5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用研究

張淼科

摘要：5G網(wǎng)絡(luò)在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步體現(xiàn)出了智能化、綜合化和多元化的優(yōu)勢，5G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)高校全覆蓋的多功能智慧系統(tǒng)建設(shè)。該文闡述了5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用價值，對應(yīng)用模式進(jìn)行了深入分析，并且提出了5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用要點，希望能為高校新時期信息網(wǎng)絡(luò)和校園系統(tǒng)建設(shè)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò);5G技術(shù);智慧校園;通信技術(shù)

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0168-02

1 5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用價值

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用幫助高校順應(yīng)時代發(fā)展趨勢

自21世紀(jì)以來，移動通信技術(shù)相繼獲得發(fā)展，全世界眾多高校也開始了校內(nèi)綜合信息平臺建設(shè)。在我國，浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華南理工大學(xué)等是智慧校園建設(shè)的先行者，且在2010年以后，伴隨國家信息化建設(shè)布局，已有越來越多的學(xué)校參與到智慧校園建設(shè)中。作為智慧校園的基礎(chǔ)，通信網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的主流在發(fā)生改變，這就意味著高校也應(yīng)當(dāng)同時適用5G網(wǎng)絡(luò)與5G技術(shù)。高校作為人口集中的場所，需要進(jìn)行高密度的交互和終端設(shè)備服務(wù)，必然應(yīng)當(dāng)做好升級優(yōu)化工作。所以，在高校智慧校園中應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)，是學(xué)校順應(yīng)時代發(fā)展趨勢、響應(yīng)國家部署、自我發(fā)展和升華的保障。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用推動高校信息化建設(shè)再升級

由表1可見，智慧校園對于技術(shù)、設(shè)備和功能提出了全新的要求，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的高頻用戶切換、大型數(shù)據(jù)交互、實時信息傳遞、大批量在線操作等，原有的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸難以滿足當(dāng)前的各種網(wǎng)絡(luò)活動需要，而5G網(wǎng)絡(luò)則不同。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨于扁平化，通過疊加基站獲得大服務(wù)器集群，實現(xiàn)了用戶集中接入架構(gòu)，可以同時滿足更大量的在線人數(shù)，適用于高密度人群的高校環(huán)境;目前的小基站模式，使得5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能夠在校園各個區(qū)域建設(shè)，解決了建筑物、植被等的信號屏蔽問題，同時5G小基站在區(qū)域范圍內(nèi)的信號強(qiáng)度客觀，也降低了被干擾的風(fēng)險;5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的理論峰值為20Gbps，終端速度可在500km/h，連接密度上限在100萬/km2，信息流動是4G網(wǎng)絡(luò)的1000倍以上，用戶速率則在10倍以上。除此以外，5G下轄的eMBB、uRLLC、mMTC等支撐下，5G網(wǎng)絡(luò)可以高效對接包括高清視頻、VR、網(wǎng)絡(luò)在線直播、AR、車聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等場景，提高了高校內(nèi)智能化和信息化水平，將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對接學(xué)校教育、生活、科研等諸多領(lǐng)域，并且在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上大幅度提高了效率。

2 5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用模式

2.1 應(yīng)用基礎(chǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用，是在4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和功能延展，應(yīng)用的基礎(chǔ)包括了傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)經(jīng)驗和5G新型技術(shù)，其中包括現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、WiFi、云計算、IPv6等相關(guān)技術(shù)的綜合運用。在基礎(chǔ)架構(gòu)上整個校園體系包含了感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層四大基礎(chǔ)層，傳感層主要負(fù)責(zé)信息采集和感知識別，通過傳感器、二維碼等進(jìn)行前端收集，并在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同處理技術(shù)的輔助下完成對信息的處理;傳輸層則主要依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信技術(shù)，通過校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施群的搭配，同時配合無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、M2M架構(gòu)網(wǎng)、局域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)形式，實現(xiàn)高效網(wǎng)絡(luò)管理，減少網(wǎng)絡(luò)切換和信息交互時的障礙，提高信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｒ栽拼鎯Α⒃朴嬎恪⒋髷?shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)處理等為支撐平臺，集中將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)據(jù)、個人隱私、安全數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等進(jìn)行分類分布處理，依靠在線加密和權(quán)限設(shè)定等方法進(jìn)一步提高系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全性，從而確保各個節(jié)點的穩(wěn)定連接。服務(wù)層一般處于整個網(wǎng)絡(luò)的終端，同時也兼具一定的感知層分支，主要通過手機(jī)、智能工具、智能設(shè)備等對學(xué)校進(jìn)行智能管理，提供智能化的服務(wù)，構(gòu)建時主要以預(yù)設(shè)程序或協(xié)議完成網(wǎng)絡(luò)對接。

