A Video Conferencing System based on WebRTC for seniors

Chuan-Yen Chiang Institute of Computer Science and Engineering

National Chiao Tung Univ.

Hsinchu, Taiwan cychiang.cs99g@nctu.edu.tw

Yen-Lin Chen Department of Computer Science and Information

Engineering

National Taipei Univ. of Tech.

Taipei, Taiwan ylchen@csie.ntut.edu.tw

Pei-Shiun Tsai Institute of Network Engineering

National Chiao Tung Univ.

Hsinchu, Taiwan soso0316@gmail.com

Shyan-Ming Yuan Department of Computer Science

National Chiao Tung Univ.

Hsinchu, Taiwan smyuan@cis.nctu.edu.tw^*

Abstract—With the technology growing, traditional communication way is insufficient to meet everyone needs. Video chatting is gradually become more and more popular. There are many mature and free video chatting tools to use on the internet. However, for senior citizens, learning news is much more difficult, none of them are design for senior citizens, so that it is too hard for elder to use it, it is result in the elder have no wish to learn new things. Therefore, in this thesis, we focus on the needs of elder adults; this study use HTML5 and WebRTC to propose a video chatting system designed for senior citizens, the elder can video chatting without complex operation. In addition, we also combine it into the television, the elder can use remoter controller to watch television and chat to people at the same time. After chatting, the system will upload the chatting video to server and elder can share it to friends. In the experiment, the result shows that the senior citizens is interesting in this system, also, the elder thinks that the system is very useful, feel comfortable to use it. They can learn this system quickly.

Keywords—WebRTC; Video Chatting; HTML 5

1. INTRODUCTION

Now a day, if we want to talk to our friend, we just pick up the telephone and call a number. With the quick growth of internet, telephone is not the only one way to talk. There is lots of software on the internet such as Skype and Google hangouts that provide a free voice call service to user, allow to chatting with friends. People get used to chatting to friends by software. But now, traditional voice call seems dissatisfied with people, video call is the most popular way now, have a webcam or a smartphone can share a video call with anyone quickly.

To learn how to use video chatting on the computer or smartphone is easier for the new generation. However, it is painful for the senior citizens to learn new modern technology. We used to feel that the senior is not able to learn new things. But according to the research [1], the senior adults are willing to learning new technologies; unfortunately, they need more time to learn it, familiar it and a friendly environment to help them close to new technology. In addition, the aging population is worse and with the advent of the technology, learning new technology is an inevitable trend, the question is how to help senior person to learn. Although there are lots of

software provides free service such as video chatting, text chatting and voice chatting, however, it is too hard for the senior to use it. Little attention has been focus on provide any senior-friendly user interface. Easy to use is one of the key points when we are trying to help elders use new technology. For that reason, design and develop a system that provides video chatting for the elder to use is what the senior citizen needs.

In eldersrsquo; life, television plays an important role. The elder person spends a lot of time on watching television. Some researcher tries to integrate the concept “lifelong learning” with television. “Lifelong learning” means as long as you live, keep learning how to live. By integrate the two things, the eldersrsquo; shows better learning performance and feels comfortable to learn it, so that we can know the television will helps elder learning performance.

All mention above is the reason that we wants to design a video chatting system for elder to use. We can develop a video chatting interface and integrated it on the television, hopes the elder using the system to share his/her life to all their friends.

To make sure that everyone can talks to the elder in every place, a browser-based video chatting system without plugin is one of the major goal. WebRTC is one of our choices. By using WebRTC and HTML5, people does not need to download and install additional apps or plugins, they can simply use the browser to chat. Only need to click the URL, open the browser and talks.

Another goal is design a senior-friendly interface for elder to let them feel no difficult when using the system. As of right now, video chatting need to use computer or smartphone, but many of senior citizens does not own a computer or are not able to use computer without assistance, using compute us a big trouble. To assist the senior, we want integrated the system into television and hope the system is simply enough that the elder only click the television remote controller and then the communication will start, without using mouse or keyboard. In this way, the senior citizens can chat with friends while watching television.

