Etäopetus Multimediaverkoissa (ETÄKAMU) -tavoitetutkimushanke
Web University - kansainvälistä etäopiskelua laajakaistaisessa Internet-tietoverkkoympäristössä
Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto SeuraavaTEKES

2.3.2 Tekniikka renkinä mutta ei isäntänä

WU-pilotin tutkimusongelmana on ollut testata onko CERNin lähiopetukseen suunnitellussa koulutusohjelmassa sellaisia osia, joita voidaan hyödyntää myös etäopetukseen, sekä soveltuuko nopeita kansainvälisiä ja kansallisia tietoverkkoja käyttävä videokonferenssitekniikka laajentamaan lähiopetukseen suunnitellun ohjelman reaaliaikaiseksi, interaktiiviseksi etäoppimistilanteeksi.

CERNin asiantuntijoiden hyödyntäminen Suomessa

CERNillä on käytettävissä huipputason tutkijoita, jotka joko tekevät tutkimustyötä CERNissä tai saapuvat sinne vierailevina luennoitsijoina. CERNissä on noin 10 000 työntekijää, joten sisäistä täydennyskoulutusta järjestetään useita tunteja päivittäin. Järjestettävä koulutus vaihtelee yleistasoisista aiheista erittäin pitkälle meneviin erikoisaiheisiin. Lisäksi CERN aloitti syksyllä 1997 projektin, joka tähtää tiedon popularisointiin ja tiedottamisen tehostamiseen jäsenvaltioissa. WU:n vastaava tutkija on Suomen edustajana ko. Euroopan hiukkasfysiikan tiedotusverkossa (European Particle Physics Outreach Group).

WU-pilotin toiminnan ansiosta korkeakoulujen opiskelijat ja henkilökunta ovat voineet osallistua interaktiivisesti kansainvälisesti arvostettujen asiantuntijaluentojen seuraamiseen omalta paikkakunnaltaan. Asiakkaiden toivomusten mukaisesti lähetykset ovat joko reaaliaikaisia tai digitaalisesti nauhoitettuja. Nauhoitetut lähetykset asiakas voi myös itse hakea mediapalvelimelta ( FUNETin mediaserveri [online] 1998 ) ja katsella hänelle sopivana ajankohtana.

Tutkimustyövälineiden ja -menetelmien kehittäminen ja käyttäminen eri paikkakunnilta

Noin 20:stä suomalaisesta tutkijasta koostuva Tuovi-ryhmä (TUOtekehityksen VIsualisointi) kehittää Web-pohjaisia dokumentoinnin ja projektinhallinnan työvälineitä CERNin kokeiden tarpeisiin. Ryhmän työntekijöistä 15 on CERNissä ja loput Helsingissä Fysiikan tutkimuslaitoksen tiloissa. Tuovi-tuotteiden käyttäjiä on sekä CERNissä, Suomessa, että muissa maissa.

Tuovi-tuotteiden käyttöliittymää arvioitiin käytettävyystutkimuksen avulla vuosina 1997 - 98 (ks. Eronen 1998 ). Tutkija tarkkaili CERNissä olevia Tuovi-tuotteiden käyttäjiä paikanpäällä. Muut käyttäjät saatiin tutkimuksen piiriin käyttämällä WU:n etätyömahdollisuuksia. Näin tutkimukseen piiriin saatiin kattavampi otos ilman matkustuskustannuksia, ja tutkimusprojektin tulokset voitiin nopeasti hyödyntää tuotekehityksessä.

WU:n toimintaa on ohjannut tukiryhmä, johon toimintavuonna 1998 kuuluivat seuraavat henkilöt:

Koska WU:n tukiryhmän ja ETÄKAMUn tutkijoiden kokousten pitäminen samalla paikkakunnalla olisi kallista ja aikaa vievää, kokouksia on järjestetty pääasiassa etäkokouksina akselilla Geneve - Espoo - Helsinki - Tampere. Tietoverkkoyhteys ja ohjelmistoympäristö on ollut sama kuin WU:n lähetyksissä. Lisäksi WU:n tukiryhmän jäsenet tekivät yhteisen luentoesityksen NORDUnet'97 konferenssiin ryhmätyönä käyttäen PowerPoint-ohjelmistoa samanaikaisesti Netmeeting-ympäristössä Genevestä ja Espoosta ( Rinta-Filppula & Salminen 1997 ).

ETÄKAMUn tutkijoiden ryhmä on kokoontunut noin 6 viikon välein tutkimusosapuolten tiloissa eri paikkakunnilla. Kaikki ETÄKAMUn tutkijat työskentelevät Suomessa lukuun ottamatta WU-pilotin tutkijoita. Suomessa työskentelevät tutkijat ovat matkustaneet yleensä paikan päälle, mutta WU:n tutkijat ovat osallistuneet kokouksiin etäjäseninä. Kokoustiloista johtuen käytetyt videokonferenssit ovat olleet ISDN- tai Internet-pohjaisia. Videoneuvottelutekniikoista tarkemmin tämän julkaisun ensimmäisessä luvussa ( Häkkinen ). Koska kaikki tutkimusosapuolet kuuluvat Euroopan tutkimustietoverkkoihin, Internet-yhteyden aikana on käytetty Euroopan maiden välisenä yhteytenä TEN-34 -tietoverkkoa ja Suomen sisällä FUNET-verkkoa. Kokouksissa on käytetty myös PC-tietokoneita Netmeeting-ympäristössä. Lisäyhteyskustannuksia on syntynyt ainoastaan ISDN-yhteyttä käytettäessä.

