CN107195211B - 基于旁路的在线监课系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于旁路的在线监课系统，包括上课系统和监课系统，上课系统的数据发送给监课系统，监课系统存储上课系统的数据，监课人员通过监课系统获取上课系统的数据；上课系统包括：老师上课客户端和学生听课客户端；老师上课客户端和学生听课客户端通过专线与流媒体服务器集群相连接；监课系统包括：监课服务器集群和监课客户端；监课客户端和监课服务器集群相连接。本发明基于旁路的在线监课系统，不占用上课系统资源，对上课系统无任何影响，从而使得上课系统简洁，功能独立，资源利用更充分，提升用户上课体验。保证了上课系统的高质量和实时性。

Description

基于旁路的在线监课系统
技术领域
本发明涉及远程教育教学系统，具体的说，是涉及一种基于旁路的在线监课系统。
背景技术
随着互联网的发展，教育行业就推广远程教育，通过互联网虚拟教室来实现远程视频授课，电子文档共享，从而让教师与学生在网络上形成一种授课与学习的互动；而4G时代的来临让更加方便的学习不仅仅通过笨重的计算机，只要一个可以有大流量通的手机，通过4G的快速网络推进，我们就能更方便的直接地通过手机等掌上工具在线学习，而无线的网络使得人们的日常互动变得更加的有效！
在线学习的一个好处就是不受时间、地点、空间的限制，并且可以实现和现实当中一样的互动。
在线学习的局限性，缺乏人性化的沟通。网络人为地拉大了人与人之间的距离，为直接的情感交流设置了障碍。缺乏学生和老师之间的情感交流、情绪沟通，学习的效果可能大打折扣。
教学内容传输上的局限。传统的培训是在讲师完全可以控制的学习环境——随时需要重新安排和变更，有许多因素影响教学的状况如讲师的努力和个人的能力、技巧、适应教学的环境和提供的课件。但在E-Learning情况下，由于与被培训者的网络的隔离，这种变更就不可能，就产生内容的关键的阻隔。
为了提高教学质量，需要对上课的老师和听课的学生进行监督，但是现有的监课系统占用上课系统的资源，增加上课系统复杂性，容易干扰正常上课，影响用户的上课体验。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种不占用上课系统资源，对上课系统无任何影响，从而使得上课系统简洁，功能独立，资源利用更充分的基于旁路的在线监课系统。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于旁路的在线监课系统，包括上课系统和监课系统，上课系统的数据发送给监课系统，监课系统存储上课系统的数据，监课人员通过监课系统获取上课系统的数据。
上课系统包括：老师上课客户端和学生听课客户端；老师上课客户端和学生听课客户端通过专线与流媒体服务器集群相连接；
监课系统包括：监课服务器集群和监课客户端；监课客户端和监课服务器集群相连接；
老师登录老师上课客户端进行在线上课；
学生登录学生听课客户端进行在线听课；
学生接收老师上课数据；
老师接收学生听课数据；
老师上课数据和学生听课数据发送给分发服务器；
家长和技术支持通过分发服务器获取老师上课数据和学生听课数据。
所述老师的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；
所述学生的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；
流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端；
流媒体服务器转发学生听课数据给老师客户端。
流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端的同时旁路老师上课数据给分发服务器；
流媒体服务器转发学生听课数据给老师客户端和其他学生客户端的同时旁路学生听课数据给分发服务器；
分发服务器将老师上课数据和学生听课数据分发给监课服务器集群。
监课客户端登录监课系统接收老师上课数据和学生听课数据。
家长通过监课客户端登录监课系统；
家长接收学生听课数据；
家长接收老师上课数据。
技术支持通过监课客户端登录监课系统；
技术支持接收老师上课数据和学生听课数据。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明基于旁路的在线监课系统，基于旁路的在线监课系统与上课系统解耦，不占用上课系统资源，对上课系统无任何影响，从而使得上课系统简洁，功能独立，资源利用更充分，提升用户上课体验。同时上课系统走专线，监课系统走公网，通过对流量的重要性进行分级，保证了上课系统的高质量和实时性。
附图说明
图1是本发明基于旁路的在线监课系统的流程图；
图2是本发明基于旁路的在线监课系统的架构示意图；
图3是本发明基于旁路的在线监课系统的监课服务器内部流程图；
图4是本发明基于旁路的在线监课系统的监课客户端交互流程图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1-4可知，一种基于旁路的在线监课系统，包括上课系统和监课系统，上课系统的数据发送给监课系统，监课系统存储上课系统的数据，监课人员通过监课系统获取上课系统的数据。
