5G智慧校园应用

赵晖 彭广成 吴彦铭 中国联合网络通信有限公司江西省分公司 南昌市 332000

0 引言

“十九大”的召开，标志着教育信息化进入到第二阶段，从以“教育信息化”为重点的1.0时代进入到以“信息化教育”为重点的2.0时代，重点是业务融合、应用创新。要求积极推进“互联网+”行动，提升学校信息化建设与应用水平，推动信息技术与教育教学的深度融合，切实加快全国教育信息化进程，以教育信息化支撑和引领教育现代化，服务教育强国建设。教育信息化是教育现代化的核心动力。在教育信息化的实践过程中，技术的不断发展给教育服务的组织方式带来了显著影响。特别是5G及物联网技术的迅速普及，使得以泛在感知网络为支撑的无缝的、沉浸式的智能教育体验得以实现。5G及物联网等新兴技术的蓬勃发展，为打造更智慧化的教育和校园提供了可能，注入了新动力。

1 5G的技术特点

5G网络是第五代移动通信网络的简称，与之前的四代移动网络相比较而言，5g网络在实际应用过程中表现出更加强化的功能，并且理论上其传输速度每秒钟能够达到数十GB，这种速度是4G移动网络的几百倍。对于5g网络而言，其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能。他的特点体现在更高的速度，5G网络的数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10 Gbit/s，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。5G的超大带宽传输能力，即便是看4K高清视频、360度全景视频以及VR虚拟现实体验都不会出现卡顿的情况。更低的时延，5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行信息交流，140毫秒的时延是可以接受的，但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化就很难满足要求。5G对于时延的最低要求是1毫秒，甚至更低。更多的连接数，物联网将是5G发展的主要动力，业内认为5G是为万物互联设计的。从需求层次来看，物联网首先是满足对物品的识别及信息读取的需求，其次是通过网络将这些信息传输和共享，随后是联网物体随着量级增长带来的系统管理和信息数据分析，最后改变企业的商业模式及人们的生活模式，实现万物互联。

2 智慧校园的建设要求

智慧校园的建设是以“三通两平台”为基础，着力构建多层次、全覆盖、智慧型教育信息化体系，全面实现教育管理和教育教学信息化，推进信息技术与教育教学的深度融合、教育教学的深刻变革。实现数字校园环境、数字教育资源、信息管理服务三个“全面覆盖”，推动教师信息技术应用能力、学生信息素养、信息技术与教育教学融合水平、信息化管理和领导水平四个“整体提升”。信息技术改变了人类的工作和学习方式，并赋予职业和职业教育新的内涵和要求。一方面，传统职业的工作方式和工作流程正在发生一系列的变革，而且一些新兴职业的“工作空间”和“工作方式”本身就依赖以互联网为核心的信息技术；另一方面，由于信息化技术方法与手段的深入使用，职业教育的办学模式和教学模式也将随之发生革命性变革。

智慧校园建设与应用是教育信息化的重要组成部分，既适应了社会和职业的信息化要求，同时也延伸了职业教育的办学空间。职业教育的教学活动除了发生在校园内的教室、实验室、实训室等传统教学环境和校园外的工厂、车间、宾馆、医院等职业活动场所中，也发生在基于信息技术的网络空间中。依托数字校园，构建基于网络的跨越学校、企业和社会的办学模式，是提高职业教育人才培养质量，建立现代职业教育体系的重要途径和方向。

3 智慧校园建设存在的主要问题

现有网络带宽低，满足不了大规模高清视频并发传送；校园无线网络未做覆盖；机房维护力量不够；几个校区的网站分布在不同的地方，且由不同单位在维护；学生位置信息未采集，到校离校时间不能实时统计，存在安全隐患。校园内各种“物”的管理手段缺失； 现有IC卡不能互连互通，分校区的学生和老师来主校区参加会议或活动，就餐极其不方便，学生和教师集中就餐等待时间过长；校区间信息传达不便利，教师去分校上课浪费大量时间在路上，效率低下；学校开展大型活动不能实时展现；学校教学方式单一，仅限于老师口传身授和简单多媒体教学。

4 5G智慧校园的应用

5G技术条件下，场景驱动特征明显，可以针对教育领域的不同场景、不同服务对象按需提供定制服务，建立新型智慧教育体系，如如VR/AR、远程教育、视频监控等。充分发挥5G的高速率、低时延、高可靠、大连接、低功耗等特性，通过数据汇聚应用和前后端能力智能调配，实现资源投入和配置方式优化，并通过打造开放聚合平台、拓展增值业务，获得大连接基础上的差异化价值。通过在省内某重点高中进行5G网络应用，我们实现了省内首个基于5G的智慧校园信息化建设，具体实现方案如下：

（1） 系统结构图

图1 5G智慧校园系统结构

（2）在学校建设5G网络环境，利用5G宏基站对校园进行5G网络全覆盖；建设统一的校园无线WIFI，无线网可以在各校区间无缝漫游；在无线AP设备上加装物联网模块，实现无线网及物联网的校园覆盖。通过使用新一代无线网络技术促进网络融合应用，总体提升校出口宽带，为满足学校开展日益丰富的高清视频、教学等对网络带宽、时延均要求相当高的应用的要求，形成有线、无线、物联网、5G网的融合网络。

（3）采用云计算技术，实现校园网站及全部应用统一上云，集中管理，释放维护压力。为学校建设统一管理、统一认证的智慧校园平台。

（4）通过学生佩带的物联网卡，手环等设备，利用学校全覆盖的物联网信号，可以实现学生出入校无感知考勤，校园内实时定位，历史轨迹查询，并为今后走班排课提供支持。利用物联网对校园内的停车场、路灯、垃圾桶等“物”进行全方位管理，利用物联网感知技术对校园环境进行监测，所有数据均能在管理页面实时查看和处理，实现对校园“人 - 物 -景”的全方位感知。

（5）人脸识别消费系统，打破校区之间的隔断，实现各个校区刷脸自由消费，统一结算，极大的方便了跨校园参加活动的师生就餐，大幅度缩短等候时间，消费信息实时推送至手机，并能生成营养报告。

（6）基于5G的4K/8K高清视频同步教学系统和视频教学教研系统，充分利用5G网络的eMBB和uRLLC等特性，为师生提供零距离的同步互动教学体验和面对面的教学视频会议召开。利用5G网络移动性，建设校园网络电视台，在学校开展大型活动时，可以提供多角度的高清视频直播服务。

5 结论

5G智慧校园的建设，是利用新一代宽带无线网络技术，云计算、物联网、人工智能等信息技术相结合，助力校园建设的新的尝试，取得了良好的效果，得到省市政府领导和地方教育主管部门的高度赞赏。未来我们还将通过不断改善校园信息技术基础设施，营造网络化、数字化、个性化、泛在化的智慧教育环境，更好地促进信息技术与教学教研的深度融合和创新应用，提高教育教学质量和科研服务水平，在5G体育教学，5G远程全息教学，5G+VR理化实验，5G幼儿专注力学习等教育领域展开研究，把新一代宽带移动通信网络的建设成果推广到各级民生领域，为实现人民对美好生活的向往而努力。