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摘要：5g網(wǎng)絡(luò)在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步體現(xiàn)出了智能化、綜合化和多元化的優(yōu)勢(shì)，5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)高校全覆蓋的多功能智慧系統(tǒng)建設(shè)。該文闡述了5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)應(yīng)用模式進(jìn)行了深入分析，并且提出了5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用要點(diǎn)，希望能為高校新時(shí)期信息網(wǎng)絡(luò)和校園系統(tǒng)建設(shè)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)；5G技術(shù)；智慧校園；通信技術(shù)

15G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值

1.15G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用幫助高校順應(yīng)時(shí)展趨勢(shì)

自21世紀(jì)以來(lái)，移動(dòng)通信技術(shù)相繼獲得發(fā)展，全世界眾多高校也開(kāi)始了校內(nèi)綜合信息平臺(tái)建設(shè)。在我國(guó)，浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華南理工大學(xué)等是智慧校園建設(shè)的先行者，且在2010年以后，伴隨國(guó)家信息化建設(shè)布局，已有越來(lái)越多的學(xué)校參與到智慧校園建設(shè)中。作為智慧校園的基礎(chǔ)，通信網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的主流在發(fā)生改變，這就意味著高校也應(yīng)當(dāng)同時(shí)適用5G網(wǎng)絡(luò)與5G技術(shù)。高校作為人口集中的場(chǎng)所，需要進(jìn)行高密度的交互和終端設(shè)備服務(wù)，必然應(yīng)當(dāng)做好升級(jí)優(yōu)化工作。所以，在高校智慧校園中應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)，是學(xué)校順應(yīng)時(shí)展趨勢(shì)、響應(yīng)國(guó)家部署、自我發(fā)展和升華的保障。

1.25G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用推動(dòng)高校信息化建設(shè)再升級(jí)

由表1可見(jiàn)，智慧校園對(duì)于技術(shù)、設(shè)備和功能提出了全新的要求，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的高頻用戶切換、大型數(shù)據(jù)交互、實(shí)時(shí)信息傳遞、大批量在線操作等，原有的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸難以滿足當(dāng)前的各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)需要，而5G網(wǎng)絡(luò)則不同。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨于扁平化，通過(guò)疊加基站獲得大服務(wù)器集群，實(shí)現(xiàn)了用戶集中接入架構(gòu)，可以同時(shí)滿足更大量的在線人數(shù)，適用于高密度人群的高校環(huán)境；目前的小基站模式，使得5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能夠在校園各個(gè)區(qū)域建設(shè)，解決了建筑物、植被等的信號(hào)屏蔽問(wèn)題，同時(shí)5G小基站在區(qū)域范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度客觀，也降低了被干擾的風(fēng)險(xiǎn)；5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的理論峰值為20Gbps，終端速度可在500km/h，連接密度上限在100萬(wàn)/km2，信息流動(dòng)是4G網(wǎng)絡(luò)的1000倍以上，用戶速率則在10倍以上。除此以外，5G下轄的eMBB、uRLLC、mMTC等支撐下，5G網(wǎng)絡(luò)可以高效對(duì)接包括高清視頻、VR、網(wǎng)絡(luò)在線直播、AR、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居等場(chǎng)景，提高了高校內(nèi)智能化和信息化水平，將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)接學(xué)校教育、生活、科研等諸多領(lǐng)域，并且在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上大幅度提高了效率。