上课系统包括：老师上课客户端和学生听课客户端；老师上课客户端和学生听课客户端通过专线与流媒体服务器集群相连接；
监课系统包括：监课服务器集群和监课客户端；监课客户端和监课服务器集群相连接
老师登录老师上课客户端进行在线上课；
学生登录学生听课客户端进行在线听课；
学生接收老师上课数据；
老师接收学生听课数据；
老师上课数据和学生听课数据发送给分发服务器；
家长和技术支持通过分发服务器获取老师上课数据和学生听课数据。
所述老师的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；
所述学生的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；
流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端；
流媒体服务器转发学生听课数据给老师客户端。
流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端的同时旁路老师上课数据给分发服务器；
流媒体服务器转发学生听课数据给老师客户端和其他学生客户端的同时旁路学生听课数据给分发服务器；
分发服务器将老师上课数据和学生听课数据分发给监课服务器集群。
监课客户端登录监课系统接收老师上课数据和学生听课数据。
家长通过监课客户端登录监课系统；
家长接收学生听课数据；
家长接收老师上课数据。
技术支持通过监课客户端登录监课系统；
技术支持接收老师上课数据和学生听课数据。
本发明基于旁路的在线监课系统，基于旁路的在线监课系统与上课系统解耦，不占用上课系统资源，对上课系统无任何影响，从而使得上课系统简洁，功能独立，资源利用更充分，提升用户上课体验。同时上课系统走专线，监课系统走公网，通过对流量的重要性进行分级，保证了上课系统的高质量和实时性。
本发明基于旁路的在线监课系统，在线教育系统包含上课系统和监课系统，其中上课系统负责实时的上课，要求实时性和稳定性。监课系统负责再现教室真实上课场景，可接受一定的延时，要求再现教室上课的真实性。
具体实施例：
1、实施平台；
Windows操作系统、Linux操作系统，IOS和Android。
2、功能集成软件环境；
51talk上课客户端、51talk流媒体服务器、51talk监课客户端、51talk监课服务器。
3、实现功能；
身在国外的老师与中国各地区的学生通过51talk上课客户端进行上课，51talk流媒体服务器通过旁路的方式分发上课过程中的详细数据(如PPT、文字聊天、语音、视频、白板划线等)，提供给合法授权的第三者旁路观看上课情况。
具体实现过程：
(1)美国老师在上课系统正常上课：
美国老师人在美国，登录51talk上课客户端进行在线上课，老师的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据(上课的课件以及画线)通过私有流媒体协议blitz发送给美国流媒体边缘服务器A，美国流媒体边缘服务器A通过专线网络将数据回传给国内的流媒体中心服务器集群中的一台服务器，该流媒体服务器通过私有流媒体协议blitz分别转发一份数据给距离学生A较近的流媒体边缘服务器B和距离学生B较近的流媒体边缘服务器C，同时旁路一份数据给分发服务器。流媒体边缘服务器B通过私有流媒体协议blitz发送数据给学生A的51talk上课客户端，学生A的51talk上课客户端接收数据之后解析老师的图像数据、声音数据以及PPT数据和老师的画线等辅助上课信息数据，在学生A的51talk上课客户端上实时展示老师的图像、播放老师的声音以及展示PPT数据和老师的画线等辅助上课信息。分发服务器通过私有流媒体协议blitz分发老师的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据(上课的课件以及画线)给监课边缘服务器A或者监课边缘服务器B。与此同时，老师的51talk上课客户端接收学生A和学生B的视频数据(图像)和音频数据(声音)，并展示在老师的客户端。
(2)上海学生A在上课系统正常上课：
学生A在上海，登录51talk上课客户端进行在线上课，学生的视频数据(图像)和音频数据(声音)通过私有流媒体协议blitz发送给距离学生A最近的流媒体边缘服务器B，流媒体边缘服务器B通过私有流媒体协议blitz发送数据给流媒体中心服务器集群中的一台服务器，该流媒体服务器通过私有流媒体协议blitz转发数据给美国流媒体边缘服务器A和流媒体边缘服务器C，同时通过私有流媒体协议blitz旁路一份数据给分发服务器。美国流媒体边缘服务器A通过私有流媒体协议blitz发送数据给老师的51talk上课客户端；流媒体边缘服务器C通过私有流媒体协议blitz发送数据给学生B的51talk上课客户端；分发服务器分发数据给监课服务器边缘服务器A或者监课边缘服务器B。与此同时，学生A的51talk上课客户端接收老师和学生B的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据，显示在学生A的客户端。
(3)武汉学生B在上课系统正常上课：
