张小凤 贺彤阳 温卓超 王思淇 陈秋旭 林寿南

摘要：随着新时代的发展，人们对信息传播有了更为苛刻的要求，5G 技术也随着各领域的发展应运而生。5G 技术正成为当下最热门的话题，现正处于快速发展的阶段。在校园领域，师生对于高效互联的迫切需求日益加深，智慧校园的概念也随着技术变革而 产生，本文针对数字校园的不足，融合 5G、物联网和 VR 等相关技术，搭建了基于 5G 技术下智慧校园服务建设的框架模型，对未来智慧校园的创新应用进行了阐述，提出“5G+ 智慧校园”的建设途径，深入阐述了对智慧校园平台建设的研究。

关键词：5G 技术  智慧校园  平台建设

1.引言

智慧校园的构建有利于学校推进教学改革，物联网技术的兴起以及人工智能飞速发展，当下数字校园存在数据共享不充分，冗余量大等问题，因此，智慧校园的理念也应运而生。2010 年浙江大学首次提出智慧校园的理念，其理念以物联网基础为基础，并结合大数据、云计算等新的信息技术构建一个安全高效的一体化校园环境。近年来，5G 和物联网技术的迅速普及，实现了以泛在感知网络为支撑的智能教育体系得以实现。5G 及物联网等新型技术的蓬勃发展，给智能化的教学与管理活动带来更多的契机，并为新的教育场景与应用注入了更多的动力。

2.5G及相关技术

2.1 5G 技术

5G是目前新兴的第五代移动通信技术，与 3G、4G 等移动网络一样，为数字蜂窝网络，相比 4G 而言，5G 网络具有更搞笑的传输速率，不仅能为手机提供各式各样的服务，还能实现多端的高效连接，有效地提高数据的传输效率和数据的连接端口，具有超大带宽、泛在网、低时延和超大连接等特性，深度融合多种新兴的无线移动通信技术以及物联网技术，其毫米波的概念更是创建了高频与智能化相结合的崭新时代，在毫米波频段，可以使频道带宽和传输速率得到大幅度提升并远超 4G 技术，突破时空的限制，缩短人与物之间的距离，实现人与万物的互联互通。5G 技术的崛起，可以为目前的高校带来强而有力的技术支持，结合物联网技术及大数据技术，能够搭建出符合人们需要的智慧校园平台打下了坚实的基础。

2.2物联网

物联网是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。物联网作为一种新兴网络技术在近几年受到了人们的广泛关注，物联网是指将各种信息传感设备，如全球定位系统、红外感受器、激光扫描器等装置与互联网结合起来形成的网络，实现物到物、人到物和人到人的互连。其核心为实现物体  （包括人） 之间的互连，从而实现物体之间的通信与信息交换。物联网主要作用是缩小物理世界和信息系统之间的距离，提供服务使得各类智能物体可以通过网络进行交互，获得这些物体之间的相关信息。

2.3 VR

虚拟现实 （Virtual Reality，VR） 是一种综合了计算机图形技术，传感器技术和仿真技术等多种科学技术而发展的计算机领域新技术。通过对环境感知交互，并渲染处理使用户沉浸于计算机所模拟的环境，并展示实时动态的三维立体逼真图像。将 VR 技术运用在教育方面提高学生们的积极性和体验度，并打造出具有沉浸式、融合 5G 和 VR 技术构建智慧校園环境，为新的教育场景注入更多的动力。

3.5G智慧校园服务建设框架

智慧校园可借助各种智能化的技术手段，通过覆盖整个校园的感知终端设备对校园内情况进行了解，将获取到的各类数据进行分析，从而实现以网络技术为基础，为校园各类群体提供更为智能化与人性化的服务体系，包括智慧教学、管理、科研等。按照功能划分，可构建出智慧校园总体架构模型，可以将模型从上到下分为感知层、网络层、数据层、应用层和信息服务层。建立总体框架如图 2 所示。

