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摘要：5g網(wǎng)絡在4G網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上進一步體現(xiàn)出了智能化、綜合化和多元化的優(yōu)勢，5G網(wǎng)絡可以實現(xiàn)高校全覆蓋的多功能智慧系統(tǒng)建設。該文闡述了5G網(wǎng)絡在高校智慧校園建設中的應用價值，對應用模式進行了深入分析，并且提出了5G網(wǎng)絡在高校智慧校園中的應用要點，希望能為高校新時期信息網(wǎng)絡和校園系統(tǒng)建設提供一定的幫助。

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

15G網(wǎng)絡在高校智慧校園建設中的應用價值

1.15G網(wǎng)絡的應用幫助高校順應時展趨勢

自21世紀以來，移動通信技術(shù)相繼獲得發(fā)展，全世界眾多高校也開始了校內(nèi)綜合信息平臺建設。在我國，浙江大學、同濟大學、華南理工大學等是智慧校園建設的先行者，且在2010年以后，伴隨國家信息化建設布局，已有越來越多的學校參與到智慧校園建設中。作為智慧校園的基礎(chǔ)，通信網(wǎng)絡和通信技術(shù)的主流在發(fā)生改變，這就意味著高校也應當同時適用5G網(wǎng)絡與5G技術(shù)。高校作為人口集中的場所，需要進行高密度的交互和終端設備服務，必然應當做好升級優(yōu)化工作。所以，在高校智慧校園中應用5G網(wǎng)絡，是學校順應時展趨勢、響應國家部署、自我發(fā)展和升華的保障。

1.25G網(wǎng)絡的應用推動高校信息化建設再升級

由表1可見，智慧校園對于技術(shù)、設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、實時信息傳遞、大批量在線操作等，原有的4G網(wǎng)絡已經(jīng)逐漸難以滿足當前的各種網(wǎng)絡活動需要，而5G網(wǎng)絡則不同。5G網(wǎng)絡架構(gòu)趨于扁平化，通過疊加基站獲得大服務器集群，實現(xiàn)了用戶集中接入架構(gòu)，可以同時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)絡建設能夠在校園各個區(qū)域建設，解決了建筑物、植被等的信號屏蔽問題，同時5G小基站在區(qū)域范圍內(nèi)的信號強度客觀，也降低了被干擾的風險；5G網(wǎng)絡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/km2，信息流動是4G網(wǎng)絡的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)絡可以高效對接包括高清視頻、VR、網(wǎng)絡在線直播、AR、車聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等場景，提高了高校內(nèi)智能化和信息化水平，將現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)對接學校教育、生活、科研等諸多領(lǐng)域，并且在4G網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上大幅度提高了效率。

25G網(wǎng)絡在高校智慧校園中的應用模式

2.1應用基礎(chǔ)