学生B在武汉，登录51talk上课客户端进行在线上课，学生的视频数据(图像)和音频数据(声音)通过私有流媒体协议blitz发送给距离学生B最近的流媒体边缘服务器C，流媒体边缘服务器C通过私有流媒体协议blitz发送数据给流媒体中心服务器集群中的一台服务器，该流媒体服务器通过私有流媒体协议blitz转发数据给美国流媒体边缘服务器A和流媒体边缘服务器B，同时通过私有流媒体协议blitz旁路一份数据给分发服务器。美国流媒体边缘服务器A通过私有流媒体协议blitz发送数据给老师的51talk上课客户端；流媒体边缘服务器B通过私有流媒体协议blitz发送数据给学生A的51talk上课客户端；分发服务器分发数据给监课服务器边缘服务器A或者监课边缘服务器B。与此同时，学生B的51talk上课客户端接收老师和学生A的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据，显示在学生B的客户端。
(4)上海家长A上线旁听：
家长A在上海，通过51talk监课客户端登录，51talk监课客户端首先向鉴权服务器请求权限认证，鉴权服务器通过认证后，对账号登录信息进行匹配，关联到学生A正在进行中的课程，返回给51talk监课客户端，51talk监课客户端展示可监课的信息列表，家长A点击其中的监课教室，51talk监课客户端连接上监课边缘服务器C，监课边缘服务器C向监课中心服务器集群中的一台服务器订阅教室内的监课数据，该服务器向监课边缘服务器A或者监课边缘服务器B订阅教室内的监课数据，边缘服务器A发布教室内的所有数据给该服务器，该服务器发送数据给监课边缘服务器C，监课边缘服务器C转发数据给51talk监课客户端，51talk监课客户端解析后即可观看学生A上课情景。51talk监课客户端同时接收老师的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生A的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生B的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据，显示在家长A的51talk监课客户端。
(5)武汉家长B上线旁听：
家长B在上海出差，通过51talk监课客户端登录，51talk监课客户端首先向鉴权服务器请求权限认证，鉴权服务器通过认证后，对账号登录信息进行匹配，关联到学生B正在进行中的课程，返回给51talk监课客户端，51talk监课客户端展示可监课的信息列表，家长B点击其中的监课教室，51talk监课客户端连接上监课边缘服务器C，监课边缘服务器C向监课中心服务器集群中的一台服务器订阅教室内的监课数据，该服务器向监课边缘服务器A或者监课边缘服务器B订阅教室内的监课数据，边缘服务器A发布教室内的所有数据给该服务器，该服务器发送数据给监课边缘服务器C，监课边缘服务器C转发数据给51talk监课客户端，51talk监课客户端解析后即可观看学生B上课情景。51talk监课客户端同时接收老师的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生A的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生B的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据，显示在家长B的51talk监课客户端。
(6)技术支持A在线旁听：
当有用户(老师、学生A或者学生B)反馈上课质量问题时，技术支持A通过51talk监课客户端登录，51talk监课客户端首先向鉴权服务器请求权限认证，鉴权服务器通过认证后，对账号登录信息进行匹配，关联到当前正在进行中的课程，返回给51talk监课客户端，51talk监课客户端展示可监课的信息列表，技术支持A点击其中的监课教室，51talk监课客户端连接上监课边缘服务器D，监课边缘服务器D向监课中心服务器集群中的一台服务器订阅教室内的监课数据，该服务器向监课边缘服务器A或者监课边缘服务器B订阅教室内的监课数据，边缘服务器A发布教室内的所有数据给该服务器，该服务器发送数据给监课边缘服务器D，监课边缘服务器D转发数据给51talk监课客户端，51talk监课客户端解析后即可观看教室上课情景。51talk监课客户端同时接收老师的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生A的视频数据(图像)和音频数据(声音)、学生B的视频数据(图像)和音频数据(声音)以及PPT数据，显示在技术支持A的51talk监课客户端。技术支持A通过51talk监课客户端接收的实时数据，排查问题。
如图3为监课服务器内部流程图，监课服务器启动后，与监课中心服务器建立消息队列。建立成功后，为旁路服务器提供分发数据的网络发布接口。监课服务器收到监课中心服务器请求教室session信息。监课服务器向分发服务器获取教室列表信息。回应给监课服务器。监课中心服务器向监课服务器发布订阅信息。旁路服务器发布教室状态信息、发布教室音视频相关数据信息。
