WebRTC analysis and experimentation for innovative e-learning platform. Development of a web application

One of the last major challenges for the web is to enable human communication via voice and video in real time. Without it, the opportunity to innovate and develop new ways to interact is limited. Since 2011, a new way to communicate in real-time,called WebRTC , has spread. WebRTC has now implemented open standards for real-time, plugin-free video, audio and data communication. The need is real: • Many web services already use RTC, but need downloads, native apps or plugins. For example, Skype. • Downloading, installing and updating plugins can be complex, error prone and annoying. • Plugins can be difficult to deploy, debug, troubleshoot, test and maintain and may require licensing and integration with complex, expensive technology. This Master thesis describes the analysis and experimentation applied in a business context of this new technology. In particular, will be discuss a particular solution of this technology, the integration of the WebRTC in a startup project that aims to connect people who want to teach or learn a particular subject, via live video calls directly from the platform, without the need to install plug-in or external software. This platform aims to bridge the gap of interaction that there is today in MOOCs (Massive Open Online Course), in which the student follows a course offered through recorded videos. The main problem of recorded videos is the low involvement and interactivity. By integrating the WebRTC , with this thesis, it will be offered the a platform that offers live video calls directly integrated into the browser being able to track all users connection flows. The platform will also provide ad hoc tool designed for a web lesson. The tools offered are: screen-sharing and collaborative whiteboard. All WebRTC environment is surrounded by a platform that provides the ability for users to register their own profile with preference on the subject to be taught or researched. The platform also handles payment via a so-called "on the go" payment typical of the new sharing economy (e.g., Uber, AirBnb). After an initial phase of analysis and design of the platform, the project was developed and implemented in San Francisco, California . San Francisco was chosen as the destination for multiple reasons, the most relevant are the following: • Validation of the idea and professional growth: in the heart of Silicon Valley, it was possible to introduce the idea to the American market, the main goal of Bandyer platform. In addition it was possible to discuss with experts and high-profile professional investors. • Brand awareness and user network development: the proximity to the major American universities (e.g., Berkeley, Stanford) offered the opportunity to present the platform by means of workshops. In addition to universities, the project was presented at a major US incubator, Plug and Play1 receiving positive feedback. • Local resources: the presence on American territory has given the possibility to hire two American professionals for platform marketing. • Partnership: the large number of IT companies opened the doors to possible partnerships with companies already started to increase exponentially the number of users. The experience abroad has expanded greatly the prospects of the idea behind Bandyer and the development of the platform, offering many opportunities for growth both personal and corporate. In order to establish a connection between two clients, the WebRTC technology needs a signaling server, that makes communicating the two clients before initializing the direct connection between them. The main problem to be solved is to communicate to the two clients and let them establish a so-called PeerConnection (3.3.2). The platform will be able to record all the connection flows of each client (e.g., connection duration of each user). A depth analysis of the WebRTC technology allowed the understanding of the given problem. The next step was to consider an open source library called EasyRTC that offers the ability to manage events either client or server side(e.g., clients instant connection). By working with the APIs offered by this library, it has been developed a signaling server capable of authenticating the users to the live call platform and recording the flow of each connection events. Furthermore, taking advantage of the signaling server development, it was also possible to integrate the tools available during the live call WebRTC , such as interactive whiteboard, where two user can write and see the real time results, and the screen sharing, where the user during the real-time call can share their desktop screens.

