5G在智慧校園建設(shè)中的創(chuàng)新應(yīng)用

涂穎榮 李嘉豪

摘要：本文就如何創(chuàng)新應(yīng)用5G技術(shù)，建設(shè)智慧校園這一問(wèn)題，淺談了一些看法。并列舉闡述了5G在智慧校園辦公系統(tǒng)、師生的衛(wèi)生與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)與校園追蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及VR技術(shù)在教學(xué)和實(shí)操系統(tǒng)中的應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);智慧校園;物聯(lián)網(wǎng);辦公教學(xué)

1 5G技術(shù)簡(jiǎn)述

5G，即是繼2G、3G、4G之后的第五代移動(dòng)通信技術(shù)，與早期的2G、3G和4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一樣，是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)。但與4G相比，5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另一方面，它有著較低的時(shí)延（低于1毫秒）。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)將不僅為手機(jī)提供服務(wù)，還將成為各行各業(yè)的網(wǎng)絡(luò)提供商，與有線網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)。它的峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸?？罩薪涌跁r(shí)延水平需要在1ms左右，滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用。超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。頻譜效率要比LTE提升10倍以上。連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s。流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升[1]。

2 5G背景下的智慧校園

對(duì)于智慧校園，普遍地把它定義為：以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化環(huán)境，這個(gè)一體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合。過(guò)去4G網(wǎng)絡(luò)下的智慧校園，已經(jīng)給在校師生和教育行業(yè)的工作者帶來(lái)了很多便利，但人類對(duì)智能化的追求，是永無(wú)止境的。對(duì)于教育工作者而言，老師的上課方式和學(xué)校行政辦公、服務(wù)方式的創(chuàng)新，可以使工作更加高效便捷。對(duì)于我國(guó)眾多高校的大學(xué)生而言，4G網(wǎng)絡(luò)成就了他們的很多想法和創(chuàng)新，但同時(shí)也限制了朝氣蓬勃的年青人的很多新奇的想法。5G時(shí)代的來(lái)臨，不僅要滿足青年人創(chuàng)新、便捷、高速率、遠(yuǎn)距離的追求，更要在物聯(lián)網(wǎng)這張大網(wǎng)里增加個(gè)體的服務(wù)，當(dāng)5G在校園中普及時(shí)，讓年輕群體去玩轉(zhuǎn)5G、了解5G、完善5G。

2.1 5G在智慧校園辦公系統(tǒng)中的應(yīng)用

在4G背景下，很多的校園辦公，尤其是在學(xué)生服務(wù)這一塊，已經(jīng)大部分實(shí)現(xiàn)了線上辦公。但是線上辦公的系統(tǒng)卡頓、網(wǎng)速過(guò)慢、當(dāng)過(guò)多的學(xué)生同時(shí)登錄線上校園服務(wù)系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓等情況是許多高校時(shí)常發(fā)生的事情。而線下的辦公領(lǐng)域，WIFI覆蓋面積不大、網(wǎng)絡(luò)速度不高、穩(wěn)定程度不強(qiáng)等因素同樣影響著辦公效率。5G背景下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率、全覆蓋、靈活接入，滿足組網(wǎng)要求，降低建設(shè)成本。

2.2 5G在師生的衛(wèi)生與健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

身體是革命的本錢，老師與學(xué)生的身體健康狀況直接影響著教育的成效。而近年來(lái)，熬夜成了許多人生活中習(xí)以為常的壞習(xí)慣，學(xué)生的健康問(wèn)題時(shí)常見(jiàn)諸報(bào)端。對(duì)校園生活的衛(wèi)生與健康狀況實(shí)行智能化地監(jiān)測(cè)，能夠更好地預(yù)防疾病的發(fā)生和傳染。實(shí)行個(gè)體服務(wù)，建立個(gè)人的健康檔案，利用傳感器對(duì)食堂、教室、宿舍、圖書館等場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)控，并智能化地調(diào)節(jié)溫度和濕度、含氧量和有害氣體測(cè)控，并對(duì)學(xué)生的睡眠狀況、情緒、運(yùn)動(dòng)量等收集記錄。將數(shù)據(jù)分析反饋到學(xué)校的衛(wèi)生中心、后勤、和學(xué)生自我的手上，并對(duì)學(xué)生的個(gè)體服務(wù)，給出相關(guān)的建議。利用5G時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)，為老師和學(xué)生的健康保駕護(hù)航。

