5G視域下的智慧校園網絡平臺構建與研究

肖荊

（湛江科技學院 廣東省湛江市 524094）

5G 技術相比4G 技術，具有超高的寬帶、海量的接入以及低時延的網絡能力，所以5G 技術可以推動很多行業(yè)和技術等方面的發(fā)展，尤其是在教育教學數字化應用中，5G 技術為智慧校園的建設提供了廣闊的發(fā)展契機，給廣大師生的學習、工作和生活提供了更多的智慧服務和支持，隨著信息技術被廣泛應用于校園，使課堂教學內容變得更加豐富，使教學形式得到創(chuàng)新、教學課程得到改革，最終有利于建設出新時代的智慧校園。

1 5G技術的特點

1.1 具有高數據傳輸速率

和4G 技術相比，5G 技術有著非常高的傳輸速度，通常5G 網絡是4G 網絡速度的100 倍左右，因此5G 網絡可以在更短的時間內傳輸更多的資料和信息，給人們的生活帶來了極大的便利[1]。當今社會是信息時代的社會，高效的傳輸速率有利于快速提高工作效率和生產效率。

1.2 具有輕量化的云技術應用

5G 技術還可以實現輕量化的云端儲存，不僅可以給用戶節(jié)省大量的時間和空間，還可以使用戶利用云技術實現對數據資料的儲存和管理，有利于更好的為用戶提供應用空間。

1.3 具有多用戶接入特點

5G 技術可以實現更多用戶的接入，所以5G 技術有著巨大的網絡容量，當成千上百臺設備同時連接時，可以滿足寬帶用戶不斷增長的需求，同時也可以滿足網絡數據多樣化的需求。

2 智慧校園5G網絡建設的現狀

2.1 缺乏有效的管理建設機制

智慧校園5G 網絡的建設過程中，從制度層面進行分析可以發(fā)現，5G 網絡在智慧校園的建設中缺乏有效的管理建設機制。由于數字校園建設通常都是臨時需求的驅動力，因此缺乏核心理念，由于智慧校園在建設中，對5G 網絡建設沒有一個明確的目標，所以導致智慧校園在整個建設過程中缺乏頂層的規(guī)劃設計。

2.2 集成整合程度不高

智慧校園在5G 網絡建設中，站在應用的角度來看，由于集成整合程度不高，所以智慧校園的5G 網絡建設運行效率又不高[2]。而學校部門之間在系統(tǒng)信息開發(fā)和獨立采購信息中出現獨立分割的狀態(tài)，使得學校計算機可以通過網絡實現物理上的互聯，但由于邏輯接口無法兼容，使得數據之間的信息不能進行實時共享而影響到了系統(tǒng)的運行效率。

2.3 缺少全面系統(tǒng)規(guī)劃性

在智慧校園5G 網絡的建設中，從建設角度來看，由于缺少全面系統(tǒng)的規(guī)劃性，導致智慧校園在5G 網絡建設中經常出現重復性的建設。由于5G 網絡建設中的各個業(yè)務屬于獨立的系統(tǒng)部署，所以很難做到全校性的管理和運行，從而使應用功能和擴展功能之間出現操作困難的情況。

2.4 缺乏統(tǒng)一的標準

在智慧校園5G 網絡建設中，從數據角度看，我們可以發(fā)現，智慧校園缺乏統(tǒng)一的數據標準，導致智慧學生出現嚴重的信息孤島現象。同時智慧學校在校園的初級階段，依靠業(yè)務解決問題，造成對數據價值的認識不足，內外部數據信息得不到及時打通，智慧學校在數據業(yè)務的采集、管理、使用、歸檔中的不重視，最終會使相同的數據出現重復錄入的情況。

2.5 信息服務不及時

智慧學校的建設中，因為學校資源具有較大的分散性，同時學校對資源缺乏相應的信息整合，所以站在不同用戶的角度看待，校園網上信息由于發(fā)布不及時且更新不集中，導致校園網站會出現無實用服務信息，對于學生、老師、家長而言，不利于他們獲取足夠有效的信息資料[3]。

3 5G背景下智慧校園建設的新思路

3.1 資源管理

由于智慧校園的資源基本全上全部儲存在5G 網絡平臺中，所以在對相關資源的研究和管理中，需要對公共資源、外購資源以及自建資源做好充足的管理工作。隨著智慧校園的教育資源不斷增加，學校可以根據自身的特點，針對教育教學中的教育方式等進行不斷素材的積累，同時采用線上和線下相結合的方式，開展慕課、微課等網絡課程的教學。

