5G技术在图书馆中的应用探究

闫春青

(烟台市市级机关幼儿园 山东 烟台 264000）

1 引言

图书馆为给用户提供优质、便捷的信息资源服务，一直都积极主动地采纳最先进的信息技术，以便拓宽服务领域并提升用户的服务体验。在当前信息时代下，5G技术可提供高于4G技术至少10倍的速率，毫秒级的低时延，千亿级的连接数，具有更高的安全可靠性和更为灵活的业务部署能力[1]。这就为图书馆的智能化发展带来了新的机遇，使其在即时信息传输、借阅方式、服务接口、数据处理等方面发生翻天覆地的变化[2]。

2 5G技术概述

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Network），简称5G技术，可赋能各行各业，目前已成为全球各界都高度关注的热点。其不仅提升了信息传输的速率和效率，还打破了信息传输的空间限制，实现了万物互联；不仅能够实现超高速体验、超高用户密度、超高速移动的诉求，还能实现低时延高可靠性、海量终端实时性连接场景的诉求。这就为人们享受更为高度化、便捷化、智能化的服务奠定了基础。

2.1 5G关键技术分析

5G技术要想实现高速率、高安全、广覆盖、低时延、大连接、灵活部署等性能，就需要大规模天线阵列、网络切片等关键性技术来支撑5G网络总体架构（主要包括无线接入网、传输网和核心网）。具体来说，5G的关键技术包括毫米波通信、大规模天线阵列、网络切片、边缘计算等。首先，毫米波是一种波长为1～10mm的高频段电磁波，具有波长短、频率高、频谱宽等特点。5G技术采用毫米波能够增加带宽宽度（是4G的几十倍），进而提升传输速率。其次，一方面，传统的多天线技术对于5G呈指数式增长的无线数据发展需求已经难以满足，另一方面，毫米波有着传输损耗大的缺陷，因此5G技术需要配合大规模天线阵列技术，使多根天线同时发送，接受多路信号流，提升信号的覆盖范围和质量。第三，5G技术的应用场景十分丰富，且每个场景在网络时延、传输可靠等方面都有着不同的需求，而针对每一场景单独铺设专用网络显然是不可行的，这就需要采用网络切片技术，将网络切分成多个虚拟网络切片，使其各自提供差异化网络性能，并灵活提供各种网络服务。最后，5G技术所采用的边缘计算，是将运算和存储能力灵活部署至离用户和应用更近一步的网络边缘，极大地降低了信息回传的时延，使海量信息数据的实时处理成为可能[3]。除此之外，边缘计算还能在网络各位置灵活部署“云”，使用户在网络体验方面获得更为灵活的服务。

2.2 5G技术的应用场景

第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）定义了5G技术的三大应用场景，具体如下。一是增强型移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）。在传统技术体系的基础上，5G技术能够优化网络传输速率，优化技术运行效率，提高网络性能，提升用户体验，主要应用于对网络传输速率要求极高的领域，如虚拟现实、超高清视频等。二是海量机器类通信（Massive Machine Type Communications，mMTC）。相较于传统的eMTC技术，mMTC更为注重人与物的信息交互。5G技术顺应物联网发展，注重人与物和物与物之间的联动，将建立更为全面的通信需求体系和信息交互体系，并突出整体场景特性，提升终端管理水平，减少终端成本，主要应用于连接数量庞大且接入成本较低的场景，如智能家居、智慧城市等。三是高可靠低延时通信（Ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）。在此场景之下，5G技术将关注物与物之间的通信需求，建立更为直观的信息监督管理模式，确保技术流程及技术要点的完整性，确保场景体系内吞吐量、可用性、时延信息都能完美地达到相应的要求，提升项目的综合价值，主要应用于对时延和可靠性要求比较高的行业，如工业自动化、远程医疗等。

3 5G技术在图书馆中的具体应用

3.1 5G技术在图书馆智能服务方面的应用

首先，5G的大规模天线阵列和超密集异构网络等关键技术，为人与物、人与人、物与物的连接提供了坚实的基础。这就使得用户与图书馆之间、馆员与用户之间、图书馆与图书馆之间的沟通交流变得更为便捷、智能。例如，5G技术可结合云计算、人工智能、边缘计算等技术，通过5G技术的超高移动带宽，利用云无线接入网络和人脸识别技术使用户能够享受虚拟找书服务、无感借阅服务、可视化检索服务等，并能够根据用户所处位置提供最优资源获取路线；5G技术能够支撑大量的终端，进一步加强了人与人之间的信息交互，这就使得用户能够根据自身需求凭借系统自动匹配相应馆员解决问题，大大提升了咨询效率；5G技术可结合智能感知识别、普适计算、云计算等技术，将图书馆打造成为智慧图书馆，建设云平台，为用户“量身定做”个性化服务，实现精准推送，使用户能够在最短时间获得馆际资源和最优服务。其次，5G技术可结合VR技术、AR技术、大数据技术等生成更为逼真、流畅的视听触一体化的虚拟环境，以通用型平台为框架主体，设计系统登录模块、视频浏览模块、文字图片浏览模块等，应用视觉跟踪算法和视频渲染算法进行数据信息采集，并采用基于扩展的卡尔曼滤波算法进行系统白噪声的干扰滤除，最大限度地模糊了虚拟和现实的界限，使虚拟场景和真实场景更为接近。这样不仅能够为用户提供得以融合多场景的知识体验服务，提升用户的沉浸体验，实现超清全景互动直播，使用户获得身临其境的体验，还能够基于用户的阅读偏好提供个性化的知识体验，使用户方便快捷、高效地调取所需的信息资源。

3.2 5G技术在图书馆安全防护方面的应用

首先，5G技术能够利用应用物理层安全技术，并在保证通信质量的前提下，极大地保护用户信息，防止信息被拦截或者泄露。例如，大规模天线阵列技术能够增强信道差异对于位置的敏感性，在TDD模式下信道能够明显提升无线传输的安全等级[4]。其次，5G技术可以应用统一接入认证技术，避免伪基站或者伪终端的攻击和入侵，重构图书馆安全阀，以保障用户隐私不被盗用和泄露。最后，在智能安防方面，5G技术能够凭借自身超高速的传输速率和毫秒级的低时延，使视频监控画面更为清晰、信息反馈更为迅捷，使安防监控范围进一步扩大，使监控数据更为多维化，进而提升图书馆智能安防的远程控制效率和预警机制。同时，5G技术还能支持智能安防机器人更好地依照指令进行巡查、应急处理等工作，这不仅减轻了人力方面的压力，还减少了人力方面的失误，使图书馆的安防效率进一步提升。此外，5G技术结合物联网技术，能够全面且及时感知和采集图书馆内人员和物体的状况和数据，便于对图书馆进行实时监控、安全防护等智能化管理。例如在5G技术的支持下，通过传感器能够实现对于馆内温度、湿度、紫外线强度、人流、建筑消防等数据的实时监控，以便在古籍保护、机房监管、馆区安全防护方面实现集中化、智能化管理。

4 结语

5G技术能够实现超高速体验、超高用户密度、超高速移动、低时延高可靠性、海量终端实时性连接等诉求，开启了万物互联的时代。在每次的信息技术变革之中，图书馆作为信息传播的重要单元，不仅扮演着极为重要的角色，而且担负着极为重要的使命。而在5G等新技术的冲击之下，如何使用户、空间和资源实现无缝衔接，实现万物互联，实现智慧移动信息服务，是当前图书馆界值得关注和思考的问题。因此，处于信息服务前沿的图书馆应充分利用5G技术，实现智能化、智慧化发展。