Детальная информация

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке и контейнеризации самодостаточной платформы видеоконференций на основе WebRTC и SFU, ориентированной на самостоятельное развёртывание и подключение дополнительных worker nodes/media nodes. В работе проведён анализ WebRTC, архитектур Mesh, MCU и SFU, существующих open-source платформ видеоконференцсвязи, а также ограничений контейнеризации и автоматизации развёртывания медиасерверов. На основе анализа спроектирована архитектура, включающая web frontend для регистрации пользователей и участия в конференциях, backend/control plane, медиаслой на базе mediasoup, базу данных, deployment-модуль на Ansible и мобильное административное приложение. Реализован прототип платформы на базе React, TypeScript, Node.js, NestJS, Socket.IO, mediasoup, PostgreSQL, Prisma и Docker/Docker Compose. Через мобильное приложение выполняются ввод SSH-параметров сервера, проверка доступности, запуск подключения worker node, отображение статуса установки и удаление узла. В результате подтверждена работоспособность пользовательских сценариев видеоконференции и административных сценариев подключения медиаузлов. Практическая значимость работы состоит в снижении сложности самостоятельного развёртывания и расширения WebRTC/SFU-инфраструктуры.

The bachelor thesis is devoted to the development and containerization of a self-hosted video conferencing platform based on WebRTC and SFU architecture, focused on independent deployment and connection of additional worker nodes/media nodes. The work analyzes WebRTC, Mesh, MCU and SFU architectures, existing open-source video conferencing platforms, and limitations related to containerization and automated deployment of media servers. Based on the analysis, an architecture is designed that includes a web frontend for user registration and conference participation, a backend/control plane, a mediasoup-based media layer, a database, an Ansible deployment module, and a mobile administrative application. A platform prototype is implemented using React, TypeScript, Node.js, NestJS, Socket.IO, mediasoup, PostgreSQL, Prisma and Docker/Docker Compose. The mobile application is used to enter SSH server parameters, verify availability, start worker node connection, display installation status, and remove a node. As a result, the operability of user video conferencing scenarios and administrative media node connection scenarios is confirmed. The practical significance of the work is the reduction of complexity in self-deployment and extension of WebRTC/SFU infrastructure.

• ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Исследование предметной области
  • 1.1 Технологические основы видеоконференций
    • 1.1.1 WebRTC как стандарт real-time коммуникаций
    • 1.1.2 Сравнительный анализ архитектур: Mesh, MCU, SFU
    • 1.1.3 Протоколы сигналинга и NAT traversal
  • 1.2 Обзор существующих open-source платформ
    • 1.2.1 Jitsi Meet
    • 1.2.2 BigBlueButton
    • 1.2.3 Janus Gateway, mediasoup, Pion
    • 1.2.4 LiveKit и Galène
  • 1.3 Контейнеризация и масштабирование WebRTC-инфраструктуры
    • 1.3.1 Docker для медиасерверов: преимущества и специфические проблемы
    • 1.3.2 Горизонтальное масштабирование SFU: каскадирование, Redis, Kubernetes, STUNner
  • 1.4 Автоматизация развёртывания и мобильные интерфейсы управления
    • 1.4.1 Ansible как инструмент автоматизации
    • 1.4.2 Паттерн мобильного приложения-оркестратора сервера
  • 1.5 Выводы по главе
• 2 Проектирование платформы видеоконференций с управляемым подключением медиаузлов
  • 2.1 Постановка задачи проектирования
  • 2.2 Требования к системе
  • 2.3 Общая архитектура платформы
  • 2.4 Обоснование выбора технологического стека
  • 2.5 Проектирование подсистемы видеоконференций
  • 2.6 Проектирование media-node-agent
  • 2.7 Проектирование подсистемы автоматизированного развёртывания медиаузлов
  • 2.8 Алгоритм выбора медиаузла для новой комнаты
  • 2.9 Проектирование данных
  • 2.10 Проектирование контейнеризации
  • 2.11 Выводы по главе
• 3 Реализация платформы
  • 3.1 Среда реализации
  • 3.2 Структура программного проекта
  • 3.3 Реализация frontend-приложения
  • 3.4 Реализация мобильного административного приложения
  • 3.5 Реализация backend/control plane
  • 3.6 Реализация signaling-механизма
  • 3.7 Реализация медиаслоя на mediasoup
  • 3.8 Реализация контейнеризации
  • 3.9 Реализация механизма добавления медиаузла
  • 3.10 Тестирование
  • 3.11 Результаты реализации
  • 3.12 Выводы по главе
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