3.2 用戶管理

通過依托5G 網絡的優(yōu)勢，智慧校園能夠支持大量用戶的接入，因此能夠實現對信息數據多方面的共同管理。在智慧校園5G 網絡建設中，加入教師與家長的使用功能，老師可以隨時在網絡平臺上傳教學資源，同時也可以給學生布置不同的作業(yè)以及考試任務，學生在網絡平臺中完成對應的作業(yè)或者考試試題后，直接提交作業(yè)和試卷[4]。在這個過程中，老師和家長都可以直接查看學生的學習情況，及時了解學生的學習進度，有利于更好的安排后期課程教學。當老師批改完學生的作業(yè)和考試習題后，可以用數據分析生成學生容易出錯的知識點，進而有利于學生對知識的掌握，同時智慧學校的網絡平臺還可以自動生成學生的學習報表并發(fā)送給家長，使家長對學生的學習情況有更深層的了解。

3.3 系統(tǒng)管理

智慧校園的系統(tǒng)管理通常包含三個部分，分別是智能登錄系統(tǒng)、移動教學系統(tǒng)、云處理分析系統(tǒng)。雖然各個系統(tǒng)路線的建設比較明朗，但在智慧校園5G 網絡系統(tǒng)平臺的建設中，依舊需要做好對應的規(guī)劃。在智慧教室的教學過程中，對于步入教室的學生，通過自動生成智能登錄系統(tǒng)，可以實現人臉識別技術和大數據分析技術的動態(tài)匹配，同時將學生的相關檔案錄入到系統(tǒng)中，使學生在智慧課堂教學登錄時，有著對應的賬號和密碼，避免以往課堂簽到的過程，當學生登錄個人賬號后，系統(tǒng)會自動在后臺進行簽到，有效提高教學效率。智慧校園在建設過程中，由于打破傳統(tǒng)的網絡教學模式，使得課堂教學上，老師的教學內容可以利用不同的移動設備，直接實現網絡投屏，而學生可以利用手機、電腦等設備同步接收到老師的教學內容。在這個過程中，教學內容同時還支持課后查看，有利于學生在學習后可以再次進行復習，而5G 網絡平臺的構建，可以將這些所有的數據信息存儲在云平臺中，并實現對教學信息的統(tǒng)計匯總，達到了有效的監(jiān)督和評價分析。

4 智慧校園5G網絡建設的關鍵技術要素

4.1 云計算技術要素

云計算主要基于互聯網提供的自助式服務，因此云計算技術有可拓展性、虛擬性、安全可靠性以及大規(guī)模化等優(yōu)勢。在云計算技術要素中，利用該技術能夠實現對數據的計算、存儲和分配，因此在智慧校園的建設中，構建云計算技術需要從底層云計算平臺基礎設施進行，同時在構建基礎平臺上進行云計算應用程序。由于大數據通常以多元化的形式存在，智慧校園在收集龐大數據資源的過程中，在對數據進行分析時，提取隱藏的數據現象和規(guī)律，可以實現對校園資訊的實施、有效掌握，并將大數據和云計算服務與應用系統(tǒng)平臺相整合，從而推動智慧校園網絡拍你個頭的一體化建設。

4.2 軟件定義網絡和網絡功能虛擬化技術要素

軟件定義網絡可以利用分層技術，實現對網絡控制權的隔離，通常在分層技術中，將數據轉發(fā)層和控制層剝離后進行集中管理，可以使網絡和應用變得更加靈活。而網絡功能虛擬化技術是利用軟件、硬件的抽象功能和解耦功能，將網絡設備進行整合，最終實現對新業(yè)務的開發(fā)和資源共享[5]。由于軟件定義網絡和網絡功能虛擬化技術的應用提升了智慧學校底層基礎網絡的性能，因此有利于降低智慧學校的網絡運營成本。

4.3 互聯網和物聯網技術要素

通常情況下，物聯網是互聯網的擴展和延伸，在物聯網的建設中，可以利用射頻識別以及紅外感應的方式實現信息傳感技術將物體和互聯網相連，實現對智慧學校進行智能化的識別、操控和管理。由于學校的建設設施主要有教室、圖書館、宿舍、食堂、辦公室、操場等，所以在這些區(qū)域安裝感應設備，可以將學校連接成一個整體而形成物聯網。校園物聯網通常以信息網絡為背景，并利用大數據、云計算以及智能化等手段作為教學工作，因此在校園環(huán)境和學習生活等方面需要進行綜合化管理。

