基于5G技術(shù)的智慧校園建設思考

馬風華

摘 要：特殊時期，融合式教學模式（網(wǎng)絡在線課程、網(wǎng)絡直播教學、學生自主學習）應運而生。它是多種教學模式的融合，并且融入了現(xiàn)代教育技術(shù)和信息技術(shù)，符合終身教育的理念，替代了整齊劃一的面對面?zhèn)鹘y(tǒng)教學模式。當前，全國疫情趨于穩(wěn)定，相信我們很快就可以重返校園。然而當疫情結(jié)束以后，線上教學該何去何從？這次大面積的網(wǎng)絡課堂實踐又會給學校教育帶來怎樣的沖擊？這些問題需要我們重新審視當前的學校教育生存狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：智慧校園;建設;思考

隨著5G技術(shù)、移動客戶端和云技術(shù)的發(fā)展，在線教學平臺憑借其靈活性、個性化、全覆蓋等特點成為特殊時期學校教育教學工作的重要載體?，F(xiàn)代化網(wǎng)絡高度普及的今天，各個校園也開啟了從數(shù)字化校園向智慧校園的過渡和建設。由于有大數(shù)據(jù)作為技術(shù)支持，在教師教學、學生學習、管理工作上都有了明顯的改善提升，并且逐步趨于進一步完善互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)信息，從而真正實現(xiàn)新型智慧校園。

一、5G的技術(shù)特點

5G網(wǎng)絡是第五代移動通信網(wǎng)絡的簡稱，與之前的四代移動網(wǎng)絡相比較而言，5G網(wǎng)絡在實際應用過程中表現(xiàn)出更加強化的功能，并且理論上其傳輸速度每秒鐘能夠達到數(shù)10GB，這種速度是4G移動網(wǎng)絡的幾百倍。對于5G網(wǎng)絡而言，其在實際應用過程中表現(xiàn)出更加明顯的優(yōu)勢及更加強大的功能。他的特點體現(xiàn)在更高的速度，5G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網(wǎng)絡，最高可達10Gbit/s，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡快100倍。5G的超大帶寬傳輸能力，即便是看4K高清視頻、360度全景視頻以及VR虛擬現(xiàn)實體驗都不會出現(xiàn)卡頓的情況。更低的時延，5G的一個新場景是無人駕駛、工業(yè)自動化的高可靠連接。人與人之間進行信息交流，140毫秒的時延是可以接受的，但是如果這個時延用于無人駕駛、工業(yè)自動化就很難滿足要求。5G對于時延的最低要求是1毫秒，甚至更低。更多的連接數(shù)，物聯(lián)網(wǎng)將是5G發(fā)展的主要動力，業(yè)內(nèi)認為5G是為萬物互聯(lián)設計的。從需求層次來看，物聯(lián)網(wǎng)首先是滿足對物品的識別及信息讀取的需求，其次是通過網(wǎng)絡將這些信息傳輸和共享，隨后是聯(lián)網(wǎng)物體隨著量級增長帶來的系統(tǒng)管理和信息數(shù)據(jù)分析，最后改變企業(yè)的商業(yè)模式及人們的生活模式，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

二、5G技術(shù)應用于智慧校園的優(yōu)勢

（一）超高速率

超高速率是通信行業(yè)永無止境的追求，5G網(wǎng)絡下的峰值速率的下行可以達到20Gbit/s，上行速率可以達到10Gbit/s。與4G相比，在4G網(wǎng)絡的峰值速率下，下行是1Gbit/s。也就是說，5G的速度是4G的20倍。如此高的速率，對于教學資料的下載和網(wǎng)絡教學等方面帶來的快速體驗是空前的，這將大大提升教學效率。

（二）超低時延

理想情況下，5G的時延要求是毫秒級，端到端理想時延是10m、左右，LTE的端到端典型時延是50-100ms。相對于4G網(wǎng)絡，5G將端到端時延縮短至4G的十分之一。這在校園的自動化建設，乃至發(fā)展無人駕駛校園巴士方面有極大的意義。

（三）3D-MIMO技術(shù)

3D-MIMO技術(shù)采用大規(guī)模陣列天線、以波束賦形算法為基礎(chǔ)，并結(jié)合了SDMA技術(shù)實現(xiàn)多場景覆蓋。3D-MIMO中新天線和新技術(shù)的引入對于現(xiàn)有網(wǎng)絡中天線技術(shù)的應用場景實現(xiàn)了成功的突破，可靈活適應高樓覆蓋、熱點宏覆蓋、體育場覆蓋、最后一公里等多種場景的室外宏覆蓋。

（四）射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)是5G的發(fā)展與應用必不可少的，特別是在智慧校園建設方面的應用。射頻具有的非接觸識別能穿透多種介質(zhì)等優(yōu)點，有源式射頻識別系統(tǒng)的速寫能力也是其重要的優(yōu)點，可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業(yè)務。

