5G在智慧校園建設中的創新應用

涂穎榮 李嘉豪

摘要：本文就如何創新應用5G技術，建設智慧校園這一問題，淺談了一些看法。并列舉闡述了5G在智慧校園辦公系統、師生的衛生與健康監測系統、物聯網與校園追蹤系統中的應用，以及VR技術在教學和實操系統中的應用等。

關鍵詞：5G技術;智慧校園;物聯網;辦公教學

1 5G技術簡述

5G，即是繼2G、3G、4G之后的第五代移動通信技術，與早期的2G、3G和4G移動網絡一樣，是數字蜂窩網絡。但與4G相比，5G網絡的主要優勢在于，數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，最高可達10Gbit/s，比4G LTE蜂窩網絡快100倍。另一方面，它有著較低的時延（低于1毫秒）。由于數據傳輸更快，5G網絡將不僅為手機提供服務，還將成為各行各業的網絡提供商，與有線網絡競爭。它的峰值速率需要達到Gbit/s的標準，以滿足高清視頻，虛擬現實等大數據量傳輸。空中接口時延水平需要在1ms左右，滿足自動駕駛，遠程醫療等實時應用。超大網絡容量，提供千億設備的連接能力，滿足物聯網通信。頻譜效率要比LTE提升10倍以上。連續廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。流量密度和連接數密度大幅度提高。系統協同化，智能化水平提升[1]。

2 5G背景下的智慧校園

對于智慧校園，普遍地把它定義為：以物聯網為基礎的智慧化的校園工作、學習和生活一體化環境，這個一體化環境以各種應用服務系統為載體，將教學、科研、管理和校園生活進行充分融合。過去4G網絡下的智慧校園，已經給在校師生和教育行業的工作者帶來了很多便利，但人類對智能化的追求，是永無止境的。對于教育工作者而言，老師的上課方式和學校行政辦公、服務方式的創新，可以使工作更加高效便捷。對于我國眾多高校的大學生而言，4G網絡成就了他們的很多想法和創新，但同時也限制了朝氣蓬勃的年青人的很多新奇的想法。5G時代的來臨，不僅要滿足青年人創新、便捷、高速率、遠距離的追求，更要在物聯網這張大網里增加個體的服務，當5G在校園中普及時，讓年輕群體去玩轉5G、了解5G、完善5G。

2.1 5G在智慧校園辦公系統中的應用

在4G背景下，很多的校園辦公，尤其是在學生服務這一塊，已經大部分實現了線上辦公。但是線上辦公的系統卡頓、網速過慢、當過多的學生同時登錄線上校園服務系統時出現系統癱瘓等情況是許多高校時常發生的事情。而線下的辦公領域，WIFI覆蓋面積不大、網絡速度不高、穩定程度不強等因素同樣影響著辦公效率。5G背景下，實現網絡的高速率、全覆蓋、靈活接入，滿足組網要求，降低建設成本。

2.2 5G在師生的衛生與健康監測中的應用

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。

2.3 5G物聯網與校園追蹤

5G技術的發展，使“萬物互聯”的實現成為可能。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備的使用流向與追蹤問題，利用5G與射頻識別技術便可以實現智能追蹤，尤其是圖書資源的管理方面，將會是更加便捷與智能的。此外，5G技術如果用在監考和課堂的考勤方面，這將使得一些抱有僥幸心理而經常性逃課的學生無處可遁。

2.4 VR技術在教學和實操中的應用

VR技術在做實驗和開展黨史或者紅色革命教育的時候的應用，將帶來全新的教學體驗和效率。在傳統的實驗中，由于許多實驗帶有很大的風險和危險性，很多學校不敢讓學生去做，或者說一些實驗過程可能發生的現象，語言的描繪和警告始終比不上VR技術帶來“親臨其境”的體驗。在黨史愛國教育的過程中，VR技術能把過去革命英烈們經歷的槍林彈雨較為真實地呈現在學生的眼前。虛擬現實，可以帶來非常真實的現場感，預測實驗結果，展示場景的細節，這一切，將帶來更好的教學效果。

3 5G技術應用于智慧校園的優勢

3.1 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。

3.2 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10ms左右，LTE的端到端典型時延是50100ms。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。

3.3 3DMIMO技術

3DMIMO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[2]。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。

3.4 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。

4 結語

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：

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

[2]楊力，劉赟.5G移動通信發展趨勢與相關關鍵技術的探究[J].計算機產品與流通，2019（11）：49.

指導老師：張鵬琴第一指導老師，李娜第二指導老師。