5G技術在智慧校園建設中的應用場景探討

郭力培，王明超

（中通服咨詢設計研究院有限公司，南京 210019）

0 引言

目前，中國移動、中國電信、中國聯通已啟用5G網絡的商用，我國正式進入了5G時代。5G時代將會是高度信息化、智能化的萬物智聯時代[1]，5G網絡的部署必將為社會各行各業帶來巨大的創新活力和全新的業務體驗。

本文通過分析5G移動通信技術[2]優勢和特點，聚焦智慧校園業務需求，給出5G技術可在智慧校園中應用的各類業務場景。隨著5G技術在教育行業的逐步應用，各類智慧校園業務與5G技術的深入融合，將為智慧校園業務創新發展帶來新的機遇，使智慧校園業務的信息化、智能化水平進一步提升，為實現教育信息化2.0行動計劃[3]提供強大助力。

1 5G技術優勢

5G技術相對于目前的4G技術，具備高速率、低時延、大連接的特點，3GPP定義了其三大應用場景[4]：增強型移動寬帶（eMBB）、超可靠低時延通信（uRLLC）、大規模機器通信（mMTC）。

（1）eMBB。5G網絡具備高速率的特點，其網絡速率可達100～1000Mb/s，是4G網絡的10倍，因此更加適用于網絡直播/互動、高清視頻點播、VR/AR、游戲娛樂等業務場景。

（2）uRLLC。5G網絡的低時延特點是由于在網絡中引入了移動邊緣計算技術（MEC），將核心網向用戶側下沉，從而降低端到端的網絡時延，可以達到毫秒級，因此使5G網絡更加適用于工業控制、車聯網等業務場景。

（3）mMTC。5G網絡大連接能力是由于應用了超密集組網等技術，使網絡最大連接數可以支持100萬/平方千米的設備接入，適用于環境監測、智能家居、智慧城市等業務場景。

2 5G技術在智慧建設中的應用場景

2.1 5G+高清視頻

5G網絡提供的超高網絡速率，為智慧校園的高清視頻業務提供了帶寬保障，可使高清視頻用戶體驗得到質的飛躍。

2.1.1 5G平安校園

5G技術應用于平安校園中，使高清視頻監控終端可以擺脫需要布線的限制，將其部署在任意位置，組網更為便捷。同時5G網絡的MEC技術，可有效提高監控系統視頻管理、人臉識別、視頻分析的效率和反應速度，再結合AI算法，從而更加有效地實現對校園安全的智能化保障。

2.1.2 5G網絡教學

網絡教學通過在線直播+互動或點播+留言的方式，使教師的教學打破時間和空間限制，教師和學生在任何時間、地點，只要連接互聯網就可以進行教學和聽課。5G技術的引入將大大提高網絡教學的視頻和語音效果，同時使教師和學生的互動效果更佳，如果再結合VR技術，可以使學生感受身臨其境的課堂效果。

2.1.3 5G智慧雙師課堂

雙師課堂可將名師的教學視頻通過直播的方式傳送到其它學校，尤其是教育資源欠缺的區域，從而使更多學生可以享受優質的教學資源。5G網絡的引入，可以使課堂教學視頻更清晰、流暢，同時結合AI等智能技術，更加便捷的進行教學成果評價、在線評估、助力學校間的交流，促進教學服務深化與創新，提升教學質量。

2.2 5G+AR/VR

5G網絡高速率、低時延的特點是將AR/VR技術應用于智慧校園，提升用戶體驗的關鍵因素，可有效支持AR/VR應用三維圖像傳輸所需要的超高分辨率視頻，同時大大降低視頻時延。

2.2.1 5G+AR/VR虛擬實訓實驗室

利用5G+AR/VR技術，可以在學校中建設虛擬實訓實驗室，5G網絡大帶寬、低時延的特性可很好的滿足AR/VR圖像的傳輸要求，同時5G的網絡切片、MEC技術可充分保障用戶體驗。5G+AR/VR技術應用于工程類實驗教學、醫學院手術演示等場景具有良好的效果，可以將教學模型等制作成AR/VR虛擬模型，學生通過佩戴可視化AR/VR裝置，直觀感受3D成像的虛擬模型，同時可對虛擬模型進行模擬操作，使課程更加生動有趣，為師生提供全新的學習體驗。

2.2.2 5G+VR在線全景教學

VR在線全景教學，通過VR全景攝相機實現對教學課堂的無死角拍攝，用戶通過終端設備觀看教學視頻時可隨時自由調整觀看角度，全方位體驗教學內容。利用5G網絡可顯著提升VR全景視頻的分辨率和顯示效果，降低視頻時延，使教學視頻顯示更加逼真，使用戶的沉浸式業務體驗更好。

2.3 5G+物聯網

5G網絡可以支持100萬/平方公里的設備接入，為智慧校園的物聯網業務提供了的良好的網絡基礎，可實現校園智慧教室、校園環境管理等功能。

2.3.1 5G智慧教室

基于5G的各種傳感器、控制器應用于智慧教室內，結合AI算法實現對教室的燈光、溫濕度、空氣質量、能耗、攝像機等設備的控制，可支持對各教室實時工作狀態、歷史數據進行集中監控和分析，包括教室環境數據、設備運行狀態、能耗數據、課堂考勤、實時影音、錄播等數據資源。

2.3.2 5G智慧校園環境管理

在校園內部署的通過5G網絡傳輸的環境感知設備，可實時監測校園室內外空氣質量、溫濕度、飲用水質量等，并且可通過AI系統對環境數據進行分析后，聯動教學樓、宿舍內的空調、燈光、新風、水控等系統，更加全面、準確地對校園環境進行管理。5G物聯網應用于垃圾分類，實現對校園垃圾的精準識別，引導學生規范投放?？傊?G物聯網技術在校園環境管理方面的應用，可有效地節省學校人力成本，實現使校園環境管理智能化，提升校園環境管理效率和管理效果。

3 結束語

5G移動通信技術具有重大創新的新一代通信技術，其在智慧校園領域的應用將是一個逐步深入的過程，它本身具備的高速率、低時延、大連接的特點，以及網絡切片、邊緣計算等新技術將成為智慧校園業務創新的重要驅動力。