5G在智慧校园建设中的创新应用

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　　摘要：本文就如何创新应用5G技术，建设智慧校园这一问题，浅谈了一些看法。并列举阐述了5G在智慧校园办公系统、师生的卫生与健康监测系统、物联网与校园追踪系统中的应用，以及VR技术在教学和实操系统中的应用等。
　　关键词：5G技术;智慧校园;物联网;办公教学
　　
　　1 5G技术简述
　　5G，即是继2G、3G、4G之后的第五代移动通信技术，与早期的2G、3G和4G移动网络一样，是数字蜂窝网络。但与4G相比，5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比4G LTE蜂窝网络快100倍。另一方面，它有着较低的时延（低于1毫秒）。由于数据传输更快，5G网络将不仅为手机提供服务，还将成为各行各业的网络提供商，与有线网络竞争。它的峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。空中接口时延水平需要在1ms左右，满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。频谱效率要比LTE提升10倍以上。连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s。流量密度和连接数密度大幅度提高。系统协同化，智能化水平提升[1]。
　　2 5G背景下的智慧校园
　　对于智慧校园，普遍地把它定义为：以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。过去4G网络下的智慧校园，已经给在校师生和教育行业的工作者带来了很多便利，但人类对智能化的追求，是永无止境的。对于教育工作者而言，老师的上课方式和学校行政办公、服务方式的创新，可以使工作更加高效便捷。对于我国众多高校的大学生而言，4G网络成就了他们的很多想法和创新，但同时也限制了朝气蓬勃的年青人的很多新奇的想法。5G时代的来临，不仅要满足青年人创新、便捷、高速率、远距离的追求，更要在物联网这张大网里增加个体的服务，当5G在校园中普及时，让年轻群体去玩转5G、了解5G、完善5G。
　　2.1 5G在智慧校园办公系统中的应用
　　在4G背景下，很多的校园办公，尤其是在学生服务这一块，已经大部分实现了线上办公。但是线上办公的系统卡顿、网速过慢、当过多的学生同时登录线上校园服务系统时出现系统瘫痪等情况是许多高校时常发生的事情。而线下的办公领域，WIFI覆盖面积不大、网络速度不高、稳定程度不强等因素同样影响着办公效率。5G背景下，实现网络的高速率、全覆盖、灵活接入，满足组网要求，降低建设成本。
　　2.2 5G在师生的卫生与健康监测中的应用
　　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。而近年来，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、图书馆等场所进行測控，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。
　　2.3 5G物联网与校园追踪
　　5G技术的发展，使“万物互联”的实现成为可能。在校园的公共资源管理，诸如图书、公共体育用具和其他公共设备的使用流向与追踪问题，利用5G与射频识别技术便可以实现智能追踪，尤其是图书资源的管理方面，将会是更加便捷与智能的。此外，5G技术如果用在监考和课堂的考勤方面，这将使得一些抱有侥幸心理而经常性逃课的学生无处可遁。
　　2.4 VR技术在教学和实操中的应用
　　VR技术在做实验和开展党史或者红色革命教育的时候的应用，将带来全新的教学体验和效率。在传统的实验中，由于许多实验带有很大的风险和危险性，很多学校不敢让学生去做，或者说一些实验过程可能发生的现象，语言的描绘和警告始终比不上VR技术带来“亲临其境”的体验。在党史爱国教育的过程中，VR技术能把过去革命英烈们经历的枪林弹雨较为真实地呈现在学生的眼前。虚拟现实，可以带来非常真实的现场感，预测实验结果，展示场景的细节，这一切，将带来更好的教学效果。
　　3 5G技术应用于智慧校园的优势
　　3.1 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。
　　3.2 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10ms左右，LTE的端到端典型时延是50100ms。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。
　　3.3 3DMIMO技术
　　3DMIMO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[2]。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。
　　3.4 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。
　　4 结语
　　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]许靖添.从5G技术发展角度看数字媒体艺术发展的趋势[J].传媒论坛，2019，2（22）：133+135.
　　[2]杨力，刘赟.5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探究[J].计算机产品与流通，2019（11）：49.
　　指导老师：张鹏琴第一指导老师，李娜第二指导老师。
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