一種基于5G技術的智慧考場系統的應用探究

張俊哲 劉延斌 劉幸 李燕

摘要：考試作為教學過程的重要手段之一，需要體現其公平性與公正性，因此考場管理工作尤為重要，融合信息技術是考場管理工作的必然需求。5G技術作為最前沿的信息技術之一，為提高考場管理工作的效率和安全保障提供了有力的支撐。該文分析了一種基于5G技術下的智慧考場系統的架構，并論述了5G技術對考場管理工作的促進作用。

關鍵詞：5G技術;智慧考場;考試管理

中圖分類號：TP391? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）36-0157-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on the Application of a Wisdom Examnation Room System based on 5G Technology

ZHANG Jun-zhe， LIU Yan-bin， LIU Xing， LI Yan

（Radar NCO School of Air Force Early Warning Academy， Wuhan 430345， China）

Abstract：As one of the important methods of the teaching process， examination needs to reflect its fairness and impartiality. Therefore， management of examination room is particularly important. The integration with information technology is an inevitable demand for management of examination room. As one of the most cutting-edge information technologies， 5G technology provides strong support for improving the efficiency and safety of examination room management. This article analyzes the architecture of a wisdom system of examination based on 5G technology， and discusses the role of 5G technology in promoting management of examination room.

Key words： 5G Technology; wisdom examnation room; examnation management

2020年新冠病毒肺炎疫情防控期間，為推進“全國碩士生招生考試復試”和“全國藝術類專業招生考試”的順利開展，教育部首次推薦各大招生單位采用遠程考試方式組織相關招生工作。隨著全球疫情形勢的不斷變化，遠程考試的需求逐漸常態化，“智慧考場”的概念應運而生。智慧考場依托5G技術優勢，打造“線上+線下”一體化考試解決方案，能夠提供集考前、考中、考后過程中各功能于一體的服務，實現“筆試不出省，面試不出市”的目標，不僅減輕了疫情防控的壓力，同時有效提升了各項考試工作的效率，讓考試更智能，讓教育更公平。因此，打造基于5G技術的智慧考場平臺，能夠有效減少考試組織壓力及監考老師負擔，便于考務人員監管，也有助于提升監考水平，降低考試成本，提升考務管理規范性和公平性。

1 5G技術

隨著移動數據業務流量呈現爆炸式增長，用戶體驗網絡速率的要求越來越高，以及物聯網、車聯網等新領域對超低時延和超高可靠場景需求的日益增長，現有的4G技術已難以滿足各種需求。5G技術正是在4G技術基礎上衍生出來的新一代移動通信技術，相比于4G技術，5G技術提升了千倍的網絡容量以及百倍的用戶速率，極大地滿足了超高清視頻、高清語音、VR/AR等場景的應用，5G技術能夠接入海量終端，實現智能家居、智能交通、智慧城市、智慧教育的目標，同時，5G技術僅具有1ms的超低時延和超高可靠性的數據傳輸能力，極大地促進了工業自動化、自動駕駛和移動醫療等產業的發展。5G技術實現了從專用的電信網絡到通用的電信網絡平臺的轉變，能夠同時支持各種差異化場景、支持面向客戶的業務模式、支持業務快速建立和修改以及更高性能的業務應用[1]。5G技術不僅大幅度提升了個人用戶的移動互聯網業務體驗，創造出了百花齊放的生活娛樂應用場景，同時契合其低時延、大帶寬和大連接等核心能力構成了新一代信息基礎設施，成為推動傳統行業數字化轉型升級與數字經濟社會發展的重要基石。

伴隨著技術變革的不斷普及滲透，教育環境和系統也面臨重塑，其構建依賴于5G、云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術和產品的綜合應用。而教育教學過程中的重要環節——考試，也面臨智能化升級和改革的需求。利用5G技術的大連接、大帶寬和低時延能力，結合人工智能和云計算等技術，建立智慧考場系統，可以極大地節省教師的監考工作量提高考試效率，降低學生參加考試的成本，緩解考試組織機構的壓力，增強過程記錄，有效防范代考和作弊等行為的發生，更好地維護教育考試的嚴肅性、權威性和公平性。

