5G网络在高校智慧校园的应用

摘要：5G网络在4G网络的基础上进一步体现出了智能化、综合化和多元化的优势，5G网络可以实现高校全覆盖的多功能智慧系统建设。该文阐述了5G网络在高校智慧校园建设中的应用价值，对应用模式进行了深入分析，并且提出了5G网络在高校智慧校园中的应用要点，希望能为高校新时期信息网络和校园系统建设提供一定的帮助。

关键词：5G网络；5G技术；智慧校园；通信技术

15G网络在高校智慧校园建设中的应用价值

1.15G网络的应用帮助高校顺应时展趋势

自21世纪以来，移动通信技术相继获得发展，全世界众多高校也开始了校内综合信息平台建设。在我国，浙江大学、同济大学、华南理工大学等是智慧校园建设的先行者，且在2010年以后，伴随国家信息化建设布局，已有越来越多的学校参与到智慧校园建设中。作为智慧校园的基础，通信网络和通信技术的主流在发生改变，这就意味着高校也应当同时适用5G网络与5G技术。高校作为人口集中的场所，需要进行高密度的交互和终端设备服务，必然应当做好升级优化工作。所以，在高校智慧校园中应用5G网络，是学校顺应时展趋势、响应国家部署、自我发展和升华的保障。

1.25G网络的应用推动高校信息化建设再升级

由表1可见，智慧校园对于技术、设备和功能提出了全新的要求，以大数据为基础的高频用户切换、大型数据交互、实时信息传递、大批量在线操作等，原有的4G网络已经逐渐难以满足当前的各种网络活动需要，而5G网络则不同。5G网络架构趋于扁平化，通过叠加基站获得大服务器集群，实现了用户集中接入架构，可以同时满足更大量的在线人数，适用于高密度人群的高校环境；目前的小基站模式，使得5G网络建设能够在校园各个区域建设，解决了建筑物、植被等的信号屏蔽问题，同时5G小基站在区域范围内的信号强度客观，也降低了被干扰的风险；5G网络传输速率的理论峰值为20Gbps，终端速度可在500km/h，连接密度上限在100万/km2，信息流动是4G网络的1000倍以上，用户速率则在10倍以上。除此以外，5G下辖的eMBB、uRLLC、mMTC等支撑下，5G网络可以高效对接包括高清视频、VR、网络在线直播、AR、车联网、环境监测、智能家居等场景，提高了高校内智能化和信息化水平，将现代网络技术对接学校教育、生活、科研等诸多领域，并且在4G网络的基础上大幅度提高了效率。

25G网络在高校智慧校园中的应用模式

2.1应用基础

5G网络在智慧校园建设中的应用，是在4G网络应用的基础上进行优化和功能延展，应用的基础包括了传统4G网络的建设经验和5G新型技术，其中包括现有的物联网、大数据、WiFi、云计算、IPv6等相关技术的综合运用。在基础架构上整个校园体系包含了感知层、传输层、数据层、应用层四大基础层，传感层主要负责信息采集和感知识别，通过传感器、二维码等进行前端收集，并在网络组网和协同处理技术的辅助下完成对信息的处理；传输层则主要依托于互联网技术和移动通信技术，通过校园内网络硬件设施群的搭配，同时配合无线网络、有线网络、M2M架构网、局域网等各种网络形式，实现高效网络管理，减少网络切换和信息交互时的障碍，提高信息数据传输的安全性。以云存储、云计算、大数据分析、大数据处理等为支撑平台，集中将网络中的传感器数据、个人隐私、安全数据、元数据等进行分类分布处理，依靠在线加密和权限设定等方法进一步提高系统内关键数据的安全性，从而确保各个节点的稳定连接。服务层一般处于整个网络的终端，同时也兼具一定的感知层分支，主要通过手机、智能工具、智能设备等对学校进行智能管理，提供智能化的服务，构建时主要以预设程序或协议完成网络对接。技术融合方面，物联网的融合，由5G选择性替代WiFi网络，根据需要选择局域网或广域网服务，通过5G切片将物联网的各个场景进行分割，获得相对独立的不同局域网区域，强化了不同区域或不同类型物联网服务能力，同时以5G网络为基础，原本物联网交互或实现功能定位端点过多造成的信道阻塞或传输延时问题，增加了管理与服务的实时效果。IPv6的融合，原IPv4模式下，采用32位二进制进行地址编排，IP地址上限43亿个，目前可用地址已经消耗完毕，IPv6采用128位二进制地址编排，不仅解决了互联网地址紧缺问题，也能够根据需要对原IPv4地址进行更新，并且采用IPv6对于移动终端的移动性、路由特性等也有更好的增强效果，在真实源地址验证技术辅助下，提高网络结构安全性。