WU-pilotin tekninen kuvaus

Seuraavassa esitellään WU-pilotin käyttämiä tietoliikenneyhteyksiä ja ohjelmistoja.

Euroopan tietoliikenneyhteydet WU-pilotin käytössä

WU aloitti toimintansa lähettämällä suomalaisten korkeakoulujen valitsemia CERNin lähiopetukseen kuuluvia koulutusohjelmia ISDN-videokonferensseina Suomeen. ISDN-videokonferenssin kuvan tarkkuustaso ei ollut riittävä, mutta laatu parani, kun WU hyväksyttiin Euroopan Unionin ATM-pohjaisen JAMES-tietoverkkoprojektin asiakkaaksi keväällä 1996.

JAMES oli 18 eurooppalaisen tietoverkko-operaattorin kaksivuotinen yhteistyöprojekti, johon Suomesta kuuluivat Tele ja Finnet. WU osallistui JAMES ATM -verkon kehittämiseen antamalla palautetta verkon toimivuudesta. Tele huolehti yhteydenpidosta ja raportoinnista Euroopan Unioniin JAMES ATM -verkon osalta yhteistyössä WU:n vastaavan tutkijan kanssa. WU-pilotti sai käyttöönsä 2 Mbit/s:n linjakapasiteetin, joka piti varata etukäteen. JAMES-projektin päätyttyä keväällä 1998 WU on käyttänyt kansainvälisenä yhteytenä Euroopan Unionin TEN-34 -tietoverkkoa, jonka verkonkäyttöoikeutta ei tarvitse tilata etukäteen, mutta joka ei pysty myöskään takamaan tiettyä kapasiteettia WU-pilotin käyttöön. Koska tietoverkon kapasiteetti on ollut riittävä, tämä ei ole toistaiseksi vaikuttanut lähetystasoon. TEN-34 -tietoverkon perustekniikkana ovat kansalliset runkoverkot yhteen liittävät kaksi aliverkkoa, joista toinen perustuu vuokrattuihin virtuaalisiin ATM-yhteyksiin ja toinen on Unisource:n IP-verkko. Maantieteellisesti aliverkot kytkeytyvät toisiinsa Lontoossa, Frankfurtissa ja Genevessä.

FUNETin ATM-runkoverkko tarjoaa suomalaisille korkeakouluille ja tutkimuslaitoksille nopeat, kansalliset tietoliikenneyhteydet. FUNET on hankkinut HPY:n kautta Finnet-yhtiöiden ATM-verkosta 155 Mbit/s:n yhteydet kaikille korkeakoulupaikkakunnille. Kansainväliseen Internet-verkkoon FUNET liittyy yhteispohjoismaisen NORDUnetin kautta, jolla on Tukholman kautta nopeat yhteydet amerikkalaisiin ja eurooppalaisiin runkoverkkoihin kuten WU-pilotissa käytetty TEN-34. Runkoverkkoon liittyneet suomalaiset organisaatiot voivat käyttää Internet-pakettien ryhmälähetystekniikkaa reaaliaikaisen äänen ja kuvan jakamiseen suurellekin vastaanottajajoukolle.

FUNET-verkon lisäksi WU-pilotti on käyttänyt seuraavia kansallisia tietoverkkoja. Italiassa on käytetty 2 Mbit/s:n yliopistotietoverkkoa nimeltään Gruppo Armonizzazione Reti della Ricerca ja Hollannissa etäluentoja on välitetty 155 Mbit/s:n SURFNET-tietoverkon välityksellä. Slovakian Telelaitos on järjestänyt WU-pilotin lähetyksiin 2 Mbit/s:n yhteyksiä, koska Slovakian yliopistot yhteenliittävä SANET perustuu 512 kbit/s:n kansalliseen runkoverkkoon ja kahteen 128 kbit/s:n kansainväliseen IP-linkkiin.

Verkkoyhteys CERNin auditorion ja esimerkiksi Suomessa olevien etäopiskelijoiden välillä muodostuu siten, että auditorion videokameralaitteet kytketään CERNin Unix-työasemaan, joka lähettää kuva- ja äänidatan CERNin multicast-osoitteeseen. Multimediastudiossa sijaitseva toinen Unix-työasema lähettää kuva- ja äänidatan unicastina TEN-34:n kautta FUNETin palvelimelle, josta se lähetetään Suomen muille paikkakunnille.