5 智慧校園5G網絡設計方案

5.1 智慧校園網絡基礎平臺建設

智慧校園搭建的首要任務是基礎平臺的搭建，其次才是逐步完成應用層的建設，在對學校各業(yè)務系統(tǒng)中的數據整合，可以實現校園信息資源的共享，從而建設安全運維體系可以保障校園網絡的有效運行。智慧校園網絡基礎平臺的建設中，分為有線網絡設計和無線網絡設計兩種，針對有線網絡設計而言，任何接入層交換機的千兆光纖上聯系匯聚交換機中，采用M-Lag 堆疊技術進行冗余設計。由于匯聚交換機通常由光纖網絡上聯接入核心交換機，所以為了更好的確保網絡的運行的穩(wěn)定性，在有線網絡的設計中，可以將有線設計分為網絡構架，并允許在網絡構架使用中隨著教學的需求變化，而針對性的對不同層次網絡進行擴容。針對無線網絡設計而言，需要將無線AP 部署在學校所需要的無線覆蓋區(qū)域，一般選擇的區(qū)域有教學區(qū)域、宿舍區(qū)域、食堂以及辦公室等區(qū)域。這些區(qū)域主要負責網絡的接入，同時也涵蓋了各個區(qū)域的AP 通過有線連接到POE交換機中，在集中的控制和管理中，提供數據加密以及信息推送等功能。

5.2 智慧校園云平臺的設計方案

由于智慧校園5G 網絡平臺的建設中，業(yè)務實現通常按照區(qū)域可以劃分為內網接入區(qū)、數據區(qū)、共享區(qū)等，所以將網絡區(qū)域和業(yè)務區(qū)域進行物理隔離，實現智慧校園云平臺的設計。但由于智慧校園網絡平臺在網絡接入和網絡業(yè)務區(qū)，利用虛擬技術可以搭建出安全資源池，所以通過改變校園傳統(tǒng)建設中的安全硬件模式，從而實現了共享區(qū)域和業(yè)務區(qū)域平臺承載的應用[6]。在對智慧校園云平臺的設計中，需要建立健全網絡、數據、資源的可視化監(jiān)控，并對校園內原有的硬件資源進行合理評估，有利于使原有外置存儲進行整合，因此在建立數據分布式和集中式兩種共享存儲資源池中，對扁平化網絡和平臺化資源池進行彈性和靈活的網絡調試，可以構建非常簡易的數據中心構架，給智慧學校構建網絡平臺過程中節(jié)約大量的成本。

5.3 智慧校園安全和運營管理的設計方案

在智慧校園網絡平臺的建設中，校園安全顯得非常重要，所以在智慧校園的管理中，學生的安全必須放在首位。而在智慧校園建設的方案設計中，將三維地圖作為載體，能夠實現對全校室內外的監(jiān)控，從而提供最直觀以及最高效的校園安全管理體驗。在智慧校園的建設中，按照電子監(jiān)控設施，確保對校園的死角位置監(jiān)控到位，并與計算機和值班人員進行聯動，可以實現遠程操控的目的，將全校的監(jiān)控和終端智能感知進行統(tǒng)一的云存貯，可以打造出安全、可靠的校園安防管理服務。在智慧校園5G 網絡平臺的建設中，加強應用服務，可以讓師生感受到智慧化校園建設帶來的改變，使教學效率和管理效率得到明顯的提升。

6 結束語

隨著5G 技術的快速發(fā)展，給智慧校園的建設帶來了更大的幫助，而5G 技術作為一種新的信息技術載體，可以有序的推進智慧教育向著更高層次的階段發(fā)展，使智慧校園在建成后能夠感知環(huán)境、記錄行為、實現物理環(huán)境和虛擬環(huán)境的融合，但由于我國5G 建設尚處于探索期，因此學校購買先進的技術設備會占據學校大部分的預算費用，使得學校財政壓力比較大，同時相關技術人員比較短缺，很容易造成資源的浪費，為了更好的發(fā)揮教育場景中的服務價值，需要克服和認識到5G 技術給教育行業(yè)帶來的困難，才能逐漸推動教育事業(yè)向著更好的方向發(fā)展。