基于5G技术的智慧校园建设思考

马风华

摘 要：特殊时期，融合式教学模式（网络在线课程、网络直播教学、学生自主学习）应运而生。它是多种教学模式的融合，并且融入了现代教育技术和信息技术，符合终身教育的理念，替代了整齐划一的面对面传统教学模式。当前，全国疫情趋于稳定，相信我们很快就可以重返校园。然而当疫情结束以后，线上教学该何去何从？这次大面积的网络课堂实践又会给学校教育带来怎样的冲击？这些问题需要我们重新审视当前的学校教育生存状态。

关键词：智慧校园;建设;思考

随着5G技术、移动客户端和云技术的发展，在线教学平台凭借其灵活性、个性化、全覆盖等特点成为特殊时期学校教育教学工作的重要载体。现代化网络高度普及的今天，各个校园也开启了从数字化校园向智慧校园的过渡和建设。由于有大数据作为技术支持，在教师教学、学生学习、管理工作上都有了明显的改善提升，并且逐步趋于进一步完善互联网和大数据技术信息，从而真正实现新型智慧校园。

一、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10GB，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10Gbit/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。

二、5G技术应用于智慧校园的优势

（一）超高速率

超高速率是通信行业永无止境的追求，5G网络下的峰值速率的下行可以达到20Gbit/s，上行速率可以达到10Gbit/s。与4G相比，在4G网络的峰值速率下，下行是1Gbit/s。也就是说，5G的速度是4G的20倍。如此高的速率，对于教学资料的下载和网络教学等方面带来的快速体验是空前的，这将大大提升教学效率。

（二）超低时延

理想情况下，5G的时延要求是毫秒级，端到端理想时延是10m、左右，LTE的端到端典型时延是50-100ms。相对于4G网络，5G将端到端时延缩短至4G的十分之一。这在校园的自动化建设，乃至发展无人驾驶校园巴士方面有极大的意义。

（三）3D-MIMO技术

3D-MIMO技术采用大规模阵列天线、以波束赋形算法为基础，并结合了SDMA技术实现多场景覆盖。3D-MIMO中新天线和新技术的引入对于现有网络中天线技术的应用场景实现了成功的突破，可灵活适应高楼覆盖、热点宏覆盖、体育场覆盖、最后一公里等多种场景的室外宏覆盖。

（四）射频识别技术

射频识别技术是5G的发展与应用必不可少的，特别是在智慧校园建设方面的应用。射频具有的非接触识别能穿透多种介质等优点，有源式射频识别系统的速写能力也是其重要的优点，可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

三、5G技术在智慧校园中的应用

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，其体实现方案如下：

（一）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卞富的高清视频、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。

（二）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。

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“人一物一景”的全方位感知。

（三）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，大幅度缩辣等候时间，消费信息实时推送至手机，并能生成营养报告。

（四）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

（五）身体是革命的本钱，老师与学生的身体健康状况直接影响着教育的成效。而近年來，熬夜成了许多人生活中习以为常的坏习惯，学生的健康问题时常见诸报端。对校园生活的卫生与健康状况实行智能化地监测，能够更好地预防疾病的发生和传染。实行个体服务，建立个人的健康档案，利用传感器对食堂、教室、宿舍、图书馆等场所进行测控，并智能化地调节温度和湿度、含氧量和有害气体测控，并对学生的睡眠状况、情绪、运动量等收集记录。将数据分析反馈到学校的卫生中心、后勤、和学生自我的手上，并对学生的个体服务，给出相关的建议。利用5G时代的物联网，为老师和学生的健康保驾护航。

四、结语

5G移动通信技术具有重大创新的新一代通信技术，其在智慧校园领域的应用将是一个逐步深入的过程，它木身具备的高速率、低时延、大连接的特点，以及网络切片、边缘计算等新技术习各成为智慧校园业务创新的重要驱动力。5G的应用将大大改变人们的生活方式和网络体验，会影响到众多行业个发展与革新，教育行业也不例外。抓住5G技术带来的新机遇，智慧校园的建设将会更加智慧。

参考文献

[1] 庞一迪.5G及其在智慧校园的应用[J].信息与电脑，2019，（9）：154-155.

[2] 骆文彬.5G时代下智慧校园与泛校园网的建设和应用[J].数字化用户，2019，25（6）：11.