2.3 5G物聯(lián)網(wǎng)與校園追蹤

5G技術(shù)的發(fā)展，使“萬(wàn)物互聯(lián)”的實(shí)現(xiàn)成為可能。在校園的公共資源管理，諸如圖書、公共體育用具和其他公共設(shè)備的使用流向與追蹤問(wèn)題，利用5G與射頻識(shí)別技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)智能追蹤，尤其是圖書資源的管理方面，將會(huì)是更加便捷與智能的。此外，5G技術(shù)如果用在監(jiān)考和課堂的考勤方面，這將使得一些抱有僥幸心理而經(jīng)常性逃課的學(xué)生無(wú)處可遁。

2.4 VR技術(shù)在教學(xué)和實(shí)操中的應(yīng)用

VR技術(shù)在做實(shí)驗(yàn)和開(kāi)展黨史或者紅色革命教育的時(shí)候的應(yīng)用，將帶來(lái)全新的教學(xué)體驗(yàn)和效率。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，由于許多實(shí)驗(yàn)帶有很大的風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)性，很多學(xué)校不敢讓學(xué)生去做，或者說(shuō)一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能發(fā)生的現(xiàn)象，語(yǔ)言的描繪和警告始終比不上VR技術(shù)帶來(lái)“親臨其境”的體驗(yàn)。在黨史愛(ài)國(guó)教育的過(guò)程中，VR技術(shù)能把過(guò)去革命英烈們經(jīng)歷的槍林彈雨較為真實(shí)地呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前。虛擬現(xiàn)實(shí)，可以帶來(lái)非常真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)感，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，展示場(chǎng)景的細(xì)節(jié)，這一切，將帶來(lái)更好的教學(xué)效果。

3 5G技術(shù)應(yīng)用于智慧校園的優(yōu)勢(shì)

3.1 超高速率

超高速率是通信行業(yè)永無(wú)止境的追求，5G網(wǎng)絡(luò)下的峰值速率的下行可以達(dá)到20Gbit/s，上行速率可以達(dá)到10Gbit/s。與4G相比，在4G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率下，下行是1Gbit/s。也就是說(shuō)，5G的速度是4G的20倍。如此高的速率，對(duì)于教學(xué)資料的下載和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等方面帶來(lái)的快速體驗(yàn)是空前的，這將大大提升教學(xué)效率。

3.2 超低時(shí)延

理想情況下，5G的時(shí)延要求是毫秒級(jí)，端到端理想時(shí)延是10ms左右，LTE的端到端典型時(shí)延是50100ms。相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)，5G將端到端時(shí)延縮短至4G的十分之一。這在校園的自動(dòng)化建設(shè)，乃至發(fā)展無(wú)人駕駛校園巴士方面有極大的意義。

3.3 3DMIMO技術(shù)

3DMIMO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(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景覆蓋[2]。3D MIMO中新天線和新技術(shù)的引入對(duì)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中天線技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了成功的突破，可靈活適應(yīng)高樓覆蓋、熱點(diǎn)宏覆蓋、體育場(chǎng)覆蓋、最后一公里等多種場(chǎng)景的室外宏覆蓋。

3.4 射頻識(shí)別技術(shù)

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

4 結(jié)語(yǔ)

5G的應(yīng)用將大大改變?nèi)藗兊纳罘绞胶途W(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，會(huì)影響到眾多行業(yè)個(gè)發(fā)展與革新，教育行業(yè)也不例外。抓住5G技術(shù)帶來(lái)的新機(jī)遇，智慧校園的建設(shè)將會(huì)更加智慧。

參考文獻(xiàn)：

[1]許靖添.從5G技術(shù)發(fā)展角度看數(shù)字媒體藝術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)[J].傳媒論壇，2019，2（22）：133+135.

[2]楊力，劉赟.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的探究[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（11）：49.

指導(dǎo)老師：張鵬琴第一指導(dǎo)老師，李娜第二指導(dǎo)老師。