5G视域下的智慧校园网络平台构建与研究

肖荆

（湛江科技学院 广东省湛江市 524094）

5G 技术相比4G 技术，具有超高的宽带、海量的接入以及低时延的网络能力，所以5G 技术可以推动很多行业和技术等方面的发展，尤其是在教育教学数字化应用中，5G 技术为智慧校园的建设提供了广阔的发展契机，给广大师生的学习、工作和生活提供了更多的智慧服务和支持，随着信息技术被广泛应用于校园，使课堂教学内容变得更加丰富，使教学形式得到创新、教学课程得到改革，最终有利于建设出新时代的智慧校园。

1 5G技术的特点

1.1 具有高数据传输速率

和4G 技术相比，5G 技术有着非常高的传输速度，通常5G 网络是4G 网络速度的100 倍左右，因此5G 网络可以在更短的时间内传输更多的资料和信息，给人们的生活带来了极大的便利[1]。当今社会是信息时代的社会，高效的传输速率有利于快速提高工作效率和生产效率。

1.2 具有轻量化的云技术应用

5G 技术还可以实现轻量化的云端储存，不仅可以给用户节省大量的时间和空间，还可以使用户利用云技术实现对数据资料的储存和管理，有利于更好的为用户提供应用空间。

1.3 具有多用户接入特点

5G 技术可以实现更多用户的接入，所以5G 技术有着巨大的网络容量，当成千上百台设备同时连接时，可以满足宽带用户不断增长的需求，同时也可以满足网络数据多样化的需求。

2 智慧校园5G网络建设的现状

2.1 缺乏有效的管理建设机制

智慧校园5G 网络的建设过程中，从制度层面进行分析可以发现，5G 网络在智慧校园的建设中缺乏有效的管理建设机制。由于数字校园建设通常都是临时需求的驱动力，因此缺乏核心理念，由于智慧校园在建设中，对5G 网络建设没有一个明确的目标，所以导致智慧校园在整个建设过程中缺乏顶层的规划设计。

2.2 集成整合程度不高

智慧校园在5G 网络建设中，站在应用的角度来看，由于集成整合程度不高，所以智慧校园的5G 网络建设运行效率又不高[2]。而学校部门之间在系统信息开发和独立采购信息中出现独立分割的状态，使得学校计算机可以通过网络实现物理上的互联，但由于逻辑接口无法兼容，使得数据之间的信息不能进行实时共享而影响到了系统的运行效率。

2.3 缺少全面系统规划性

在智慧校园5G 网络的建设中，从建设角度来看，由于缺少全面系统的规划性，导致智慧校园在5G 网络建设中经常出现重复性的建设。由于5G 网络建设中的各个业务属于独立的系统部署，所以很难做到全校性的管理和运行，从而使应用功能和扩展功能之间出现操作困难的情况。

2.4 缺乏统一的标准

在智慧校园5G 网络建设中，从数据角度看，我们可以发现，智慧校园缺乏统一的数据标准，导致智慧学生出现严重的信息孤岛现象。同时智慧学校在校园的初级阶段，依靠业务解决问题，造成对数据价值的认识不足，内外部数据信息得不到及时打通，智慧学校在数据业务的采集、管理、使用、归档中的不重视，最终会使相同的数据出现重复录入的情况。

2.5 信息服务不及时

智慧学校的建设中，因为学校资源具有较大的分散性，同时学校对资源缺乏相应的信息整合，所以站在不同用户的角度看待，校园网上信息由于发布不及时且更新不集中，导致校园网站会出现无实用服务信息，对于学生、老师、家长而言，不利于他们获取足够有效的信息资料[3]。

3 5G背景下智慧校园建设的新思路

3.1 资源管理

由于智慧校园的资源基本全上全部储存在5G 网络平台中，所以在对相关资源的研究和管理中，需要对公共资源、外购资源以及自建资源做好充足的管理工作。随着智慧校园的教育资源不断增加，学校可以根据自身的特点，针对教育教学中的教育方式等进行不断素材的积累，同时采用线上和线下相结合的方式，开展慕课、微课等网络课程的教学。

3.2 用户管理

通过依托5G 网络的优势，智慧校园能够支持大量用户的接入，因此能够实现对信息数据多方面的共同管理。在智慧校园5G 网络建设中，加入教师与家长的使用功能，老师可以随时在网络平台上传教学资源，同时也可以给学生布置不同的作业以及考试任务，学生在网络平台中完成对应的作业或者考试试题后，直接提交作业和试卷[4]。在这个过程中，老师和家长都可以直接查看学生的学习情况，及时了解学生的学习进度，有利于更好的安排后期课程教学。当老师批改完学生的作业和考试习题后，可以用数据分析生成学生容易出错的知识点，进而有利于学生对知识的掌握，同时智慧学校的网络平台还可以自动生成学生的学习报表并发送给家长，使家长对学生的学习情况有更深层的了解。