如图4为监课客户端交互流程图，监课用户登录客户端，客户端网路层携带用户名和密码向鉴权服务器请求认证，同时接收鉴权服务器返回教室列表结果(单个列表包含教室ID、老师ID、学生ID以及课程起始时间和结束时间)。用户认证通过后，进入教室。监课网络层向监课系统请求教室的session信息。同时接收教室的session信息透传给监课数据逻辑层。透传session信息后，监课网络层向监课系统订阅对应教室所有内容。接收到监课系统发送的所有内容后，进行解析并分类发送给监课数据逻辑层。
Session信息即RTP协议中的SSRC，即老师音频的SSRC，老师视频的SSRC，学生音频的SSRC，学生视频的SSRC以及PPT对应的SSRC。
本发明基于旁路的在线监课系统，监课服务器启动后，与监课中心服务器建立消息队列。建立成功后，为旁路服务器提供分发数据的网络发布接口；监课服务器收到监课中心服务器请求教室session信息。监课服务器向分发服务器获取教室列表信息。回应给监课服务器；监课中心服务器向监课服务器发布订阅信息。旁路服务器发布教室状态信息、发布教室音视频相关数据信息。
本发明基于旁路的在线监课系统，旁路服务器分发一份音视频数据和进出教室消息给监课中心服务器，通过消息队列对外发布；监课客户端通过用户名和密码登录系统，向鉴权服务器请求认证，认证通过返回用户可登录的教室列表以及每个教室对应的基本信息(老师ID、学生ID、上课开始时间、上课结束时间等)；监课客户端收到教室列表后，展示教室名称给监课用户，监课用户点击进入指定教室。监课客户端向监课中心服务器请求教室相关的上课音视频数据以及对应的教室控制信息(如用户进出教室，摄像头或者麦克风的关闭与开启等)。
本发明基于旁路的在线监课系统，上课系统通过旁路的方式分发所有音视频数据到分发服务器；上课系统将教材(如互动教材、白板教材等形式)以截屏的方式变成视频流并发送到分发服务器；监课服务器向合适的分发服务器请求数据，并将所有流透传过去；监课服务器收到消息订阅后向分发服务器请求关键信息；监课中心服务器转发流媒体数据到监课客户端；监课中心服务器通过订阅消息过滤监课服务器数据；监课客户端通过鉴权服务器认证身份以获取对流媒体的访问权限；通过旁路进行监课，根据流量的重要性进行分级。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (1)

1.一种基于旁路的在线监课系统，包括上课系统和监课系统，其特征在于，上课系统的数据通过分发服务器发送给监课系统，监课系统存储上课系统的数据，监课人员通过监课系统获取上课系统的数据；上课系统包括：老师上课客户端和学生听课客户端；老师上课客户端和学生听课客户端通过专线与流媒体服务器集群相连接；监课系统包括：监课服务器集群和监课客户端；监课客户端和监课服务器集群相连接；老师登录老师上课客户端进行在线上课；学生登录学生听课客户端进行在线听课；学生接收老师上课数据；老师接收学生听课数据；老师上课数据和学生听课数据发送给分发服务器；家长和技术支持通过分发服务器获取老师上课数据和学生听课数据；所述老师的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；所述学生的上课数据发送给流媒体服务器集群中的一台服务器；流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端；流媒体服务器转发学生听课数据给老师客户端；流媒体服务器转发老师上课数据给学生客户端的同时旁路老师上课数据给分发服务器；流媒体服务器转发学生上课数据给老师客户端和其他学生客户端的同时旁路学生听课数据给分发服务器；分发服务器将老师上课数据和学生听课数据分发给监课服务器集群；监课客户端登录监课系统接收老师上课数据和学生听课数据；家长通过监课客户端登录监课系统；家长接收学生听课数据；家长接收老师上课数据；技术支持通过监课客户端登录监课系统；技术支持接收老师上课数据和学生听课数据；
当有用户反馈上课质量问题时，技术支持A通过51Talk监课客户端登录，51Talk监课客户端首先向鉴权服务器请求权限认证，鉴权服务器通过认证后，对账号登录信息进行匹配，关联到当前正在进行中的课程，返回给51talk监课客户端，51Talk监课客户端展示可监课的信息列表，技术支持A点击其中的监课教室，51talk监课客户端连接上监课边缘服务器D，监课边缘服务器D向监课中心服务器集群中的一台服务器订阅教室内的监课数据，该服务器向监课边缘服务器A或者监课边缘服务器B订阅教室内的监课数据，监课边缘服务器A发布教室内的所有数据给该服务器，该服务器发送数据给监课边缘服务器D，监课边缘服务器D转发数据给51talk监课客户端，51talk监课客户端解析后即可观看教室上课情景；51Talk监课客户端同时接收老师的视频数据和音频数据、学生A的视频数据和音频数据、学生B的视频数据和音频数据以及PPT数据，显示在技术支持A的51talk监课客户端，技术支持A通过51talk监课客户端接收的实时数据，排查问题；
所述基于旁路的在线监课系统的实施平台包括Windows操作系统、Linux操作系统、IOS和Android系统。
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