2.2场景模式

在上述应用基础的支撑下，5G网络可辅助高校智慧校园建立起多个类型的应用场景，包括：2.2.1智慧教育高校是教育场所，5G技术的应用首先应该以强化教育为主，在5G网络的支持下可以进一步提高教学中的信息技术含量，从而扭转教育教学形势。在网络存储、传输和共享技术的支持下，可以将课堂教学的过程进行摄像，将视频放到网络教学平台中，学生可以自助点播、互动留言，或者直接通过视频程序进行在线直播，教师和学生的教学活动不再局限于课堂中，使教学工作获得更大的延展性空间。增加AR/VR技术，将5G网络与虚拟现实技术相结合，学生仅需要佩戴设备就能体验实时课堂的氛围，增加了教学的趣味性。2.2.2智慧生活5G网络与校园监控、安全联防、灾情监测预警等系统关联，通过无线联络高清监控和警报终端，减少了原本的有线布局限制，实现了个性化组网结构，扫除了校园内安全管理的盲点，在MEC和AI算法的支持下，灵活运用人脸识别、图像处理等技术，进一步加强了校园监控的效率。在教室和学校其他公共区域，5G网络可以支持灯光、门禁、空气温湿度监测和补偿设备、摄像机、视频、零售等各种设备，自动完成对学校内后勤工作、管理工作的基础数据搜集和分析，在同一平台上信息统计和比对结果，为校园管理提供精准的依据，减少校园日常管理和运行的人力需求。

35G网络在高校智慧校园中的应用要点

3.1全场景构建

WiFi是当前最新的第六代WiFi,也即802.11ax,支持2.4GHz和5GHz频段,向下兼容11a/b/g/n/ac。相比前一代,速度提高四成,数据的吞吐量变得更大了。多个设备要传输的数据被拆分成小份,多个用户可以同时进行网络数据传输。WiFi6最大的进步是对多设备连接的支持,单个WiFi6路由器能连接1024台设备,是目前的4倍。另外,WiFi6也提高了安全性。对于高校面临的日益严峻的网络安全挑战提供了技术支撑。5G和WiFi6技术,一个主室内,一个主室外。速度快,高带宽、大容量、低时延的优点在物联网时代的高校智慧校园建设中将会如鱼得水。可以预见在未来几年中,物联网设备肯定会全面支持这两种通讯标准，长久以来,WiFi因为流量价格便宜,灵活组网,在室内局域环境被广为选择。

3.2融合校园网

智慧校园的建设整体包含了校务、教学、科研、校园公共管理、安全管理、生活后勤等，所有的功能和项目基本都是基于校园网而实现的，通过信息技术建设出能够全面感知的校园环境后，增加现代高校内部的功能属性和科技属性，实现校内物理空间、虚拟空间的高效利用，从而达成新时期高校的个性化服务。从关系上看，5G网络与校园网络之间应当形成一种互助互补的模式，因为5G的穿墙性较弱，在开阔空间内的使用性能较高，而校园网络中依靠WiFi建立起覆盖范围较广，穿透性更强的无线网络，主流频率分为2.4GHz和5GHz两种，可以实现定点无线覆盖，但移动性能不如5G网络，因此5G网络适用于室外环境，而WiFi更适用于室内办公或学习。

3.3安全防范

5G网络加强了智慧校园的功能，为更多的场景和设备提供了关联基础，但同时也增强了网络的公共性，受到传输峰值和线上存储和处理数据等方面的影响，其安全性需求提高，而安全防护也呈现出一定的不足，其中软、硬件资源更容易受到攻击和破坏，且一旦遭受网络病毒或恶意攻击，可能产生大范围的网络异常或瘫痪，网络通信方面，也会出现更多的信息，如不正当广告、非法链接等，虽然有区域5G切片技术作为防护保障，但潜在风险系数却依旧在增长，此外校园内部管理和教学信息、网络受众的个人隐私等被介入到更大的网络环境中，此时受到窃取和暴露的风险也相应增高。针对以上情况，考虑从多方面着手增加5G网络在高校智慧校园中的安全等级。①技术手段。利用5G网络中的边缘计算，利用预设的边缘计算服务器对各类源数据进行分类处理，将保密等级高的个人隐私、敏感数据、机密数据等下沉到采集端，联合边缘设备进行通信处理，减少数据上传至公共大区域。对网络实时防护问题，则同时使用包括防火墙、流量监控、IP地址识别和过滤、访问记录、管理或登录权限等限制恶意篡改和非正当窃取行为。②环境手段。通过用户个体净化网络环境，校内师生及其他工作人员应减少个人安全防护措施较低的设备直接联网的操作，在登入网络时应先进行身份识别，并且联网的设备中应当不存储个人身份证、银行卡、学生证、一卡通等相关重要资源的详细信息，在网上浏览时应对目标进行识别，包括对联系人的备注，对异常网站的屏蔽等。

4总结

4G网络给社会带来了诸多便利，提高了高校校园环境中的科技水平，为智慧校园建设指明了方向，而在4G基础之上的5G技术，更是为现代智慧校园的智能化、多元化升级提供了关键性的支持。以5G网络为基础，对高校智慧校园建设进行优化不但能够提高高校的服务质量，同时也是普及5G网络及相关技术，探寻人类社会科技发展的一次重要实践。

参考文献：

[1]胡妍.5G赋能高校智慧校园[J].科学技术创新,2019(32):89-90.

作者：张淼科 单位：陕西学前师范学院