Una delle sfide che il web ha affrontato negli ultimi anni è stata quella di consentire la comunicazione audio e video in tempo reale. Senza questa possibilità, la capacità di innovare e sviluppare nuovi modi di interagire è limitata. Nel 2011 si è diffuso un nuovo modo per comunicare in tempo reale, questa tecnologia innovativa prende il nome di WebRTC . WebRTC ha implementato nuovi standard per la comunicazione real time di audio, video e dati. La necessità di uno standard è reale: • Molti servizi usano real time communication (RTC), ma hanno bisogno di download, app native o plugin. L’esempio più noto è Skype • Il download e l’installazione di plugin può essere complicato, fastidioso e soggetto ad errori • I plugin hanno bisogno di essere aggiornati, ogni aggiornamento è diverso per il tipo di piattaforma. Inoltre, il passo più difficile è convincere lo user ad installare un plugin Questa Tesi Magistrale descrive l’analisi e la sperimentazione applicata in un contesto aziendale di questa nuova tecnologia. In special modo, sarà trattata un’applicazione particolare di quest’ultima ovvero l’integrazione del WebRTC in un progetto di startup che mira a connettere persone che vogliono imparare con persone che vogliono insegnare un particolare argomento, tramite video chiamate live direttamente dalla piattaforma, senza il bisogno di installare plugin o software esterni. Questa piattaforma, chiamata Bandyer , mira a colmare il gap di interazione che si ha oggi nei MOOCS (Massive Open Online Course), nei quali lo studente è poco motivato a seguire un corso offerto tramite video registrati spesso poco interattivi. Grazie all’integrazione del WebRTC , con questo lavoro di tesi, è possibile avere una tecnologia che offre video chiamate live direttamente integrata nei browser, potendo tracciare tutti i flussi di connessione degli utenti. Oltre alla video chiamata live, la piattaforma si avvale di tool studiati ad hoc per una lezione via web. I tool offerti sono i seguenti: screen sharing e lavagna collaborativa. Tutto l’ambiente WebRTC è contornato da una piattaforma che offre la possibilità agli utenti di registrare un proprio profilo indicando delle preferenze sulla materia da insegnare o ricercare. La piattaforma inoltre, si occupa di gestire il pagamento tramite una politica cosidetta "on the go" tipica delle nuove sharing economy (e.g., Uber, AirBnb). Dopo una prima fase di analisi e design della piattaforma, il progetto è stato sviluppato e implementato in California, a San Francisco. San Francisco è stata scelta come meta per molteplici motivi, i più rilevanti sono i seguenti: • Validazione dell’idea e crescita professionale: nel cuore della Silicon Valley è stato possibile far conoscere l’idea al mercato americano, primo obiettivo della piattaforma Bandyer . Inoltre è stato possibile confrontarsi con esperti e investitori di alto profilo professionale. • Brand awareness e sviluppo network utenti: la vicinanza con importanti università americane (e.g., Berkeley, Stanford) ha offerto la possibilità di presentare la piattaforma tramite dei workshop. Oltre alle università, il progetto è stato presentato ad un importante incubatore americano, Plug and Play2 , ricevendo feedback positivi. • Risorse locali: la presenza sul territorio americano ha dato la possibilità di assumere due figure professionali americane per il marketing della piattaforma • Partnership: la grande presenza di aziende informatiche nel territorio ha aperto le porte a possibili partnership con aziende già avviate per incrementare in modo esponenziale il pool di utenti. L’esperienza all’estero ha ampliato molto le prospettive dell’idea alla base di Bandyer e dello sviluppo della piattaforma, offrendo numerose possibilità di crescita sia personale sia aziendale. La tecnologia WebRTC per poter instaurare una connessione tra due client ha bisogno di un server di segnalazione, che faccia comunicare i due client prima di inizializzare la connessione diretta tra di loro. La problematica principale da risolvere è quella di far comunicare i due client, dopo un’opportuna autenticazione nel servizio, al fine di instaurare una cosidetta PeerConnection e registrarne tutti i flussi di connessione (e.g., tempi di connessione effettivi di ogni client). Un’analisi approfondita del WebRTC ha permesso la comprensione del problema su descritto. Il passo successivo è stato prendere in considerazione una libreria open source chiamata EasyRTC che offre la possibilità di gestire eventi sia lato client sia lato server. Utilizzando questa libreria è stato possible analizzare il flusso e i tempi di connessione di ogni client. Inoltre, sempre sfruttando il server di segnalazione sviluppato, sono stati integrati dei tool da utilizzare durante la chiamata WebRTC che trasmettono dati in tempo reale, come la lavagna interattiva, dove due user possono scrivere e vedere i risultati real time e lo screen sharing, grazie al quale gli user durante la video chiamata possono condividere il proprio schermo.