2 5G技術下智慧考場系統的構成

智慧考場系統主要包括線上考試平臺、傳輸網絡和線下考場終端三大部分，線上考試平臺主要包含在線考試系統、考試管理系統和監考系統，線下考場終端主要包含攝像頭、麥克風、身份驗證設備和作弊防控設備等線下考場部署的終端設備。如圖1所示。

2.1 線上考試平臺

線上考試平臺是智慧考場系統的核心平臺，由在線考試系統、考試管理系統、監考系統三部分組成。

2.1.1在線考試系統

在線考試系統包含在線筆試、在線面試、錄制視頻、信息審核等功能模塊，針對考官、考生、考務人員三方設置不同的登錄方式以及信息處理功能，用來實現無紙化考試，通過該系統，考生可以完成從個人登錄、查看考試信息、參加考試的全流程考試過程。

2.1.2考試管理系統

考試系統主要實現對考試業務進行全面管理，為考試全過程管理提供智能化手段，包含身份驗證、考試指令發布、考點設置、考卷分發、考后統計等功能模塊。通過與在線考試系統以及監控系統聯動，確保所有考場考務工作的及時準確地開展，實現考務數據和前端考場設備以及監控中心設備進行數據關聯，實現大數據的統計分析，為監控中心提供數據支撐。

2.1.3監考系統

監考系統包含巡查和作弊防控兩大模塊，通過巡查模塊實現考場視頻和音頻的采集，巡查模塊具備檢索回放歷史信息以及存儲備份數據、報警聯動用戶、智能偵測等功能。作弊防控模塊通過基于5G技術研發的最新屏蔽設備，對考場周邊的無線電信號進行全頻段偵測，并對非法信號進行阻斷，防止考試作弊行為的發生[2]。

2.2 傳輸網絡

由于智慧考場系統中需要實時傳輸和處理大量音、視頻數據以及動態圖像信號，數據量大而且所含信息豐富，因此需要帶寬充裕、冗余性強、低時延和性能穩定的傳輸網絡。本系統基于5G技術，結合千兆網和云存儲，使用支持多種動態路由協議的萬兆核心交換機作為網關設備，通過其對多種模式的隊列調度機制和擁塞避免機制的支持[3]，用來實現數據的實時轉發和控制，采用雙上行鏈路聚合模式連接核心交換機和接入層交換機，并輔以固網專線，實現多線接入，通過加裝5G設備對多路接入網絡進行智能管理，以提供多路冗余傳輸，確保網絡核心節點上行與下行的高速交換能力，從而提高數據傳輸的可靠性和穩定性。

2.3 線下考場終端

根據考試過程的需求，線下考場終端分為前端考場終端和監控中心終端兩個部分。通過在前端考場部署終端，實現對考場信息的采集和傳輸。通過搭建監控中心，實現對考場音頻、視頻數據的調取和管理。

2.3.1 前端考場終端

在考場部署高清攝像頭、麥克風，用來實現對考場內音頻和視頻信息的采集。通常采用在一個考場內部署前、后雙機位攝像頭和一個麥克風的方式來達到全方位監控的效果。在每個考場內配備一臺身份驗證設備，要求人臉識別時間小于一秒，識別準確率高于99%，同時支持生物識別和終端識別的混合驗證，將該設備接入5G傳輸網絡并和監控中心以及考試管理系統相連接，實現考生身份信息的真偽鑒別，并將相關數據同步更新到考試管理系統中。作弊防控設備根據考場面積大小的差異來確定數量，為保證防控效果，通常在80㎡及以下的考場內安裝一臺防控設備，80㎡及以上的考場安裝兩臺及以上的防控設備，要求該設備能夠實現獨立的全頻段阻斷[4]，實現全時全頻段無縫連續覆蓋，能對各類信號進行有效阻斷。

