- 教育
- 云计算
近几年，中国在线教育产业发展迅速，诸多在线教育平台如雨后春笋拔地而起，在线教育行业也成为了近几年互联网行业的"香饽饽"，带来了一股教育新潮流。随着在线教育行业的不断发展成熟，在线教育的形式也发生了深刻变革，从十年前以文本、视频授课为主的被动授课，转变到以小班化、定制化、在线互动为主的主动授课。疫情爆发以来，随着疫情防控常态化，在线教育的重要性凸显，诸如在线小班课和双师课堂等授课形式成为在线教育的新发力点。
在线教育进化论：互动时代的新挑战
从简单的在线函授，到在线一对一私教，再到在线小班课和双师课堂，在线教育的进化，对不少现有在线教育机构的底层通讯能力和后台架构的稳定性产生了不小的挑战。
中国领先的教育机构美联教育集团，旗下的在线学习产品曾经也面临着类似的困境。该产品的主打课程形式以小班课，小班课又包括1V1、1V2、1V4、1V6、1V8等多种形式。美联英语旗下产品师资覆盖范围遍及全球，随着业务量的不断提升，生源覆盖地域范围也不断扩大。
另一方面，作为新的发力点，双师课堂在该产品的业务拓展和发展战略中占有重要地位。双师课堂的学生大多都在线下教室，教师端是一个小型的封闭直播间，配有外放、音响，教学麦克风设备，教师在线为线下学生集中授课。
于在线教育机构而言，小班课的教学过程中，保持音画完整性和连续性是保证服务质量的关键。然而，由于师生相距遥远，且网络环境多样，一旦出现网络波动，轻则延迟、卡顿，重则模糊、马赛克，甚至黑屏，教学难以正常进行。
此外，还有一系列问题影响着双师课堂的搭建。
首先，教师的设备会产生严重回声，影响教学效果。
其次，双师课堂要求在线的教师需要跟学生做即时互动，这就对“低延时”有了极高的要求。
同时，成本的控制也是一个必须要考虑的因素。如果双师课堂在互动和非互动场景下均执行音视频低延时方案，实现费用会相对高昂，不符合企业的成本控制要求。
综上，如何在保证低延时、确保教师授课和学生学习体验的同时控制成本，是双师课堂建设中面临的另一大难题。
对于教育企业而言，口碑非常重要。无论是小班课还是双师课堂，这些问题都会导致用户体验下降，退课率、投诉率、客户流失率上升，对企业的口碑造成负面影响。一方面，口碑会影响企业的生源，生源无着，遑论教育；另一方面，口碑一旦下降，很难在短期内恢复，同时还会产生一系列不良连锁反应。
因此，建设良好的底层通讯能力和稳定的后台架构，对美联英语旗下产品的生存和发展至关重要。
彼时，该产品使用的是某公司提供的SaaS平台，在平台上直接进行授课。然而，该平台不支持定制开发，如果在教学过程中遇到卡顿、延迟、黑屏等问题，想要寻找问题并进行调整优化非常困难。
对于线上1V1私教课程而言，技术实现起来相对简单，其课程服务质量也可以得到保障。但如果场景由1V1私教变成多人同时在线互动的小班课，网络环境就会变得复杂多变，这时要维持音视频稳定，保证教学质量，技术实现难度会大幅增加。
而且，在线教育的场景特点，要求在建设底层通讯架构时，需要将多屏互动、音视频播放、动态PPT播放等功能涵盖其中。教师需要了解自身授课状态和教学质量，因此需要增加屏幕，方便教师查看自身状态；同时，还需要一块屏幕与学生互动。而音视频播放和动态PPT播放则是在教学中必不可少的功能。
综上考虑，2019年，该产品研发团队决定进行通讯云厂商选型，升级底层通讯架构。经过一系列技术测试，最终选择音视频通讯云厂商ZEGO即构科技（以下简称“即构”）为合作方，采用即构提供的在线教育解决方案，借助即构先进的实时音视频云服务产品，保障网络教学的稳定性和教学质量，提升客户服务体验和企业竞争力。
通讯云厂商遴选：“稳定至上”
对于在线教育而言，对底层通讯架构的重点要求是拥有优良的实时语音视频能力，支持完整的教学功能，同时还要具备足够稳定性，特别是在多人课堂互动的场景下，稳定性尤其重要。该产品研发团队经过市场调研，筛选了即构等数家通讯云服务提供厂商。
针对实际教学场景可能发生的情形，产品研发团队设计了包括多人互动情形测试、抗延时丢包测试以及流控策略测试等多个测试项目，通过测试入围服务商在模拟实际教学场景中的运行稳定性、抗丢包能力和流控策略，选择综合能力最强的服务商，承担该产品底层通讯架构升级任务。
多人互动的场景是PaaS平台性能和底层架构的挑战难点。在多人互动的场景中，尤其是6个学生的教学场景中，会有比较高的概率出现黑屏、卡顿、模糊、服务器连接不佳等问题，行业内也通常将1V6的教学场景作为测试场景。
在针对6个学生的测试环境下，即构稳定性突出，未出现黑屏、卡顿、画面模糊、声音不清等问题，表现超越其他厂商。
在抗延时丢包测试中，主要通过网损仪，控制网络在固定的丢包率，模拟恶劣网络环境，对厂商进行测试对比。即构在抗延时丢包测试中优于其他竞争对手，在70%丢包的情况下，即构的平台依旧可以正常上课；在50%丢包、跨国环境下，即构的延时可以维持在400~500毫秒左右，而其他竞争者最高时达到2000毫秒。
在流控测试中，测试了在网络波动同时丢包达到75%-80%的场景下，教师教学是否至少可以保持声音流畅，以保证教学质量。即构的流控策略较多，在测试中表现良好，在视频无法正常播放的情况下，声音可以保持清晰流畅。
在综合比拼几家厂商在多个项目测试中的具体表现后，美联英语旗下产品决定选用即构作为底层通讯架构升级的合作伙伴，委托即构完成小班课底层通讯架构升级和双师课堂搭建。
底层通讯架构升级：提高稳定性，降低资源消耗
基于自身自研引擎、音视频SDK和实时网络等能力，即构为该产品制定了双师课堂在线教育场景解决方案。
在项目实施落地过程中，该产品面对的主要难点是“如何保证用户体验、尽量消除网络环境和平台设备问题对用户体验的影响”。为此，即构针对小班课和双师课堂，设计了不同的优化方案：
对于小班课而言，首先需要保证在随机网络环境下音视频的流畅，即构通过自研音视频引擎中的抗延时、抗丢包技术，减少了丢包、网络波动等对师生互动造成的影响。
对于双师课堂而言，首先需要解决的是回声问题和成本平衡问题。
在回声问题方面，即构针对教师上课直播间狭小，设备较多，回声严重的情况，通过自研回声消除算法，软件配合硬件，对直播间范围内的输入声音进行优化，将可能的回声影响控制到最佳水平。
同时，考虑到该产品对低延时方案的成本控制要求，即构针对双师场景，设计了新型延时方案。在非互动情况下，学生端使用低延时网络，同时系统会将4-6个学生课堂端视频流混流成一条，教师可以同时查看6个画面，节省带宽资源；而在互动情况下，系统会自动切回到超低延时网络架构，保证了整个课堂效果，同时平衡了双师场景下的部署成本。
此外，在双师课堂搭建过程中，还出现了系统资源消耗过高的问题。
在双师课堂场景中，教师需要时刻观察自身教学情况，保证教学质量，因此需要在教师面前额外配备一块屏幕；此外，还需要再配备一块屏幕，供教师学生互动使用。然而，教师使用的智能一体机性能有限，在管控额外的两块屏幕时，会产生大量的CPU和内存资源占用，导致教学期间出现卡顿、延迟飙升等故障。
对此，即构专门调集了研发团队中经验丰富的人员组成优化团队，帮助美联英语旗下产品优化系统资源消耗问题，成功做到在最大资源消耗（教师端和学生端启用所有功能）场景下，CPU占用大多数时段低于60%，最大程度减少了非网络因素对教学质量的影响。