5G網(wǎng)絡在智慧校園建設中的應用，是在4G網(wǎng)絡應用的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和功能延展，應用的基礎(chǔ)包括了傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡的建設經(jīng)驗和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、云計算、IPv6等相關(guān)技術(shù)的綜合運用。在基礎(chǔ)架構(gòu)上整個校園體系包含了感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用層四大基礎(chǔ)層，傳感層主要負責信息采集和感知識別，通過傳感器、二維碼等進行前端收集，并在網(wǎng)絡組網(wǎng)和協(xié)同處理技術(shù)的輔助下完成對信息的處理；傳輸層則主要依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信技術(shù)，通過校園內(nèi)網(wǎng)絡硬件設施群的搭配，同時配合無線網(wǎng)絡、有線網(wǎng)絡、M2M架構(gòu)網(wǎng)、局域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡形式，實現(xiàn)高效網(wǎng)絡管理，減少網(wǎng)絡切換和信息交互時的障礙，提高信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。以云存儲、云計算、大?shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)處理等為支撐平臺，集中將網(wǎng)絡中的傳感器數(shù)據(jù)、個人隱私、安全數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等進行分類分布處理，依靠在線加密和權(quán)限設定等方法進一步提高系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全性，從而確保各個節(jié)點的穩(wěn)定連接。服務層一般處于整個網(wǎng)絡的終端，同時也兼具一定的感知層分支，主要通過手機、智能工具、智能設備等對學校進行智能管理，提供智能化的服務，構(gòu)建時主要以預設程序或協(xié)議完成網(wǎng)絡對接。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，根據(jù)需要選擇局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)服務，通過5G切片將物聯(lián)網(wǎng)的各個場景進行分割，獲得相對獨立的不同局域網(wǎng)區(qū)域，強化了不同區(qū)域或不同類型物聯(lián)網(wǎng)服務能力，同時以5G網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，原本物聯(lián)網(wǎng)交互或?qū)崿F(xiàn)功能定位端點過多造成的信道阻塞或傳輸延時問題，增加了管理與服務的實時效果。IPv6的融合，原IPv4模式下，采用32位二進制進行地址編排，IP地址上限43億個，目前可用地址已經(jīng)消耗完畢，IPv6采用128位二進制地址編排，不僅解決了互聯(lián)網(wǎng)地址緊缺問題，也能夠根據(jù)需要對原IPv4地址進行更新，并且采用IPv6對于移動終端的移動性、路由特性等也有更好的增強效果，在真實源地址驗證技術(shù)輔助下，提高網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)安全性。

2.2場景模式

在上述應用基礎(chǔ)的支撐下，5G網(wǎng)絡可輔助高校智慧校園建立起多個類型的應用場景，包括：2.2.1智慧教育高校是教育場所，5G技術(shù)的應用首先應該以強化教育為主，在5G網(wǎng)絡的支持下可以進一步提高教學中的信息技術(shù)含量，從而扭轉(zhuǎn)教育教學形勢。在網(wǎng)絡存儲、傳輸和共享技術(shù)的支持下，可以將課堂教學的過程進行攝像，將視頻放到網(wǎng)絡教學平臺中，學生可以自助點播、互動留言，或者直接通過視頻程序進行在線直播，教師和學生的教學活動不再局限于課堂中，使教學工作獲得更大的延展性空間。增加AR/VR技術(shù)，將5G網(wǎng)絡與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，學生僅需要佩戴設備就能體驗實時課堂的氛圍，增加了教學的趣味性。2.2.2智慧生活5G網(wǎng)絡與校園監(jiān)控、安全聯(lián)防、災情監(jiān)測預警等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，通過無線聯(lián)絡高清監(jiān)控和警報終端，減少了原本的有線布局限制，實現(xiàn)了個性化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，掃除了校園內(nèi)安全管理的盲點，在MEC和AI算法的支持下，靈活運用人臉識別、圖像處理等技術(shù)，進一步加強了校園監(jiān)控的效率。在教室和學校其他公共區(qū)域，5G網(wǎng)絡可以支持燈光、門禁、空氣溫濕度監(jiān)測和補償設備、攝像機、視頻、零售等各種設備，自動完成對學校內(nèi)后勤工作、管理工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搜集和分析，在同一平臺上信息統(tǒng)計和比對結(jié)果，為校園管理提供精準的依據(jù)，減少校園日常管理和運行的人力需求。

35G網(wǎng)絡在高校智慧校園中的應用要點

3.1全場景構(gòu)建

WiFi是當前最新的第六代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。多個設備要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被拆分成小份,多個用戶可以同時進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。WiFi6最大的進步是對多設備連接的支持,單個WiFi6路由器能連接1024臺設備,是目前的4倍。另外,WiFi6也提高了安全性。對于高校面臨的日益嚴峻的網(wǎng)絡安全挑戰(zhàn)提供了技術(shù)支撐。5G和WiFi6技術(shù),一個主室內(nèi),一個主室外。速度快,高帶寬、大容量、低時延的優(yōu)點在物聯(lián)網(wǎng)時代的高校智慧校園建設中將會如魚得水?？梢灶A見在未來幾年中,物聯(lián)網(wǎng)設備肯定會全面支持這兩種通訊標準，長久以來,WiFi因為流量價格便宜,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)

