Theo hình trên, như ta thấy ở trên mỗi peer sẽ có 2 luồng kết nối.Chúng ta cho là khi ta có 10 peer kết nối với nhau với một, chúng ta kiểm tra là mỗi peer kết nối mat khoảng 500kbps, nếu vậy 10 kết nối sẽ tốn chi phí là gần 5mbps. Nếu ta sử dụng mạng ADSL với băng tần 3mbps, chúng ta không thé kết nói đến tận 10 peer.
Thêm vào đó với sự phát triển về công nghệ như hiện nay, việc tăng trải nghiệm của người dùng khi thực hiện các kết nối là điều cần thiết (ví dụ như là ứng dụng Computer Vision hay AR trong việc stream video. Với giới hạn về thiết bị hiện nay thật khó dé các kết nối có thé thực hiện những điều trên. Với nhu cầu đó, người ta đưa ra một ý tưởng là có một server riêng, server này có trách nhiệm trung gian chuyên/nhận các luỗng dữ liệu tới các peer. Với điều này các peer chỉ cần nhận/truyền stream từ server đó.
Điều này làm giảm gánh nặng cho bên phía người dùng bên bị giới hạn bởi thiết bị của mình (như là thiết bị di động, trình duyệt web.), nhất là khi có rất nhiều peer kết nối với nhau.Server này được gọi là media server, hình dưới minh hóa kiến trúc của hệ thong WebRTC khi thém media server. Người dùng A Người dùng B Người dùng C Hình 1.3 Kiến trúc đơn giản của WebRTC khi thêm vào Media Server Với việc thêm vào Media Server ta thay rõ sự giảm tải giữa các peer kết nói. Mỗi peer bây giờ chỉ cần giữ kết nối tới một Media Server. Điều này giải quyết được van dé dé cập đến trước đó với 10 peer kết nối.
Và với thời đại công nghệ phát triển như hiện nay, việc tăng trải nghiệm cho người dùng là một rất cần thiết và quan trọng. Vì thê với một server riêng biệt chúng ta có nhiêu sức mạnh hơn trong việc thực hiện các tác vụ video nâng cao tăng tương tác với người dùng.Hiện tại thì có hai loại Media Server phổ biến được dùng là MCU và SFU. MCU Multipoint Controller Unit là một kiểu chiến lược cho phép tôi ưu việc nhiều peer kết nối với nhau. Với MCU thay vì các peer được thiết lập kết nối với tat cả các peer khác,nó chỉ cần thiết lập kết nối với một media server trung gian.
Media server này có trách nghiệm nhận/chuyên tới các peer khác.Dưới đây hình minh hoa của MCU: +Người! Người dùng A Người dùng C Hình 1.4 Minh họa cách thức hoạt động của mô hình MCU Người dùng Streams/người dùng Tổng cộng n 2n 2n Bang 1.1 Thống kê các peer và luồng stream tham gia khi hoạt động theo mô mình MCU Với một media server ở giữa ta có thê nhận thấy sự giảm phụ thuộc vào các peer kết nối với nhau. Về cơ ban MCU nhận tat cả stream từ tat cả các peer, giải mã các stream này và sau đó tạo một layout trộn lẫn tất cả các stream này. Cuối cùng nó giải mã và gửi đến tất cả các peer khác. Ưu điểm của MCU là đơn giản và tránh được vấn đề về hiệu suất khi có nhiều peer két nối.Nhưng một điều ta có thể nhận thấy ở đây là MCU trộn lẫn các luồng stream với nhau, điều này dẫn đến việc chúng ta khó có thé có được những ludng stream nguyên dạng ban dau ( có thé chất lượng video kém hơn) hoặc có một vài độ trễ khi sử dụng.