经过三个月左右的时间，即构基本完成了该产品双师课堂场景方案的部署。与之前的外部SaaS平台相比，基于即构底层通讯架构运行的新的在线教育平台，可以保证小班课在50%丢包率情况下进行正常教学互动，画质只是略微下降；而在70%丢包率情况下，仍然可以正常上课；在网络波动同时丢包率达到75-80%情况下，也可以保证声音的流畅。同时，教学所需的动态PPT等功能在即构底层通讯架构支持下运作良好。
成功要素：科学遴选+充分合作+成本控制
截至目前，即构为美联英语旗下产品搭建的底层通讯架构已稳定运行一年有余。美联英语旗下产品项目的成功，很大程度上归功于美联英语旗下产品科学、合理的厂商筛选流程，与即构在整个项目流程中的充分配合，以及对成本的有效控制。
第一，针对真实教学环境中的情况，该产品研发团队设计了包括多人互动情形测试、抗延时丢包测试以及流控策略测试的完整测试体系，系统性地对入围厂商进行技术评估；同时，考虑了方案部署成本问题，结合厂商技术能力和成本控制能力，考察厂商综合实力，最终与即构实现合作。
即构在音视频方面的技术水平，保证了即构的底层通讯架构方案完美贴合了该产品对高稳定、低延时需求；同时，即构提供的双师课堂解决方案在业界性价比相对较高，能在做到场景效果达标的同时，有效控制所需成本。
第二，在项目对接与实施阶段，一方面，在对接环节，该产品研发团队给予了即构充分的信任和配合。即构在了解该产品的准确需求后，主动提出建议性方案，尽力解决双方人员之间沟通、交流的难点，与负责人员逐步磨合；另一方面，在项目实施环节，双方的技术人员进行了充分合作，在部署中的解决方案进行现场专业测试期间，研发团队主动协助即构的技术人员发现优化点和问题点，并加以解决。
第三，在与即构的合作过程中，双方做到了成本的有效控制。即构在解决方案中主动考虑到了该产品在项目实施中的成本控制需求，利用自身技术降低部署成本，在帮助达到预期目标的同时，还额外节约了大量费用，增强了自身产品力，提升了客户满意度。
未来趋势：在线教育体验为王，底层通讯架构升级走上日程
在政策和科技的双重推动下，根据CNNIC的统计，中国在线教育的规模从2015年开始一直处于稳步上升阶段。新冠疫情的到来，不仅没有影响到在线教育的发展，反而成为了在线教育的催化剂。据 2020年4月28日CNNIC最新发布的《第 45 次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至 2020 年 3 月，中国在线教育用户规模已达 4.23 亿，相对 2019 年 6 月增加近 2 亿人，增长率达到 81.9%。不断增长的庞大客户群体催生了巨大的在线教育市场，各大在线教育厂商的竞争日趋白热化。
然而，随着在线教育的快速发展，教育企业的原先的硬件基础和底层通讯技术架构已经不堪重负。根据华为OptiX Lab年初针对华为公司内部员工的调查报告显示，在网课体验方面，网课过程中的卡顿、图像清晰度问题已经成为第三大影响在线教育学习体验的因素。
一方面，对在线教育企业来说，拥有稳定的音视频播放能力和在线互动能力，减少教学过程中的丢包卡顿，对提高教学质量和客户服务质量，进而保持自身竞争力而言至关重要。这就意味着对原有底层通讯架构的汰换和升级须早日提上日程。在缺乏搭建底层通讯架构和音视频引擎所需技术的情况下，借助通讯云厂商的音视频技术能力，打造稳定流畅的新型在线教学平台，不失为一个明智选择。
另一方面，在更换底层通讯架构、建设新在线教学平台的过程中，成本控制将会成为在线教育企业进行厂商选型时，除技术之外重点考虑的问题。如何能在搭建符合未来教学需求的平台同时节省成本？美联英语旗下产品的最佳实践案例，值得企业和厂商共同参考。