WebRTC is a free, open project that enables web browsers with Real-Time Communications (RTC) capabilities via simple

2014 International Conference on Trustworthy Systems and their Applications

978-1-4799-6566-3/14 $31.00 copy; 2014 IEEE DOI 10.1109/TSA.2014.17

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JavaScript APIs. It can start a real-time communication via browser without any other plugins, and it is available in Chrome, Opera and Firefox. Users only need to install the

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基于 WebRTC 的老年人视频会议系统

摘要

随着技术的增长，传统的沟通方式不足以满足每个人的需求。视频聊天正逐渐变得越来越流行。有许多成熟和免费的视频聊天工具在互联网上使用。然而，对于老年人来说，获取新闻要困难得多，没有一个是为老年人设计的，所以老年人很难用到它，结果导致老年人很难使用。因此，本文着重研究了老年人的需求;本研究采用HTML5和WebRTC，提出了一个专为老年人设计的视频聊天系统，老年人可以视频聊天，无需复杂的操作。此外，我们还将其合并到电视中，老年人可以使用遥控器同时与人聊天。聊天后，系统会将聊天视频上传到服务器，老人可以分享给朋友。在实验中，结果表明老年人对这个系统很感兴趣，而且，老年人认为这个系统非常有用，使用起来很舒服。他们可以快速学习这个系统。

关键词 WebRTC;视频聊天;HTML 5

介绍

现在，如果我们想和我的朋友谈谈，我们就拿起电话打个号码。随着互联网的迅速发展，电话并不是唯一的交谈方式。互联网上有很多软件，如Skype和谷歌的hangouts，为用户提供免费语音通话服务，允许与朋友聊天。人们习惯于通过软件与朋友聊天。但是现在，传统的语音通话似乎不能满足人们的需求，视频通话是现在最流行的方式，有摄像头或智能手机可以很快与任何人分享视频通话。

对于新一代来说，学习如何在计算机或智能手机上使用视频聊天更容易。然而，老年人学习新的现代技术是痛苦的。我们过去觉得老年人不能学新东西。但是，根据研究，老年人愿意学习新技术;不幸的是，他们需要更多的时间来学习它，熟悉它和使用友好的环境帮助他们学习新技术。此外，人口老龄化情况越来越严重，随着技术的出现，学习新技术是必然趋势，问题是如何帮助老年人学习。虽然有很多软件提供免费服务，如视频聊天，文本聊天和语音聊天，但是，这是太难为老年人使用它。很少有对老年人友好的用户界面。当我们试图帮助老年人使用新技术时，易于使用是关键之一。因此，设计并开发了一个系统，为老年人提供视频聊天，供老年人使用。

在老年人的生活中，电视起着重要的作用。老人花很多时间看电视。一些研究者试图将'生命学习'的概念与电视结合起来。'终身学习'是指只要你活着，不断学习如何生活。通过整合这两件事情，老年人的学习成绩更好，学习起来也感觉很舒服，这样我们才能知道电视会让长辈们学习表现更好。

上面提到的都是我们想要设计一个视频聊天系统供老年人使用的原因。我们可以开发一个视频聊天界面，并集成在电视上，希望老人使用该系统分享他们的生活，他们的朋友。

为了确保每个人都能在每一个地方与老人交谈，一个基于浏览器没有插件的视频聊天系统是主要目标之一。WebRTC是我们的选择之一。通过使用 WebRTC 和 HTML5，人们无需下载和安装其他应用或插件，只需使用浏览器进行聊天。只需单击 URL，打开浏览器并进行对话。

另一个目标是为老年人设计一个对他们友好的界面，让他们在使用系统时感觉并不难。截至目前，视频聊天需要使用电脑或智能手机，但许多老年人没有电脑或在没有帮助的情况下不能使用电脑，使用计算是一个很大的麻烦。为了帮助老年人，我们希望将系统集成到电视中，并希望系统足够简单，老年人只需点击电视遥控器，然后通信将开始，而无需使用鼠标或键盘。这样，老年人就可以在看电视时与朋友聊天。

WebRTC 是一个免费、开放的项目，通过简单的JavaScript API使实时通信 （RTC） 功能在Web浏览器上实现成为可能。它可以通过浏览器实现实时通信，而无需任何其他插件，并且可在Chrome、Opera和Firefox中均受支持。用户只需安装浏览器，即可开始聊天，而无需安装其他插件。具有WebRTC的网站可以使用不同的操作系统版本或不同的浏览器相互交谈。整体体系结构显示为图1。Web应用开发人员对WebAPI层感兴趣，此层中有许多API，开发人员可以使用它来开发类似Web的视频聊天应用程序。为了在浏览器之间获取和交换媒体流，WebRTC 使用以下两个 API：

MediaStream是一种API，用于从本地设备（例如，作为输入的摄像头）获取音频和/或视频媒体流。MediaStream对象收集输入流，RTCPeerConnect从MediaStream的输出读取数据。RTCPeerConnect 是一个 API，提供两个用户之间的连接建立。为了建立对等连接，ICE框架使用 STUN协议和TURN来处理NAT遍历和其他网络变幻莫测。STUN和TRUN由谷歌提供。在ICE寻址后，将建立连接，以直接连接到对等体。

图1.WebRTC各层

A. 系统概述

本文的目的是提出一个专为老年人设计的网络聊天系统。图2显示了网络聊天系统的概述。在图中，老人通过服务器向照顾者发送一条信息，然后照顾者回复给老人一个信息，最后两个对等体互相沟通。

图2.流程

系统工作流如图 3 所示。首先，系统检查用户是否首次登录系统，如果是，则要求用户输入帐户和密码登录系统。用户登录系统后，系统通过电子邮件将聊天请求发送给用户朋友并等待好友的回复。收到好友的第一次响应后，系统使用 WebRTC API 设置用户和朋友之间的视频和音频连接，并同时录制视频和音频媒体。聊天后，系统将音频和视频文件上传到服务器和服务器将两个文件转码为一个.mkv文件并保存在视频服务器中。之后，好友可以在网站上观看录制视频文件。

这个系统的主旨是为老年人开发一个系统。为老年人设计的系统应该让他们觉得这个系统很容易学习。为了简单，除了在这个系统中与朋友交谈之外，老人不需要做任何事情。所有步骤都由系统在后台完成或由朋友触发。

B. 用户界面

在此系统中，我们为用户设计了两个不同的接口。一个是专为老年人设计的视频聊天界面，另一个是专为照顾者设计的用户界面。我们将简要介绍这些接口，详情将在下一节中介绍。表一展示了老年人视频聊天界面的主要功能。

1) 自动登录：如果用户第一次登录网络聊天系统，用户需要输入账号和密码才能进入系统，用户的信息将存储为COOKIE，因为COOKIE存储在计算机中，系统可以使用COOKIE维护用户的登录状态，这样用户下次使用系统就不需要输入帐户和密码。

2) 视频会议：该系统为用户提供了基于浏览器的视频聊天界面，两个对等体在建立连接后可以相互查看和交谈。此外，此系统允许在任何设备和任何地点向参与者进行呼叫。

3) 自动好友/亲戚呼叫：此功能旨在帮助用户邀请好友到聊天室。用户登录系统或参与者离开通信后，系统通过电子邮件将聊天室 URL 发送给用户朋友，邀请他们加入通信。

4) 视频录制和播放：此系统提供录制功能，可帮助用户记录通信过程并在通信结束后上传录制视频。上传视频将分享给朋友，朋友可以在用户管理系统中找到视频。

显示 I. F视频的传输

特征	描述
自动登录	如果用户已登录到系统，它将自动 下次登录
视频会议	提供两个对等体之间的聊天界面， 允许他们打电话给任何人使用任何设备任何地方
自动 好友/亲属 叫	系统将帮助用户发送邀请 给朋友的信息。
视频录制和 播放	系统将录制聊天视频，同时 聊天并将该记录上载到服务器

C. 视频会议

WebRTC（Web 实时通信）是一个允许用户通过浏览器相互通信的项目。以下是在两个用户之间建立两个连接的说明。

如图4所示，它显示了浏览器之间的实时媒体交换流。首先，浏览器将通过 GetUserMedia API 从输入设备获取用户的视频流和音频流，然后将视频流和音频流编码到多个数据包中。数据包通过网络传输在网络被设置好以后。在媒体终点，浏览器解码数据包，形成媒体流并将流附加到输出设备