25G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用模式

2.1應(yīng)用基礎(chǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用，是在4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和功能延展，應(yīng)用的基礎(chǔ)包括了傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和5G新型技術(shù)，其中包括現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、WiFi、云計(jì)算、IPv6等相關(guān)技術(shù)的綜合運(yùn)用。在基礎(chǔ)架構(gòu)上整個(gè)校園體系包含了感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層四大基礎(chǔ)層，傳感層主要負(fù)責(zé)信息采集和感知識(shí)別，通過(guò)傳感器、二維碼等進(jìn)行前端收集，并在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同處理技術(shù)的輔助下完成對(duì)信息的處理；傳輸層則主要依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)，通過(guò)校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施群的搭配，同時(shí)配合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、M2M架構(gòu)網(wǎng)、局域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)形式，實(shí)現(xiàn)高效網(wǎng)絡(luò)管理，減少網(wǎng)絡(luò)切換和信息交互時(shí)的障礙，提高信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。以云存?chǔ)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)處理等為支撐平臺(tái)，集中將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)據(jù)、個(gè)人隱私、安全數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等進(jìn)行分類(lèi)分布處理，依靠在線加密和權(quán)限設(shè)定等方法進(jìn)一步提高系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全性，從而確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定連接。服務(wù)層一般處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的終端，同時(shí)也兼具一定的感知層分支，主要通過(guò)手機(jī)、智能工具、智能設(shè)備等對(duì)學(xué)校進(jìn)行智能管理，提供智能化的服務(wù)，構(gòu)建時(shí)主要以預(yù)設(shè)程序或協(xié)議完成網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。技術(shù)融合方面，物聯(lián)網(wǎng)的融合，由5G選擇性替代WiFi網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要選擇局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)服務(wù)，通過(guò)5G切片將物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行分割，獲得相對(duì)獨(dú)立的不同局域網(wǎng)區(qū)域，強(qiáng)化了不同區(qū)域或不同類(lèi)型物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)能力，同時(shí)以5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，原本物聯(lián)網(wǎng)交互或?qū)崿F(xiàn)功能定位端點(diǎn)過(guò)多造成的信道阻塞或傳輸延時(shí)問(wèn)題，增加了管理與服務(wù)的實(shí)時(shí)效果。IPv6的融合，原IPv4模式下，采用32位二進(jìn)制進(jìn)行地址編排，IP地址上限43億個(gè)，目前可用地址已經(jīng)消耗完畢，IPv6采用128位二進(jìn)制地址編排，不僅解決了互聯(lián)網(wǎng)地址緊缺問(wèn)題，也能夠根據(jù)需要對(duì)原IPv4地址進(jìn)行更新，并且采用IPv6對(duì)于移動(dòng)終端的移動(dòng)性、路由特性等也有更好的增強(qiáng)效果，在真實(shí)源地址驗(yàn)證技術(shù)輔助下，提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全性。

2.2場(chǎng)景模式

在上述應(yīng)用基礎(chǔ)的支撐下，5G網(wǎng)絡(luò)可輔助高校智慧校園建立起多個(gè)類(lèi)型的應(yīng)用場(chǎng)景，包括：2.2.1智慧教育高校是教育場(chǎng)所，5G技術(shù)的應(yīng)用首先應(yīng)該以強(qiáng)化教育為主，在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下可以進(jìn)一步提高教學(xué)中的信息技術(shù)含量，從而扭轉(zhuǎn)教育教學(xué)形勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、傳輸和共享技術(shù)的支持下，可以將課堂教學(xué)的過(guò)程進(jìn)行攝像，將視頻放到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中，學(xué)生可以自助點(diǎn)播、互動(dòng)留言，或者直接通過(guò)視頻程序進(jìn)行在線直播，教師和學(xué)生的教學(xué)活動(dòng)不再局限于課堂中，使教學(xué)工作獲得更大的延展性空間。增加AR/VR技術(shù)，將5G網(wǎng)絡(luò)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，學(xué)生僅需要佩戴設(shè)備就能體驗(yàn)實(shí)時(shí)課堂的氛圍，增加了教學(xué)的趣味性。2.2.2智慧生活5G網(wǎng)絡(luò)與校園監(jiān)控、安全聯(lián)防、災(zāi)情監(jiān)測(cè)預(yù)警等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，通過(guò)無(wú)線聯(lián)絡(luò)高清監(jiān)控和警報(bào)終端，減少了原本的有線布局限制，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，掃除了校園內(nèi)安全管理的盲點(diǎn)，在MEC和AI算法的支持下，靈活運(yùn)用人臉識(shí)別、圖像處理等技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)了校園監(jiān)控的效率。在教室和學(xué)校其他公共區(qū)域，5G網(wǎng)絡(luò)可以支持燈光、門(mén)禁、空氣溫濕度監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償設(shè)備、攝像機(jī)、視頻、零售等各種設(shè)備，自動(dòng)完成對(duì)學(xué)校內(nèi)后勤工作、管理工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搜集和分析，在同一平臺(tái)上信息統(tǒng)計(jì)和比對(duì)結(jié)果，為校園管理提供精準(zhǔn)的依據(jù)，減少校園日常管理和運(yùn)行的人力需求。

35G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1全場(chǎng)景構(gòu)建

WiFi是當(dāng)前最新的第六代WiFi,也即802.11ax,支持2.4GHz和5GHz頻段,向下兼容11a/b/g/n/ac。相比前一代,速度提高四成,數(shù)據(jù)的吞吐量變得更大了。多個(gè)設(shè)備要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被拆分成小份,多個(gè)用戶可以同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。WiFi6最大的進(jìn)步是對(duì)多設(shè)備連接的支持,單個(gè)WiFi6路由器能連接1024臺(tái)設(shè)備,是目前的4倍。另外,WiFi6也提高了安全性。對(duì)于高校面臨的日益嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)提供了技術(shù)支撐。5G和WiFi6技術(shù),一個(gè)主室內(nèi),一個(gè)主室外。速度快,高帶寬、大容量、低時(shí)延的優(yōu)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的高校智慧校園建設(shè)中將會(huì)如魚(yú)得水?？梢灶A(yù)見(jiàn)在未來(lái)幾年中,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備肯定會(huì)全面支持這兩種通訊標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)久以來(lái),WiFi因?yàn)榱髁績(jī)r(jià)格便宜,靈活組網(wǎng),在室內(nèi)局域環(huán)境被廣為選擇。

