基于5G技術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（網絡在線課程、網絡直播教學、學生自主學習）應運而生。它是多種教學模式的融合，并且融入了現代教育技術和信息技術，符合終身教育的理念，替代了整齊劃一的面對面傳統教學模式。當前，全國疫情趨于穩定，相信我們很快就可以重返校園。然而當疫情結束以后，線上教學該何去何從？這次大面積的網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。

關鍵詞：智慧校園;建設;思考

隨著5G技術、移動客戶端和云技術的發展，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。現代化網絡高度普及的今天，各個校園也開啟了從數字化校園向智慧校園的過渡和建設。由于有大數據作為技術支持，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網和大數據技術信息，從而真正實現新型智慧校園。

一、5G的技術特點

5G網絡是第五代移動通信網絡的簡稱，與之前的四代移動網絡相比較而言，5G網絡在實際應用過程中表現出更加強化的功能，并且理論上其傳輸速度每秒鐘能夠達到數10GB，這種速度是4G移動網絡的幾百倍。對于5G網絡而言，其在實際應用過程中表現出更加明顯的優勢及更加強大的功能。他的特點體現在更高的速度，5G網絡的數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，最高可達10Gbit/s，比先前的4G LTE蜂窩網絡快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虛擬現實體驗都不會出現卡頓的情況。更低的時延，5G的一個新場景是無人駕駛、工業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，物聯網將是5G發展的主要動力，業內認為5G是為萬物互聯設計的。從需求層次來看，物聯網首先是滿足對物品的識別及信息讀取的需求，其次是通過網絡將這些信息傳輸和共享，隨后是聯網物體隨著量級增長帶來的系統管理和信息數據分析，最后改變企業的商業模式及人們的生活模式，實現萬物互聯。

二、5G技術應用于智慧校園的優勢

（一）超高速率

超高速率是通信行業永無止境的追求，5G網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，乃至發展無人駕駛校園巴士方面有極大的意義。

（三）3D-MIMO技術

3D-MIMO技術采用大規模陣列天線、以波束賦形算法為基礎，并結合了SDMA技術實現多場景覆蓋。3D-MIMO中新天線和新技術的引入對于現有網絡中天線技術的應用場景實現了成功的突破，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

射頻識別技術是5G的發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等優點，有源式射頻識別系統的速寫能力也是其重要的優點，可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務。

三、5G技術在智慧校園中的應用

5G技術條件下，場景驅動特征明顯，可以針對教育領域的不同場景、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、視頻監控等。充分發揮5G的高速率、低時延、高可靠、大連接、低功耗等特性，通過數據匯聚應用和前后端能力智能調配，實現資源投入和配置方式優化，并通過打造開放聚合平臺、拓展增值業務，獲得大連接基礎上的差異化價值。通過在省內某重點高中進行5G網絡應用，我們實現了省內首個基于5G的智慧校園信息化建設，其體實現方案如下：

（一）在學校建設5G網絡環境，利用5G宏基站對校園進行5G網絡全覆蓋;建設統一的校園無線WIFI，無線網可以在各校區間無縫漫游;在無線AP設備上加裝物聯網模塊，實現無線網及物聯網的校園覆蓋。通過使用新一代無線網絡技術促進網絡融合應用，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、物聯網、5G網的融合網絡。

（二）采用云計算技術，實現校園網站及全部應用統一上云，集中管理，釋放維護壓力。為學校建設統一管理、統一認證的智慧校園平臺。

通過學生佩帶的物聯網卡，手環等設備，利用學校全覆蓋的物聯網信號，可以實現學生出入校無感知考勤，校園內實時定位，歷史軌跡查詢，并為今后走班排課提供支持。利用物聯網對校園內的停車場、路燈、垃圾桶等“物”進行全方位管理，利用物聯網感知技術對校園環境進行監測，所有數據均能在管理頁面實時查看和處理，實現對校園“人一物一景”的全方位感知。

（三）人臉識別消費系統，打破校區之間的隔斷，實現各個校區刷臉自由消費，統一結算，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，并能生成營養報告。

（四）基于5G的4K/8K高清視頻同步教學系統和視頻教學教研系統，充分利用5G網絡的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網絡移動性，建設校園網絡電視臺，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。對校園生活的衛生與健康狀況實行智能化地監測，能夠更好地預防疾病的發生和傳染。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，并智能化地調節溫度和濕度、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。將數據分析反饋到學校的衛生中心、后勤、和學生自我的手上，并對學生的個體服務，給出相關的建議。利用5G時代的物聯網，為老師和學生的健康保駕護航。

四、結語

5G移動通信技術具有重大創新的新一代通信技術，其在智慧校園領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，以及網絡切片、邊緣計算等新技術習各成為智慧校園業務創新的重要驅動力。5G的應用將大大改變人們的生活方式和網絡體驗，會影響到眾多行業個發展與革新，教育行業也不例外。抓住5G技術帶來的新機遇，智慧校園的建設將會更加智慧。

參考文獻

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