三、5G技術(shù)在智慧校園中的應用

5G技術(shù)條件下，場景驅(qū)動特征明顯，可以針對教育領(lǐng)域的不同場景、不同服務對象按需提供定制服務，建立新型智慧教育體系，如如VR/AR、遠程教育、視頻監(jiān)控等。充分發(fā)揮5G的高速率、低時延、高可靠、大連接、低功耗等特性，通過數(shù)據(jù)匯聚應用和前后端能力智能調(diào)配，實現(xiàn)資源投入和配置方式優(yōu)化，并通過打造開放聚合平臺、拓展增值業(yè)務，獲得大連接基礎(chǔ)上的差異化價值。通過在省內(nèi)某重點高中進行5G網(wǎng)絡應用，我們實現(xiàn)了省內(nèi)首個基于5G的智慧校園信息化建設，其體實現(xiàn)方案如下：

（一）在學校建設5G網(wǎng)絡環(huán)境，利用5G宏基站對校園進行5G網(wǎng)絡全覆蓋;建設統(tǒng)一的校園無線WIFI，無線網(wǎng)可以在各校區(qū)間無縫漫游;在無線AP設備上加裝物聯(lián)網(wǎng)模塊，實現(xiàn)無線網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的校園覆蓋。通過使用新一代無線網(wǎng)絡技術(shù)促進網(wǎng)絡融合應用，總體提升校出口寬帶，為滿足學校開展日益卞富的高清視頻、教學等對網(wǎng)絡帶寬、時延均要求相當高的應用的要求，形成有線、無線、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)的融合網(wǎng)絡。

（二）采用云計算技術(shù)，實現(xiàn)校園網(wǎng)站及全部應用統(tǒng)一上云，集中管理，釋放維護壓力。為學校建設統(tǒng)一管理、統(tǒng)一認證的智慧校園平臺。

通過學生佩帶的物聯(lián)網(wǎng)卡，手環(huán)等設備，利用學校全覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)信號，可以實現(xiàn)學生出入校無感知考勤，校園內(nèi)實時定位，歷史軌跡查詢，并為今后走班排課提供支持。利用物聯(lián)網(wǎng)對校園內(nèi)的停車場、路燈、垃圾桶等“物”進行全方位管理，利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)對校園環(huán)境進行監(jiān)測，所有數(shù)據(jù)均能在管理頁面實時查看和處理，實現(xiàn)對校園“人一物一景”的全方位感知。

（三）人臉識別消費系統(tǒng)，打破校區(qū)之間的隔斷，實現(xiàn)各個校區(qū)刷臉自由消費，統(tǒng)一結(jié)算，極大的方便了跨校園參加活動的師生就餐，大幅度縮辣等候時間，消費信息實時推送至手機，并能生成營養(yǎng)報告。

（四）基于5G的4K/8K高清視頻同步教學系統(tǒng)和視頻教學教研系統(tǒng)，充分利用5G網(wǎng)絡的eMBB和uRLLC等特性，為師生提供零距離的同步互動教學體驗和面對面的教學視頻會議召開。利用5G網(wǎng)絡移動性，建設校園網(wǎng)絡電視臺，在學校開展大型活動時，可以提供多角度的高清視頻直播服務

（五）身體是革命的本錢，老師與學生的身體健康狀況直接影響著教育的成效。而近年來，熬夜成了許多人生活中習以為常的壞習慣，學生的健康問題時常見諸報端。對校園生活的衛(wèi)生與健康狀況實行智能化地監(jiān)測，能夠更好地預防疾病的發(fā)生和傳染。實行個體服務，建立個人的健康檔案，利用傳感器對食堂、教室、宿舍、圖書館等場所進行測控，并智能化地調(diào)節(jié)溫度和濕度、含氧量和有害氣體測控，并對學生的睡眠狀況、情緒、運動量等收集記錄。將數(shù)據(jù)分析反饋到學校的衛(wèi)生中心、后勤、和學生自我的手上，并對學生的個體服務，給出相關(guān)的建議。利用5G時代的物聯(lián)網(wǎng)，為老師和學生的健康保駕護航。

四、結(jié)語

5G移動通信技術(shù)具有重大創(chuàng)新的新一代通信技術(shù)，其在智慧校園領(lǐng)域的應用將是一個逐步深入的過程，它木身具備的高速率、低時延、大連接的特點，以及網(wǎng)絡切片、邊緣計算等新技術(shù)習各成為智慧校園業(yè)務創(chuàng)新的重要驅(qū)動力。5G的應用將大大改變?nèi)藗兊纳罘绞胶途W(wǎng)絡體驗，會影響到眾多行業(yè)個發(fā)展與革新，教育行業(yè)也不例外。抓住5G技術(shù)帶來的新機遇，智慧校園的建設將會更加智慧。

參考文獻

[1] 龐一迪.5G及其在智慧校園的應用[J].信息與電腦，2019，（9）：154-155.

[2] 駱文彬.5G時代下智慧校園與泛校園網(wǎng)的建設和應用[J].數(shù)字化用戶，2019，25（6）：11.