视频流从本地对等体传输到 RTP 链路和 RTCP 链路上的远程对等体。远程对等体也以同样的方式传输视频流。这意味着用户需要维护四个链接来建立双向视频聊天。

图3.沟通过程

D. 自动好友/亲属呼叫

视频聊天是两个用户之间的双向通信。也就是说，邀请朋友到聊天室是这个系统的一件重要的事。在这里，我们提供好友通知功能，帮助用户在朋友准备聊天时通知他们。用户登录系统后，系统将帮助用户邀请朋友到聊天室。当朋友联系上时，他们可以互相交流。

图5

图6

图5显示了向朋友发送邀请消息的图表。系统会根据用户的好友列表向好友的邮箱发送邀请请求，好友可以通过点击邮件上的 URL 进入聊天室。

由于这是一对一的视频聊天，朋友连接后，系统向其他朋友发送了'房间已满'的消息。图6显示通知房间已满的图表。

E. 视频录制和播放

视频录制是将实时流转换为可存储在设备中的格式文件的一种方式。通过录制媒体，错过通信或忘记通信中重要内容的用户可以随时在通信打开后观看重播，并且护理人员可以知道事故发生时老年人的情况。

在录制方面，由于从网络摄像头获取媒体流并不容易，但媒体流作为媒体元素出现在网页上。它不是从网络摄像头获取流，而是轻松地在媒体元素处录制媒体流。立体声录音机是一种开源网络视频和录音机。在这里，我们使用立体声录音机从本地对等体录制媒体。当远程对等体加入通信时，录像机开始录制，远程对等体离开通信时停止录制。录像机将生成视频文件和音频文件。

在上传方面，录像机生成视频和音频文件后，系统使用POST方法将视频和音频上传到服务器。服务器会将两个文件转码为 。使用FFmpeg移动到文件服务器的mkv文件。图7显示了录制和上传视频的体系结构。

图7

本文的主要思想是为老年人提供一套系统，以验证该系统是否适合老年人;我们使用问卷来验证它。

我们使用 SUS来验证系统。1986年，约翰·布鲁克将SUS放生到世界各地。SUS 是衡量硬件和网站等可用性的著名有价值的工具。SUS 的目的是帮助我们找到此系统的可用性，看看它是否符合用户的需求。SUS 包含 10 个项目，每个项目的分数贡献范围为 0 到 4。被申请人应检查所有项目在问卷上。如果被申请人无法响应或认为时间过长，则项目应标记第三个位置。总分为100分，项目1，3，5，7和9;贡献是位置减去1。对于项目 2，4，6，8 和 10，贡献值是 5 减去位置。然后将分数之和乘以 2.5，以获得 SUS的最终值。

为了验证这个系统，我们邀请了14名参与者使用这个系统，并希望他们能为这个系统提供建议。他们的年龄从50岁到68岁不等。参与者的信息在表二和表三中显示。参与者包括9名男性和5名女性。大多数参与者不熟悉计算机;他们中的一些人甚至没有智能手机和电脑。他们使用电脑的时间大多在工作，很少在家里使用电脑。有9名参与者使用互联网服务超过10年，1名参与者使用互联网服务超过4年但不足7年，2名参与者使用互联网服务超过1年，4年以上，其他2名参与者使用互联网服务不足1年。每天有6名参与者平均每天使用不到1小时的互联网服务，8名参与者每天使用互联网服务超过1小时，但每天不到4小时。他们都熟悉电视，14名参与者使用电视超过10年。有2名参与者每天使用不到1小时的电视，其他12名参与者使用电视超过1小时，但时间超过4小时。3名参与者以前使用过视频聊天系统，另有11名参与者没有视频聊天系统的经验。

表二.参与者信息一

参与者	性别		使用互联网 经验（年）				使用互联网 每天（小时）
	男性	女性	gt;10	4times;7	1frasl;4	lt;1	4times;7	1frasl;4	lt;1
14	9	5	9	1	2	2	0	8	6

表三.参与者信息二

看电视 经验（年）

看电视 每天（小时）<!-- 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[238771]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

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