技術(shù)融合方面，物聯(lián)網(wǎng)的融合，由5G選擇性替代WiFi網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要選擇局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)服務(wù)，通過5G切片將物聯(lián)網(wǎng)的各個場景進(jìn)行分割，獲得相對獨立的不同局域網(wǎng)區(qū)域，強(qiáng)化了不同區(qū)域或不同類型物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)能力，同時以5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，原本物聯(lián)網(wǎng)交互或?qū)崿F(xiàn)功能定位端點過多造成的信道阻塞或傳輸延時問題，增加了管理與服務(wù)的實時效果。IPv6的融合，原IPv4模式下，采用32位二進(jìn)制進(jìn)行地址編排，IP地址上限43億個，目前可用地址已經(jīng)消耗完畢，IPv6采用128位二進(jìn)制地址編排，不僅解決了互聯(lián)網(wǎng)地址緊缺問題，也能夠根據(jù)需要對原IPv4地址進(jìn)行更新，并且采用IPv6對于移動終端的移動性、路由特性等也有更好的增強(qiáng)效果，在真實源地址驗證技術(shù)輔助下，提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全性。

2.2 場景模式

在上述應(yīng)用基礎(chǔ)的支撐下，5G網(wǎng)絡(luò)可輔助高校智慧校園建立起多個類型的應(yīng)用場景，包括：

2.2.1 智慧教育

高校是教育場所，5G技術(shù)的應(yīng)用首先應(yīng)該以強(qiáng)化教育為主，在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下可以進(jìn)一步提高教學(xué)中的信息技術(shù)含量，從而扭轉(zhuǎn)教育教學(xué)形勢。在網(wǎng)絡(luò)存儲、傳輸和共享技術(shù)的支持下，可以將課堂教學(xué)的過程進(jìn)行攝像，將視頻放到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，學(xué)生可以自助點播、互動留言，或者直接通過視頻程序進(jìn)行在線直播，教師和學(xué)生的教學(xué)活動不再局限于課堂中，使教學(xué)工作獲得更大的延展性空間。增加AR/VR技術(shù)，將5G網(wǎng)絡(luò)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，學(xué)生僅需要佩戴設(shè)備就能體驗實時課堂的氛圍，增加了教學(xué)的趣味性。

2.2.2 智慧生活

5G網(wǎng)絡(luò)與校園監(jiān)控、安全聯(lián)防、災(zāi)情監(jiān)測預(yù)警等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，通過無線聯(lián)絡(luò)高清監(jiān)控和警報終端，減少了原本的有線布局限制，實現(xiàn)了個性化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，掃除了校園內(nèi)安全管理的盲點，在MEC和AI算法的支持下，靈活運用人臉識別、圖像處理等技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)了校園監(jiān)控的效率。在教室和學(xué)校其他公共區(qū)域，5G網(wǎng)絡(luò)可以支持燈光、門禁、空氣溫濕度監(jiān)測和補(bǔ)償設(shè)備、攝像機(jī)、視頻、零售等各種設(shè)備，自動完成對學(xué)校內(nèi)后勤工作、管理工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搜集和分析，在同一平臺上發(fā)布信息統(tǒng)計和比對結(jié)果，為校園管理提供精準(zhǔn)的依據(jù)，減少校園日常管理和運行的人力需求。