Một điều không tránh khỏi là thêm một server đứng giữa rất tốn kém. Bên cạnh đó media server phải mã hóa và giải mã lên tốn khá nhiều tài nguyên hệ thống như băng thông, CPU. SFU Một cách tiếp cận khác ở đây là Select Forwarding Unit (SFU). Tương tự như MCU có một server trung gian ở giữa, nhưng SFU có phan cải tiến hơn.
Thay vi phải xử lý nhiều công đoạn như giải mã, tron, sau đó giải mã, SFU đơn giản chỉ giải mã và gửi tới các peer khác khi người dùng gửi một luồng streamtới. Việc này làm làm cho các luồng stream có thé chất lượng tốt hơn do không phải trộn như media server. Và độ trễ thấp hơn khi không phải trải qua nhiều giai đoạn như MCU. Hình dưới mô ta SFU: Người dùng A Người dùng C Hình 1.5 Mô tả cách thức hoạt động của mô hình SFU Người dùng Streams/người dùng Tổng cộng n n n^2 Bảng 1.2Bang thống kê các peer và luồng stream tham gia khi hoạt động theo mô mình SEU.
Mục tiêu và hướng giải quyết Từ những cơ sở trên, nhóm tác giả nhận thấy hướng đi WebRTC ứng dụng cho hệ thống kết nối giữa người cần học và người muốn dạy là 1 đề tài tiềm năng. Cho nên trong khóa luận này nhóm tác giả đã nghiên cứu và phát triển 1 ứng dụng với tính ứng dụng cao với mục tiêu sau: ¢ Thực hiện tot những ưu diém mà các hệ thông e-learning hiện nay đang có * Đảm bao sự tương tác giữa người dạy mà học * Cung cấp nội dung đa dang * Mọi người học hỏi lẫn nhau * Dap ứng chính xác nhu cầu cho người học Về thực tiễn: ¢ Tạo ra môi trường cho người dạy và người hoc ¢ Thực hiện được cơ bản các chức năng * Đáp ứng được nhu cầu cho những người sử dụng 1. Đối tượng và phạm vi 1. Đối tượng Hệ thông hướng đên tat cả người dùng có nhu câu học thêm các kỹ năng, kiên thức mới và đôi tượng người dùng có khả năng và muôn truyên đạt, chia sẻ vê chuyên môn của mình bằng hình thức dạy — học trực tuyến.
Pham vi Các tinh năng của hệ thống được xây dựng phù hop với như cầu học theo hình thức tương tác trực tuyến 1 người dạy và 1 người học của người dùng. Kết quả đạt được Sau quá trình thực hiện kết quả chính mà nhóm nghiên cứu đã đạt được là: * Cung cấp kiến thức nền tảng về webrtc, web application development * Ứng dụng hoạt động với các chức năng cơ bản 1. Ý nghĩa khóa luận 1. Về nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu đã tông hợp và cung cấp các kiến thức về E-Learning, Web Conference, cũng như công nghệ WebRTC.
Về tính ứng dụng Hệ thống E-learning tích hợp Web conference ra đời đã giải quyết được rất nhiều bài toán khó của hình thức giáo dục truyền thống ở Việt Nam. Việc triển khai và đưa vào thực tế sử dụng giúp người dùng có thể học và dạy mọi lúc mọi nơi với thiết bị có kết nối Internet cùng với những lợi ích khác như tiết kiệm thời gian, chỉ phí đi lại được giảm đáng kể. Điều này mang lại rất nhiều lợi ích cho ngành giáo dục nói chung. CƠ SỞ LÝ THUYET VA CÔNG NGHỆ SỬ DUNG Chương này nói về cơ sở lý thuyết cũng như các công nghệ được sử dụng trong quá trình thực hiện dé tài.
Ngoài ra các công cụ sử dụng nhóm nghiên cứu trình bày chi tiết ở phụ lục A. Công cụ sử dụng. E-Learning E-learning là một thuật ngữ thu hút được sự quan tâm, chú ý của rất nhiều người hiện nay, đặc biệt là trong bối cảnh chuyển đổi số trong đại dịch covid-19.