（1）智能感知层：以 5G 通信技术为基础，感知层作为物联网的底层，实现对物理世界的智能感知和识别控制等，对校园环境进行全面掌控，为智慧校园的建设提供基础数据信息。

（2）网络通信层：网络层作为智慧校园的”交通枢纽“，通过通信技术将感知层的信息进行高效传输，5G 网络能够实现各类网络互联，从而优化网络资源，大大提高网络的传输效率，为用户提供良好的服务。

（2）智慧数据层：在网络层的通信技术保障下，数据层可以对智慧校园各层次模型的数据进行存储分析，有效收集校园的各项数据，从而保证智慧校园的工作效率，及时反馈所需的信息，进一步加强了智慧校园中相关数据的处理和通信保障。

（3）管理应用层：5G 网络具有超低时延的特点，能够加强平台的智慧管理，通过挖掘技术，基于智能化策略，提供个性化服务。完成大量数据的管理和处理，以更高的速度对信息进行分析和计算，为校园广大师生提供更为智能化的内容。

（4）信息服务层：服务层的面向对象为用户，对用户日常数据进行分析和处理，提供智能化的筛选功能，提供个人化的服务，将内容分发给各个用户，使用户能够感受到便捷的校园服务，同时设立数据缓存库对信息进行储备，将推送的信息存储在用户数据库中提升用户的使用效率。

4. 5G+ 智慧校园”架构模型特点

随着科学技术的不断发展，许多学校购买了各类的智能化设备应用于教学，但仍处于 4G 体系下的智慧校园，师生对智慧校园的需求也越来越高，而 5G 网络技术的存在正能够推动信息高效的传播。针对本文所搭建的智慧校园总体框架模型，对所需的服务指标进行分析，得到在 5G 体系下智慧校园的特点。

4.1环境感知灵敏度高

随着物联网技术的不断发展，感知层正不断趋于完善，诸如图像、视频识别等技术不断的涌现，各类技术的应用也有了突出的表现。将 5G 通信技术应用于智慧校园，结合 5G 技术低时延等特点，得到较高的感知灵敏度。

4.2网络环境覆盖面强

5G 网络技术能够搭建通信网络的扁平化架构，架构中光纤移动能实现智慧校园在

5G 网络环境下中接入基站，使用更低或更高的频段获得更广的覆盖和更大的容量，能够有效改善边缘区域的网络性能，具有覆盖面强的特点，实现网络信号全覆盖的需求。

4.3可存储转发海量数据

5G 作为新技术应用于校园专用网中，可以对各类信息的查询功能起到强化作用，高网速提高用户的查询速度。开拓扩展校园环境资源，学生不仅可以从数据库中快速获取重要的查询内容，使用高带宽资源进行资料的传输，还可以实现大量资料的实时共 享，提升各类数据的共享速度。

4.4可变空间的学习环境

智慧校园结合 5G 技术，学生不仅可以获取课上的资源，还可以开拓上课的空间环境，从课上到课外，实现在真实与虚拟的环境中得到高效率的学习。

5.“5G+ 智慧校园”体系应用

智慧校园是更高层次的发展阶段，相比于传统的数字校园基础上，结合物联网、VR 等核心技术打造安全、智能的校园环境。在 5G 网络环境下，智慧校园可以为教学环境的建设带来很大的机遇，实现网络传输速度快、信号覆盖度高等基本的网络需求。针对师生的需求，高效运行物联网设备实现校园与网络的紧密连接，将结合以上技术方案建立 5G 智能教室、5G 智能云平台、5G 校园一卡通 3 个方面叙述“5G+ 智能校园”的创新应用。

5.1 5G 智能教室

5.1.1 多功能感知教室

相比于诚信通的 4G 体系下的多媒体网络教室，多功能感知教室是基于 5G 体系下所打造的新的学习环境，结合了 5G 通信技术和物联网技术所打造出的新型学习环境。基本实现物联网物与物、人与物、人与人之间的互通，通过全面感知校园环境获取最新的数据信息，对其进行智能化分析，实时控制并反馈信息。感知系统可配备蓝牙、温湿度传感器等物联网设备，获取环境数据并进行分析，最后对教室多方面进行调节，打造适合学生学习的舒适环境。

