5G技術在圖書館中的應用探究

閆春青

(煙臺市市級機關幼兒園 山東 煙臺 264000）

1 引言

圖書館為給用戶提供優質、便捷的信息資源服務，一直都積極主動地采納最先進的信息技術，以便拓寬服務領域并提升用戶的服務體驗。在當前信息時代下，5G技術可提供高于4G技術至少10倍的速率，毫秒級的低時延，千億級的連接數，具有更高的安全可靠性和更為靈活的業務部署能力[1]。這就為圖書館的智能化發展帶來了新的機遇，使其在即時信息傳輸、借閱方式、服務接口、數據處理等方面發生翻天覆地的變化[2]。

2 5G技術概述

第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Network），簡稱5G技術，可賦能各行各業，目前已成為全球各界都高度關注的熱點。其不僅提升了信息傳輸的速率和效率，還打破了信息傳輸的空間限制，實現了萬物互聯；不僅能夠實現超高速體驗、超高用戶密度、超高速移動的訴求，還能實現低時延高可靠性、海量終端實時性連接場景的訴求。這就為人們享受更為高度化、便捷化、智能化的服務奠定了基礎。

2.1 5G關鍵技術分析

5G技術要想實現高速率、高安全、廣覆蓋、低時延、大連接、靈活部署等性能，就需要大規模天線陣列、網絡切片等關鍵性技術來支撐5G網絡總體架構（主要包括無線接入網、傳輸網和核心網）。具體來說，5G的關鍵技術包括毫米波通信、大規模天線陣列、網絡切片、邊緣計算等。首先，毫米波是一種波長為1～10mm的高頻段電磁波，具有波長短、頻率高、頻譜寬等特點。5G技術采用毫米波能夠增加帶寬寬度（是4G的幾十倍），進而提升傳輸速率。其次，一方面，傳統的多天線技術對于5G呈指數式增長的無線數據發展需求已經難以滿足，另一方面，毫米波有著傳輸損耗大的缺陷，因此5G技術需要配合大規模天線陣列技術，使多根天線同時發送，接受多路信號流，提升信號的覆蓋范圍和質量。第三，5G技術的應用場景十分豐富，且每個場景在網絡時延、傳輸可靠等方面都有著不同的需求，而針對每一場景單獨鋪設專用網絡顯然是不可行的，這就需要采用網絡切片技術，將網絡切分成多個虛擬網絡切片，使其各自提供差異化網絡性能，并靈活提供各種網絡服務。最后，5G技術所采用的邊緣計算，是將運算和存儲能力靈活部署至離用戶和應用更近一步的網絡邊緣，極大地降低了信息回傳的時延，使海量信息數據的實時處理成為可能[3]。除此之外，邊緣計算還能在網絡各位置靈活部署“云”，使用戶在網絡體驗方面獲得更為靈活的服務。

2.2 5G技術的應用場景

第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）定義了5G技術的三大應用場景，具體如下。一是增強型移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）。在傳統技術體系的基礎上，5G技術能夠優化網絡傳輸速率，優化技術運行效率，提高網絡性能，提升用戶體驗，主要應用于對網絡傳輸速率要求極高的領域，如虛擬現實、超高清視頻等。二是海量機器類通信（Massive Machine Type Communications，mMTC）。相較于傳統的eMTC技術，mMTC更為注重人與物的信息交互。5G技術順應物聯網發展，注重人與物和物與物之間的聯動，將建立更為全面的通信需求體系和信息交互體系，并突出整體場景特性，提升終端管理水平，減少終端成本，主要應用于連接數量龐大且接入成本較低的場景，如智能家居、智慧城市等。三是高可靠低延時通信（Ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）。在此場景之下，5G技術將關注物與物之間的通信需求，建立更為直觀的信息監督管理模式，確保技術流程及技術要點的完整性，確保場景體系內吞吐量、可用性、時延信息都能完美地達到相應的要求，提升項目的綜合價值，主要應用于對時延和可靠性要求比較高的行業，如工業自動化、遠程醫療等。

