5G技术在智慧校园建设中的应用场景探讨

郭力培，王明超

（中通服咨询设计研究院有限公司，南京 210019）

0 引言

目前，中国移动、中国电信、中国联通已启用5G网络的商用，我国正式进入了5G时代。5G时代将会是高度信息化、智能化的万物智联时代[1]，5G网络的部署必将为社会各行各业带来巨大的创新活力和全新的业务体验。

本文通过分析5G移动通信技术[2]优势和特点，聚焦智慧校园业务需求，给出5G技术可在智慧校园中应用的各类业务场景。随着5G技术在教育行业的逐步应用，各类智慧校园业务与5G技术的深入融合，将为智慧校园业务创新发展带来新的机遇，使智慧校园业务的信息化、智能化水平进一步提升，为实现教育信息化2.0行动计划[3]提供强大助力。

1 5G技术优势

5G技术相对于目前的4G技术，具备高速率、低时延、大连接的特点，3GPP定义了其三大应用场景[4]：增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）、大规模机器通信（mMTC）。

（1）eMBB。5G网络具备高速率的特点，其网络速率可达100～1000Mb/s，是4G网络的10倍，因此更加适用于网络直播/互动、高清视频点播、VR/AR、游戏娱乐等业务场景。

（2）uRLLC。5G网络的低时延特点是由于在网络中引入了移动边缘计算技术（MEC），将核心网向用户侧下沉，从而降低端到端的网络时延，可以达到毫秒级，因此使5G网络更加适用于工业控制、车联网等业务场景。

（3）mMTC。5G网络大连接能力是由于应用了超密集组网等技术，使网络最大连接数可以支持100万/平方千米的设备接入，适用于环境监测、智能家居、智慧城市等业务场景。

2 5G技术在智慧建设中的应用场景

2.1 5G+高清视频

5G网络提供的超高网络速率，为智慧校园的高清视频业务提供了带宽保障，可使高清视频用户体验得到质的飞跃。

2.1.1 5G平安校园

5G技术应用于平安校园中，使高清视频监控终端可以摆脱需要布线的限制，将其部署在任意位置，组网更为便捷。同时5G网络的MEC技术，可有效提高监控系统视频管理、人脸识别、视频分析的效率和反应速度，再结合AI算法，从而更加有效地实现对校园安全的智能化保障。

2.1.2 5G网络教学

网络教学通过在线直播+互动或点播+留言的方式，使教师的教学打破时间和空间限制，教师和学生在任何时间、地点，只要连接互联网就可以进行教学和听课。5G技术的引入将大大提高网络教学的视频和语音效果，同时使教师和学生的互动效果更佳，如果再结合VR技术，可以使学生感受身临其境的课堂效果。

2.1.3 5G智慧双师课堂

双师课堂可将名师的教学视频通过直播的方式传送到其它学校，尤其是教育资源欠缺的区域，从而使更多学生可以享受优质的教学资源。5G网络的引入，可以使课堂教学视频更清晰、流畅，同时结合AI等智能技术，更加便捷的进行教学成果评价、在线评估、助力学校间的交流，促进教学服务深化与创新，提升教学质量。

2.2 5G+AR/VR

5G网络高速率、低时延的特点是将AR/VR技术应用于智慧校园，提升用户体验的关键因素，可有效支持AR/VR应用三维图像传输所需要的超高分辨率视频，同时大大降低视频时延。

2.2.1 5G+AR/VR虚拟实训实验室

利用5G+AR/VR技术，可以在学校中建设虚拟实训实验室，5G网络大带宽、低时延的特性可很好的满足AR/VR图像的传输要求，同时5G的网络切片、MEC技术可充分保障用户体验。5G+AR/VR技术应用于工程类实验教学、医学院手术演示等场景具有良好的效果，可以将教学模型等制作成AR/VR虚拟模型，学生通过佩戴可视化AR/VR装置，直观感受3D成像的虚拟模型，同时可对虚拟模型进行模拟操作，使课程更加生动有趣，为师生提供全新的学习体验。

2.2.2 5G+VR在线全景教学

VR在线全景教学，通过VR全景摄相机实现对教学课堂的无死角拍摄，用户通过终端设备观看教学视频时可随时自由调整观看角度，全方位体验教学内容。利用5G网络可显著提升VR全景视频的分辨率和显示效果，降低视频时延，使教学视频显示更加逼真，使用户的沉浸式业务体验更好。

2.3 5G+物联网

5G网络可以支持100万/平方公里的设备接入，为智慧校园的物联网业务提供了的良好的网络基础，可实现校园智慧教室、校园环境管理等功能。

2.3.1 5G智慧教室

基于5G的各种传感器、控制器应用于智慧教室内，结合AI算法实现对教室的灯光、温湿度、空气质量、能耗、摄像机等设备的控制，可支持对各教室实时工作状态、历史数据进行集中监控和分析，包括教室环境数据、设备运行状态、能耗数据、课堂考勤、实时影音、录播等数据资源。

2.3.2 5G智慧校园环境管理

在校园内部署的通过5G网络传输的环境感知设备，可实时监测校园室内外空气质量、温湿度、饮用水质量等，并且可通过AI系统对环境数据进行分析后，联动教学楼、宿舍内的空调、灯光、新风、水控等系统，更加全面、准确地对校园环境进行管理。5G物联网应用于垃圾分类，实现对校园垃圾的精准识别，引导学生规范投放。总之，5G物联网技术在校园环境管理方面的应用，可有效地节省学校人力成本，实现使校园环境管理智能化，提升校园环境管理效率和管理效果。

3 结束语

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，它本身具备的高速率、低时延、大连接的特点，以及网络切片、边缘计算等新技术将成为智慧校园业务创新的重要驱动力。