2.3.2 監控中心終端

監控中心主要由網關、媒體轉發服務器、存儲設備、高清顯示屏構成，用來實現對考場音頻、視頻的編碼、存儲和顯示等功能。網關用于實現對音頻、視頻的實時點播、視頻的回放和檢索以及對監控設備的遠程控制功能。媒體轉發服務器需要支持TCP/IP、SIP等多種主流網絡協議，提供低時延和多級轉發等功能。存儲設備需要大容量且能夠支持MPEG4、SVAC等多種視頻編碼格式，以支持實時錄像、定時錄像和移動錄像等功能[5]。高清顯示屏提供HDMI、DVI等多種接口，實現對考場畫面的流暢顯示。

通過在前端考場和監控中心部署使用最新5G技術的終端設備，結合線上考試平臺和5G傳輸網絡，可以有效解決傳統考場中建設成本高、考試圖像不清晰導致的取證困難問題、圖像存儲調取效率低和智能分析程度差等問題，通過“線上+線下”一體化考試解決方案，搭建全方位、立體化的考試安全防護體系，突破傳統考場存在的局限性。

3 5G技術對智慧考場系統的促進作用

5G技術所具備的增強型移動帶寬（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和低時延高可靠通信（uRLLC）等方面的網絡能力，結合其所包含的人工智能、物聯網、云計算、大數據、邊緣計算等基礎共性能力，對智慧考場系統的發展和改革起到了至關重要的作用，主要體現在如下兩個方面。

3.1 提高了智慧考場的穩定性和可靠性

由于智慧考場系統涉及線上和線下兩個維度的考場管理，同時需要面向考生、考官、考務三方人員，因此，無論是線上考場的考試系統，還是線下考場的監控設備，都對通信網絡技術以及設備有著較高的要求。通過在考場加裝5G設備，結合固網專線，對多路網絡接入進行智能管理，以提供雙路冗余傳輸，能夠提升考場數據傳輸的可靠性。同時，基于5G技術，智慧考場平臺能夠采用最新視頻處理技術和無損音頻傳輸技術，具備抗丟包和寬帶自適應能力。當網絡通信發生故障時，系統能夠自動切換備份線路，保持考場網絡的通暢，確?？荚嚇I務不受影響，有效提高了考場的穩定性和可靠性。

3.2 提升了智慧考場的智能化程度

智慧考場與傳統考場相比，在作弊防控、考試環境監控等方面提出了更高的要求?；?G技術搭建的新一代智慧考場系統采用全新AI監控和巡考等技術，通過向遠程巡考人員提供考場的多媒體監控，提供“實時視頻互動”和“實時查看截圖”等不同的監考方式，以滿足不同的監考需求，提高考試效率，維護考場秩序，全面實現遠程考試智能化。通過對考官、考務人員和考生的行為動作進行識別，智能分析考生的行為動作用以輔助判斷考試中是否有違規違紀行為，協助考務人員進行分析判斷，實現預警、提示和取證等功能，有效提升了考場的智能化程度。

4 結論

5G 技術打破了傳統考場的邊界，通過其技術特性，疊加更多應用，解決了傳統遠程考試在疫情防控、考試成本、考場真實性和考務管理規范性和公平性等方面的問題，豐富了應用場景，提升了考場管理的智慧化水平，有效促進考場及考務管理效率的提高。隨著5G技術的不斷發展和完善，以及智慧考場系統產學研一體化融合創新的落地，將有利于構建開放共享的教育新生態，推動教育考試工作實現高質量發展和改革。

參考文獻：

[1] 楊再明，張凱，尹翰冬.江蘇省國家教育考試標準化考場的建設與思考[J].中國教育信息化，2015（21）：68-71.

[2] 張凱，楊再明.智慧考場的構建與擴展教學應用探討——以中國礦業大學為例[J].中國醫學教育技術，2020，34（3）：326-332.

[3] 呂鳴.基于網絡的統一考試指令播報系統的設計[J].中國考試，2012（3）：38-42.

[4] 黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[5] 周偉鴻，朱思霖.基于深度學習技術的智慧考場方案的應用探究[J].信息技術與信息化，2020（12）：224-227.

【通聯編輯：梁書】