Etäopetukseen osallistuvassa suomalaisessa korkeakoulussa tarvitaan multimediatyöasema, jotta tietokone pystyy ääni- ja kuvamateriaalin vastaanottamisen lisäksi myös lähettämään niitä muille osapuolille. Tällaisen työaseman minimivaatimuksina ovat PC-ympäristössä 200 megahertsin Pentium-prosessori, 32 megatavua RAM-muistia sekä laadukas fullduplex-äänikortti ja kuvankaappauskortti videokuvan digitointia varten.

WU-pilotissa käytetyt ohjelmistot

WU-pilotin perustekniikkana ovat MBONE käyttöympäristöön kehitetyt työkalut. Aikaisemmin tietoverkkoyhdyskäytävä reaaliaikaista videokonferenssia varten Suomen ja CERNin välille muodostettiin käsivälitteisesti. Rtptrans-ohjelmalla luotiin erikseen yhteys sekä audio- että videolähetystä varten antamalla ohjelmalle parametreina kaikkien reaaliaikaisen WU-lähetyksen vastaanottajien IP-osoitteet ja porttinumerot. CERNissä käytettiin unix-käyttöjärjestelmän komentojonoja, joihin oli ohjelmoitu valmiiksi WU-lähetyksiin usein osallistuvien tahojen asetukset. Syksystä 1998 lähtien yhteys on muodostettu automaattisesti Web-pohjaisella Virtual Room Videoconferencing System (VRVS) -ohjelmistolla ( VRVS [online] 1998 ).

CERNissä kehitteillä oleva VRVS-ohjelmisto luo helppokäyttöisen, reaaliaikaisen videokonferenssiyhteyden. VRVS muodostaa yhteyden ja käynnistää tarvittavat ohjelmistot. Se perustuu vic -kuvansiirto-ohjelmaan ja vat- ja rat-äänensiirto-ohjelmiin, whiteboard (wb) -liitutaulusovellukseen sekä chat-ohjelmaan. Whiteboard- ja chat- ohjelmistoja on käytetty lähinnä teknisten henkilöiden yhteydenpitoon lähetyksien aikana. VRVS tukee sekä point-to-point -yhteyksiä, että useamman tahon välisiä MBONE multicast-yhteyksiä. Koska FUNET-verkkoon on asennettu ns. reflektori, yhteys CERNiin on toteutettu point-to-point -yhteytenä. Reflektorin avulla kuva- ja äänimateriaali jaetaan eri vastaanottajille Suomessa. VRVS-reflektorit ovat tarpeellisia kansainvälisen verkkokapasiteetin säästämiseksi silloin, kun videokonferenssiin osallistuu enemmän kuin yksi paikkakunta kustakin valtiosta. Suomen lisäksi reflektoreita on asennettu noin 20 paikkakunnalle Euroopassa ja USA:ssa.

Videokuvan lähetykseen käytetty Video Conferencing Tool (vic) niminen julkisohjelma on reaaliaikainen videokuvan siirto-ohjelma. Vic perustuu työn alla olevaan Real-time Transport Protocol -standardiin. Kun vicin avulla lähetetään videokuvaa CERNistä Suomeen, on päädytty käyttämään noin 400 kbit/s siirtonopeutta noin 12 ruudun sekuntinopeudella videoneuvottelukäyttöön kehitettyä H.261-pakkausta hyödyntäen.

WU-pilotin äänenlähetyksessä käyttämä Robust Audio Tool (rat) -ohjelma on pakkaukseen kykenevä reaaliaikainen äänensiirto-ohjelma. Rat-ohjelma perustuu vic-kuvanlähetysohjelman kehittäjien laatimaan vat-ohjelmaan, johon on lisätty mm. virheenkorjaus. WU-pilotissa on käytetty PCM-modulaatiota 8 kHz:n näytteenottotaajuudella, joten äänenlaatu on samaa luokkaa kuin tavallisessa puhelimessa. Julkisohjelmien vic, vat ja rat lähdekoodit ovat vapaasti saatavilla valmiiksi ajokelpoisessa muodossa useisiin Unix-käyttöjärjestelmiin sekä Windows 95:lle ja NT:lle.

WU-pilotin luennot on nauhoitettu digitaalisesti ja tallennettu väliaikaisesti CERNin palvelimelle, josta ne on siirretty ftp-ohjelman avulla FUNETin palvelimelle Suomeen. Tallennettua ääni- ja kuvamateriaalia käytetään CERNissä kehitteillä olevan WrtpVoD:n avulla ( WrtpVoD [online] 1998 ). WrtpVoD on WWW-selaimessa Java-sovelluksena pyörivä helppokäyttöinen ääni- ja kuvamateriaalin katselu- ja kuunteluohjelma, joka käyttää vat-/rat- ja vic- ohjelmistoja. Kuvassa (»KUVIO 19.) näkyy WrtpVoD:n automaattisesti käynnistämät ohjelmat vic- ja rat-ohjelmat sekä kontrollipaneli, josta ohjataan nauhoitetta.


KUVIO 19. Kuvassa katsellaan FUNETin mediapalvelimelle tallennettua Tim Berners-Leen luentoa, jonka hän piti CERNin "Internet, Web, What's Next?" -konferenssissa


Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava