5G技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用探究

閆春青

(煙臺(tái)市市級(jí)機(jī)關(guān)幼兒園 山東 煙臺(tái) 264000）

1 引言

圖書館為給用戶提供優(yōu)質(zhì)、便捷的信息資源服務(wù)，一直都積極主動(dòng)地采納最先進(jìn)的信息技術(shù)，以便拓寬服務(wù)領(lǐng)域并提升用戶的服務(wù)體驗(yàn)。在當(dāng)前信息時(shí)代下，5G技術(shù)可提供高于4G技術(shù)至少10倍的速率，毫秒級(jí)的低時(shí)延，千億級(jí)的連接數(shù)，具有更高的安全可靠性和更為靈活的業(yè)務(wù)部署能力[1]。這就為圖書館的智能化發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，使其在即時(shí)信息傳輸、借閱方式、服務(wù)接口、數(shù)據(jù)處理等方面發(fā)生翻天覆地的變化[2]。

2 5G技術(shù)概述

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th Generation Mobile Network），簡稱5G技術(shù)，可賦能各行各業(yè)，目前已成為全球各界都高度關(guān)注的熱點(diǎn)。其不僅提升了信息傳輸?shù)乃俾屎托剩€打破了信息傳輸?shù)目臻g限制，實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)；不僅能夠?qū)崿F(xiàn)超高速體驗(yàn)、超高用戶密度、超高速移動(dòng)的訴求，還能實(shí)現(xiàn)低時(shí)延高可靠性、海量終端實(shí)時(shí)性連接場(chǎng)景的訴求。這就為人們享受更為高度化、便捷化、智能化的服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

2.1 5G關(guān)鍵技術(shù)分析

5G技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)高速率、高安全、廣覆蓋、低時(shí)延、大連接、靈活部署等性能，就需要大規(guī)模天線陣列、網(wǎng)絡(luò)切片等關(guān)鍵性技術(shù)來支撐5G網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)（主要包括無線接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)）。具體來說，5G的關(guān)鍵技術(shù)包括毫米波通信、大規(guī)模天線陣列、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等。首先，毫米波是一種波長為1～10mm的高頻段電磁波，具有波長短、頻率高、頻譜寬等特點(diǎn)。5G技術(shù)采用毫米波能夠增加帶寬寬度（是4G的幾十倍），進(jìn)而提升傳輸速率。其次，一方面，傳統(tǒng)的多天線技術(shù)對(duì)于5G呈指數(shù)式增長的無線數(shù)據(jù)發(fā)展需求已經(jīng)難以滿足，另一方面，毫米波有著傳輸損耗大的缺陷，因此5G技術(shù)需要配合大規(guī)模天線陣列技術(shù)，使多根天線同時(shí)發(fā)送，接受多路信號(hào)流，提升信號(hào)的覆蓋范圍和質(zhì)量。第三，5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景十分豐富，且每個(gè)場(chǎng)景在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、傳輸可靠等方面都有著不同的需求，而針對(duì)每一場(chǎng)景單獨(dú)鋪設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)顯然是不可行的，這就需要采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)切分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)切片，使其各自提供差異化網(wǎng)絡(luò)性能，并靈活提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。最后，5G技術(shù)所采用的邊緣計(jì)算，是將運(yùn)算和存儲(chǔ)能力靈活部署至離用戶和應(yīng)用更近一步的網(wǎng)絡(luò)邊緣，極大地降低了信息回傳的時(shí)延，使海量信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理成為可能[3]。除此之外，邊緣計(jì)算還能在網(wǎng)絡(luò)各位置靈活部署“云”，使用戶在網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)方面獲得更為靈活的服務(wù)。

2.2 5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

第三代合作伙伴計(jì)劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）定義了5G技術(shù)的三大應(yīng)用場(chǎng)景，具體如下。一是增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）。在傳統(tǒng)技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，5G技術(shù)能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，優(yōu)化技術(shù)運(yùn)行效率，提高網(wǎng)絡(luò)性能，提升用戶體驗(yàn)，主要應(yīng)用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求極高的領(lǐng)域，如虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻等。二是海量機(jī)器類通信（Massive Machine Type Communications，mMTC）。相較于傳統(tǒng)的eMTC技術(shù)，mMTC更為注重人與物的信息交互。5G技術(shù)順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，注重人與物和物與物之間的聯(lián)動(dòng)，將建立更為全面的通信需求體系和信息交互體系，并突出整體場(chǎng)景特性，提升終端管理水平，減少終端成本，主要應(yīng)用于連接數(shù)量龐大且接入成本較低的場(chǎng)景，如智能家居、智慧城市等。三是高可靠低延時(shí)通信（Ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）。在此場(chǎng)景之下，5G技術(shù)將關(guān)注物與物之間的通信需求，建立更為直觀的信息監(jiān)督管理模式，確保技術(shù)流程及技術(shù)要點(diǎn)的完整性，確保場(chǎng)景體系內(nèi)吞吐量、可用性、時(shí)延信息都能完美地達(dá)到相應(yīng)的要求，提升項(xiàng)目的綜合價(jià)值，主要應(yīng)用于對(duì)時(shí)延和可靠性要求比較高的行業(yè)，如工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

3 5G技術(shù)在圖書館中的具體應(yīng)用

3.1 5G技術(shù)在圖書館智能服務(wù)方面的應(yīng)用

首先，5G的大規(guī)模天線陣列和超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)，為人與物、人與人、物與物的連接提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這就使得用戶與圖書館之間、館員與用戶之間、圖書館與圖書館之間的溝通交流變得更為便捷、智能。例如，5G技術(shù)可結(jié)合云計(jì)算、人工智能、邊緣計(jì)算等技術(shù)，通過5G技術(shù)的超高移動(dòng)帶寬，利用云無線接入網(wǎng)絡(luò)和人臉識(shí)別技術(shù)使用戶能夠享受虛擬找書服務(wù)、無感借閱服務(wù)、可視化檢索服務(wù)等，并能夠根據(jù)用戶所處位置提供最優(yōu)資源獲取路線；5G技術(shù)能夠支撐大量的終端，進(jìn)一步加強(qiáng)了人與人之間的信息交互，這就使得用戶能夠根據(jù)自身需求憑借系統(tǒng)自動(dòng)匹配相應(yīng)館員解決問題，大大提升了咨詢效率；5G技術(shù)可結(jié)合智能感知識(shí)別、普適計(jì)算、云計(jì)算等技術(shù)，將圖書館打造成為智慧圖書館，建設(shè)云平臺(tái)，為用戶“量身定做”個(gè)性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)推送，使用戶能夠在最短時(shí)間獲得館際資源和最優(yōu)服務(wù)。其次，5G技術(shù)可結(jié)合VR技術(shù)、AR技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等生成更為逼真、流暢的視聽觸一體化的虛擬環(huán)境，以通用型平臺(tái)為框架主體，設(shè)計(jì)系統(tǒng)登錄模塊、視頻瀏覽模塊、文字圖片瀏覽模塊等，應(yīng)用視覺跟蹤算法和視頻渲染算法進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，并采用基于擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法進(jìn)行系統(tǒng)白噪聲的干擾濾除，最大限度地模糊了虛擬和現(xiàn)實(shí)的界限，使虛擬場(chǎng)景和真實(shí)場(chǎng)景更為接近。這樣不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┑靡匀诤隙鄨?chǎng)景的知識(shí)體驗(yàn)服務(wù)，提升用戶的沉浸體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)超清全景互動(dòng)直播，使用戶獲得身臨其境的體驗(yàn)，還能夠基于用戶的閱讀偏好提供個(gè)性化的知識(shí)體驗(yàn)，使用戶方便快捷、高效地調(diào)取所需的信息資源。

3.2 5G技術(shù)在圖書館安全防護(hù)方面的應(yīng)用

首先，5G技術(shù)能夠利用應(yīng)用物理層安全技術(shù)，并在保證通信質(zhì)量的前提下，極大地保護(hù)用戶信息，防止信息被攔截或者泄露。例如，大規(guī)模天線陣列技術(shù)能夠增強(qiáng)信道差異對(duì)于位置的敏感性，在TDD模式下信道能夠明顯提升無線傳輸?shù)陌踩燃?jí)[4]。其次，5G技術(shù)可以應(yīng)用統(tǒng)一接入認(rèn)證技術(shù)，避免偽基站或者偽終端的攻擊和入侵，重構(gòu)圖書館安全閥，以保障用戶隱私不被盜用和泄露。最后，在智能安防方面，5G技術(shù)能夠憑借自身超高速的傳輸速率和毫秒級(jí)的低時(shí)延，使視頻監(jiān)控畫面更為清晰、信息反饋更為迅捷，使安防監(jiān)控范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，使監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)更為多維化，進(jìn)而提升圖書館智能安防的遠(yuǎn)程控制效率和預(yù)警機(jī)制。同時(shí)，5G技術(shù)還能支持智能安防機(jī)器人更好地依照指令進(jìn)行巡查、應(yīng)急處理等工作，這不僅減輕了人力方面的壓力，還減少了人力方面的失誤，使圖書館的安防效率進(jìn)一步提升。此外，5G技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠全面且及時(shí)感知和采集圖書館內(nèi)人員和物體的狀況和數(shù)據(jù)，便于對(duì)圖書館進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全防護(hù)等智能化管理。例如在5G技術(shù)的支持下，通過傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于館內(nèi)溫度、濕度、紫外線強(qiáng)度、人流、建筑消防等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便在古籍保護(hù)、機(jī)房監(jiān)管、館區(qū)安全防護(hù)方面實(shí)現(xiàn)集中化、智能化管理。

4 結(jié)語

5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超高速體驗(yàn)、超高用戶密度、超高速移動(dòng)、低時(shí)延高可靠性、海量終端實(shí)時(shí)性連接等訴求，開啟了萬物互聯(lián)的時(shí)代。在每次的信息技術(shù)變革之中，圖書館作為信息傳播的重要單元，不僅扮演著極為重要的角色，而且擔(dān)負(fù)著極為重要的使命。而在5G等新技術(shù)的沖擊之下，如何使用戶、空間和資源實(shí)現(xiàn)無縫銜接，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智慧移動(dòng)信息服務(wù)，是當(dāng)前圖書館界值得關(guān)注和思考的問題。因此，處于信息服務(wù)前沿的圖書館應(yīng)充分利用5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化、智慧化發(fā)展。