3.2融合校園網(wǎng)

智慧校園的建設(shè)整體包含了校務(wù)、教學(xué)、科研、校園公共管理、安全管理、生活后勤等，所有的功能和項(xiàng)目基本都是基于校園網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)信息技術(shù)建設(shè)出能夠全面感知的校園環(huán)境后，增加現(xiàn)代高校內(nèi)部的功能屬性和科技屬性，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)物理空間、虛擬空間的高效利用，從而達(dá)成新時(shí)期高校的個(gè)性化服務(wù)。從關(guān)系上看，5G網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)當(dāng)形成一種互助互補(bǔ)的模式，因?yàn)?G的穿墻性較弱，在開(kāi)闊空間內(nèi)的使用性能較高，而校園網(wǎng)絡(luò)中依靠WiFi建立起覆蓋范圍較廣，穿透性更強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主流頻率分為2.4GHz和5GHz兩種，可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)無(wú)線覆蓋，但移動(dòng)性能不如5G網(wǎng)絡(luò)，因此5G網(wǎng)絡(luò)適用于室外環(huán)境，而WiFi更適用于室內(nèi)辦公或?qū)W習(xí)。

3.3安全防范

5G網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了智慧校園的功能，為更多的場(chǎng)景和設(shè)備提供了關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)，但同時(shí)也增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的公共性，受到傳輸峰值和線上存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)等方面的影響，其安全性需求提高，而安全防護(hù)也呈現(xiàn)出一定的不足，其中軟、硬件資源更容易受到攻擊和破壞，且一旦遭受網(wǎng)絡(luò)病毒或惡意攻擊，可能產(chǎn)生大范圍的網(wǎng)絡(luò)異常或癱瘓，網(wǎng)絡(luò)通信方面，也會(huì)出現(xiàn)更多的信息，如不正當(dāng)廣告、非法鏈接等，雖然有區(qū)域5G切片技術(shù)作為防護(hù)保障，但潛在風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)卻依舊在增長(zhǎng)，此外校園內(nèi)部管理和教學(xué)信息、網(wǎng)絡(luò)受眾的個(gè)人隱私等被介入到更大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，此時(shí)受到竊取和暴露的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增高。針對(duì)以上情況，考慮從多方面著手增加5G網(wǎng)絡(luò)在高校智慧校園中的安全等級(jí)。①技術(shù)手段。利用5G網(wǎng)絡(luò)中的邊緣計(jì)算，利用預(yù)設(shè)的邊緣計(jì)算服務(wù)器對(duì)各類(lèi)源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理，將保密等級(jí)高的個(gè)人隱私、敏感數(shù)據(jù)、機(jī)密數(shù)據(jù)等下沉到采集端，聯(lián)合邊緣設(shè)備進(jìn)行通信處理，減少數(shù)據(jù)上傳至公共大區(qū)域。對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)防護(hù)問(wèn)題，則同時(shí)使用包括防火墻、流量監(jiān)控、IP地址識(shí)別和過(guò)濾、訪問(wèn)記錄、管理或登錄權(quán)限等限制惡意篡改和非正當(dāng)竊取行為。②環(huán)境手段。通過(guò)用戶個(gè)體凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，校內(nèi)師生及其他工作人員應(yīng)減少個(gè)人安全防護(hù)措施較低的設(shè)備直接聯(lián)網(wǎng)的操作，在登入網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行身份識(shí)別，并且聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備中應(yīng)當(dāng)不存儲(chǔ)個(gè)人身份證、銀行卡、學(xué)生證、一卡通等相關(guān)重要資源的詳細(xì)信息，在網(wǎng)上瀏覽時(shí)應(yīng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，包括對(duì)聯(lián)系人的備注，對(duì)異常網(wǎng)站的屏蔽等。

4總結(jié)

4G網(wǎng)絡(luò)給社會(huì)帶來(lái)了諸多便利，提高了高校校園環(huán)境中的科技水平，為智慧校園建設(shè)指明了方向，而在4G基礎(chǔ)之上的5G技術(shù)，更是為現(xiàn)代智慧校園的智能化、多元化升級(jí)提供了關(guān)鍵性的支持。以5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)高校智慧校園建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化不但能夠提高高校的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)也是普及5G網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)，探尋人類(lèi)社會(huì)科技發(fā)展的一次重要實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡妍.5G賦能高校智慧校園[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(32):89-90.

作者：張淼科 單位：陜西學(xué)前師范學(xué)院