3 5G技術在圖書館中的具體應用

3.1 5G技術在圖書館智能服務方面的應用

首先，5G的大規模天線陣列和超密集異構網絡等關鍵技術，為人與物、人與人、物與物的連接提供了堅實的基礎。這就使得用戶與圖書館之間、館員與用戶之間、圖書館與圖書館之間的溝通交流變得更為便捷、智能。例如，5G技術可結合云計算、人工智能、邊緣計算等技術，通過5G技術的超高移動帶寬，利用云無線接入網絡和人臉識別技術使用戶能夠享受虛擬找書服務、無感借閱服務、可視化檢索服務等，并能夠根據用戶所處位置提供最優資源獲取路線；5G技術能夠支撐大量的終端，進一步加強了人與人之間的信息交互，這就使得用戶能夠根據自身需求憑借系統自動匹配相應館員解決問題，大大提升了咨詢效率；5G技術可結合智能感知識別、普適計算、云計算等技術，將圖書館打造成為智慧圖書館，建設云平臺，為用戶“量身定做”個性化服務，實現精準推送，使用戶能夠在最短時間獲得館際資源和最優服務。其次，5G技術可結合VR技術、AR技術、大數據技術等生成更為逼真、流暢的視聽觸一體化的虛擬環境，以通用型平臺為框架主體，設計系統登錄模塊、視頻瀏覽模塊、文字圖片瀏覽模塊等，應用視覺跟蹤算法和視頻渲染算法進行數據信息采集，并采用基于擴展的卡爾曼濾波算法進行系統白噪聲的干擾濾除，最大限度地模糊了虛擬和現實的界限，使虛擬場景和真實場景更為接近。這樣不僅能夠為用戶提供得以融合多場景的知識體驗服務，提升用戶的沉浸體驗，實現超清全景互動直播，使用戶獲得身臨其境的體驗，還能夠基于用戶的閱讀偏好提供個性化的知識體驗，使用戶方便快捷、高效地調取所需的信息資源。

3.2 5G技術在圖書館安全防護方面的應用

首先，5G技術能夠利用應用物理層安全技術，并在保證通信質量的前提下，極大地保護用戶信息，防止信息被攔截或者泄露。例如，大規模天線陣列技術能夠增強信道差異對于位置的敏感性，在TDD模式下信道能夠明顯提升無線傳輸的安全等級[4]。其次，5G技術可以應用統一接入認證技術，避免偽基站或者偽終端的攻擊和入侵，重構圖書館安全閥，以保障用戶隱私不被盜用和泄露。最后，在智能安防方面，5G技術能夠憑借自身超高速的傳輸速率和毫秒級的低時延，使視頻監控畫面更為清晰、信息反饋更為迅捷，使安防監控范圍進一步擴大，使監控數據更為多維化，進而提升圖書館智能安防的遠程控制效率和預警機制。同時，5G技術還能支持智能安防機器人更好地依照指令進行巡查、應急處理等工作，這不僅減輕了人力方面的壓力，還減少了人力方面的失誤，使圖書館的安防效率進一步提升。此外，5G技術結合物聯網技術，能夠全面且及時感知和采集圖書館內人員和物體的狀況和數據，便于對圖書館進行實時監控、安全防護等智能化管理。例如在5G技術的支持下，通過傳感器能夠實現對于館內溫度、濕度、紫外線強度、人流、建筑消防等數據的實時監控，以便在古籍保護、機房監管、館區安全防護方面實現集中化、智能化管理。

4 結語

5G技術能夠實現超高速體驗、超高用戶密度、超高速移動、低時延高可靠性、海量終端實時性連接等訴求，開啟了萬物互聯的時代。在每次的信息技術變革之中，圖書館作為信息傳播的重要單元，不僅扮演著極為重要的角色，而且擔負著極為重要的使命。而在5G等新技術的沖擊之下，如何使用戶、空間和資源實現無縫銜接，實現萬物互聯，實現智慧移動信息服務，是當前圖書館界值得關注和思考的問題。因此，處于信息服務前沿的圖書館應充分利用5G技術，實現智能化、智慧化發展。