5.2 5G+VR虚拟型教室

虚拟现实技术对数据传输速度具有较高的要求，基于 5G 网络高速率等特点，综合利用虚拟仿真技术、图形学和多媒体技术，改变原有的傳统教学，使学生能够在真实与虚拟的环境下，开展课程实验等内容，使学习变得有趣生动。教室通过 VR 技术可以创立虚拟环境，让学生丰富自身的想象力和思维创新能力。利用真实的感官刺激能带动学生对复杂事物的理解。

5.2.1 5G智能云平台

打造 5G 智能云平台是基于物联网、云计算、大数据等前沿技术构建的平台，能够对用户的数据、资源进行统一管理，打破空间维度限制，进而实现校园信息的全方位管理。

5.2.2 智能教务系统

传统的教务系统，师生不仅需要进行繁重的操作才能实现对应的功能，而且有时需要大量的工作人员进行运营防止系统出错，采用 5G 和互联网等相关技术组成的智能教务系统平台，能够有效的实现教务系统信息与管理的融合统一，满足当前师生对教务管理的需求。利用智能教务系统所搭建的平台，能实现学生从入学到毕业的整套体系结果统一化，进行全方位管理，基于 AI 技术实现智能化管理并提供 5G 技术上的服务，可以大幅度减少工作量，并节省更多的精力去实行教学上的改革与创新。

5.3 智能教学平台室

智能教学平台是应用大数据、5G 通信、云计算等构建的创新教学模式，融合最新的教学理念的师生互动系统。该系统能够提供备课、预习、自习等多方位教学功能，在5G 技术的支持下，不仅可以大大的提升文件的传输速度，还可以录制并保存课上视频，帮助学生复习所学知识，此外，支持线上考试并自动阅卷的功能，实现考试工作的智能化。

5.4 5G 校园一卡通

目前国内大多数学校仍采取传统的校园卡，诸如饭卡、水卡等，学生在携带的过程中经常出现丢失，经常需要进行补办。基于 5G 环境下的一卡通，基本打破原有校园“孤岛现象”的局面，5G 校园一卡通利用创新的方式，将学生的个人信息，金融、身份认证以及教务系统等信息结合，实现多个系统之间的互联和数据的共享，根据学生刷卡即可验证学生的状况并实时记录，降低信息处理的误差率。如出现特殊情况，5G 一卡通即可快速处理并上报，保障学生的安全。

6.结语

总之，随着 5G 技术的发展，构建更为完善智慧校园，学校应根据发展实际情况，科学引入5G 技术，不断开展智慧校园课题的研究与实践，保证智慧校园在多个地区的快速发展。基于 5G 体系的智慧校园将带动学校高效发展，希望通过以上阐述，能够加深自身在 5G 时代对智慧校园的认识，同时希望未来的研究能够推进 5G 技术的开展以及智慧校园工作上高效推进。

参考文献

[1]涂颖荣， 李嘉豪， 张鹏琴指导， 等. 5G 在智慧校园建设中的创新应用[J]. 科技风， 2020（9）：18-18.

[2]涂颖荣， 李嘉豪.5G 在智慧校园建设中的创新应用[J]. 科技风，2020（09）：18.

[3]吴斌. 5G 时代对高校智慧校园建设的途径探索[J]. 消费电子 （7）：3.

[4]唐子行， 邹丽萍， 丁晓桐.5G 发展及关键技术综述[J]. 数码世界，2019（06）：34.

[5]王保云. 物联网技术研究综述[J]. 电子测量与仪器学报，2009，23（12）：1-7.

[6]朱洪波， 杨龙祥， 朱琦. 物联网技术进展与应用[J]. 南京邮电大学学报 （自然科学版），2011，31（01）：1-9.

作者简介：张小凤，女，1982年生，博士，研究方向：为模式识别与智能系统。