智慧校園的建設整體包含了校務、教學、科研、校園公共管理、安全管理、生活后勤等，所有的功能和項目基本都是基于校園網(wǎng)而實現(xiàn)的，通過信息技術(shù)建設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，實現(xiàn)校內(nèi)物理空間、虛擬空間的高效利用，從而達成新時期高校的個性化服務。從關(guān)系上看，5G網(wǎng)絡與校園網(wǎng)絡之間應當形成一種互助互補的模式，因為5G的穿墻性較弱，在開闊空間內(nèi)的使用性能較高，而校園網(wǎng)絡中依靠WiFi建立起覆蓋范圍較廣，穿透性更強的無線網(wǎng)絡，主流頻率分為2.4GHz和5GHz兩種，可以實現(xiàn)定點無線覆蓋，但移動性能不如5G網(wǎng)絡，因此5G網(wǎng)絡適用于室外環(huán)境，而WiFi更適用于室內(nèi)辦公或?qū)W習。

3.3安全防范

5G網(wǎng)絡加強了智慧校園的功能，為更多的場景和設備提供了關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)，但同時也增強了網(wǎng)絡的公共性，受到傳輸峰值和線上存儲和處理數(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)絡病毒或惡意攻擊，可能產(chǎn)生大范圍的網(wǎng)絡異?；虬c瘓，網(wǎng)絡通信方面，也會出現(xiàn)更多的信息，如不正當廣告、非法鏈接等，雖然有區(qū)域5G切片技術(shù)作為防護保障，但潛在風險系數(shù)卻依舊在增長，此外校園內(nèi)部管理和教學信息、網(wǎng)絡受眾的個人隱私等被介入到更大的網(wǎng)絡環(huán)境中，此時受到竊取和暴露的風險也相應增高。針對以上情況，考慮從多方面著手增加5G網(wǎng)絡在高校智慧校園中的安全等級。①技術(shù)手段。利用5G網(wǎng)絡中的邊緣計算，利用預設的邊緣計算服務器對各類源數(shù)據(jù)進行分類處理，將保密等級高的個人隱私、敏感數(shù)據(jù)、機密數(shù)據(jù)等下沉到采集端，聯(lián)合邊緣設備進行通信處理，減少數(shù)據(jù)上傳至公共大區(qū)域。對網(wǎng)絡實時防護問題，則同時使用包括防火墻、流量監(jiān)控、IP地址識別和過濾、訪問記錄、管理或登錄權(quán)限等限制惡意篡改和非正當竊取行為。②環(huán)境手段。通過用戶個體凈化網(wǎng)絡環(huán)境，校內(nèi)師生及其他工作人員應減少個人安全防護措施較低的設備直接聯(lián)網(wǎng)的操作，在登入網(wǎng)絡時應先進行身份識別，并且聯(lián)網(wǎng)的設備中應當不存儲個人身份證、銀行卡、學生證、一卡通等相關(guān)重要資源的詳細信息，在網(wǎng)上瀏覽時應對目標進行識別，包括對聯(lián)系人的備注，對異常網(wǎng)站的屏蔽等。

4總結(jié)

4G網(wǎng)絡給社會帶來了諸多便利，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、多元化升級提供了關(guān)鍵性的支持。以5G網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，對高校智慧校園建設進行優(yōu)化不但能夠提高高校的服務質(zhì)量，同時也是普及5G網(wǎng)絡及相關(guān)技術(shù)，探尋人類社會科技發(fā)展的一次重要實踐。

參考文獻：

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

作者：張淼科 單位：陜西學前師范學院