3.3 系统管理

智慧校园的系统管理通常包含三个部分，分别是智能登录系统、移动教学系统、云处理分析系统。虽然各个系统路线的建设比较明朗，但在智慧校园5G 网络系统平台的建设中，依旧需要做好对应的规划。在智慧教室的教学过程中，对于步入教室的学生，通过自动生成智能登录系统，可以实现人脸识别技术和大数据分析技术的动态匹配，同时将学生的相关档案录入到系统中，使学生在智慧课堂教学登录时，有着对应的账号和密码，避免以往课堂签到的过程，当学生登录个人账号后，系统会自动在后台进行签到，有效提高教学效率。智慧校园在建设过程中，由于打破传统的网络教学模式，使得课堂教学上，老师的教学内容可以利用不同的移动设备，直接实现网络投屏，而学生可以利用手机、电脑等设备同步接收到老师的教学内容。在这个过程中，教学内容同时还支持课后查看，有利于学生在学习后可以再次进行复习，而5G 网络平台的构建，可以将这些所有的数据信息存储在云平台中，并实现对教学信息的统计汇总，达到了有效的监督和评价分析。

4 智慧校园5G网络建设的关键技术要素

4.1 云计算技术要素

云计算主要基于互联网提供的自助式服务，因此云计算技术有可拓展性、虚拟性、安全可靠性以及大规模化等优势。在云计算技术要素中，利用该技术能够实现对数据的计算、存储和分配，因此在智慧校园的建设中，构建云计算技术需要从底层云计算平台基础设施进行，同时在构建基础平台上进行云计算应用程序。由于大数据通常以多元化的形式存在，智慧校园在收集庞大数据资源的过程中，在对数据进行分析时，提取隐藏的数据现象和规律，可以实现对校园资讯的实施、有效掌握，并将大数据和云计算服务与应用系统平台相整合，从而推动智慧校园网络拍你个头的一体化建设。

4.2 软件定义网络和网络功能虚拟化技术要素

软件定义网络可以利用分层技术，实现对网络控制权的隔离，通常在分层技术中，将数据转发层和控制层剥离后进行集中管理，可以使网络和应用变得更加灵活。而网络功能虚拟化技术是利用软件、硬件的抽象功能和解耦功能，将网络设备进行整合，最终实现对新业务的开发和资源共享[5]。由于软件定义网络和网络功能虚拟化技术的应用提升了智慧学校底层基础网络的性能，因此有利于降低智慧学校的网络运营成本。

4.3 互联网和物联网技术要素

通常情况下，物联网是互联网的扩展和延伸，在物联网的建设中，可以利用射频识别以及红外感应的方式实现信息传感技术将物体和互联网相连，实现对智慧学校进行智能化的识别、操控和管理。由于学校的建设设施主要有教室、图书馆、宿舍、食堂、办公室、操场等，所以在这些区域安装感应设备，可以将学校连接成一个整体而形成物联网。校园物联网通常以信息网络为背景，并利用大数据、云计算以及智能化等手段作为教学工作，因此在校园环境和学习生活等方面需要进行综合化管理。

5 智慧校园5G网络设计方案

5.1 智慧校园网络基础平台建设

智慧校园搭建的首要任务是基础平台的搭建，其次才是逐步完成应用层的建设，在对学校各业务系统中的数据整合，可以实现校园信息资源的共享，从而建设安全运维体系可以保障校园网络的有效运行。智慧校园网络基础平台的建设中，分为有线网络设计和无线网络设计两种，针对有线网络设计而言，任何接入层交换机的千兆光纤上联系汇聚交换机中，采用M-Lag 堆叠技术进行冗余设计。由于汇聚交换机通常由光纤网络上联接入核心交换机，所以为了更好的确保网络的运行的稳定性，在有线网络的设计中，可以将有线设计分为网络构架，并允许在网络构架使用中随着教学的需求变化，而针对性的对不同层次网络进行扩容。针对无线网络设计而言，需要将无线AP 部署在学校所需要的无线覆盖区域，一般选择的区域有教学区域、宿舍区域、食堂以及办公室等区域。这些区域主要负责网络的接入，同时也涵盖了各个区域的AP 通过有线连接到POE交换机中，在集中的控制和管理中，提供数据加密以及信息推送等功能。

5.2 智慧校园云平台的设计方案

由于智慧校园5G 网络平台的建设中，业务实现通常按照区域可以划分为内网接入区、数据区、共享区等，所以将网络区域和业务区域进行物理隔离，实现智慧校园云平台的设计。但由于智慧校园网络平台在网络接入和网络业务区，利用虚拟技术可以搭建出安全资源池，所以通过改变校园传统建设中的安全硬件模式，从而实现了共享区域和业务区域平台承载的应用[6]。在对智慧校园云平台的设计中，需要建立健全网络、数据、资源的可视化监控，并对校园内原有的硬件资源进行合理评估，有利于使原有外置存储进行整合，因此在建立数据分布式和集中式两种共享存储资源池中，对扁平化网络和平台化资源池进行弹性和灵活的网络调试，可以构建非常简易的数据中心构架，给智慧学校构建网络平台过程中节约大量的成本。

5.3 智慧校园安全和运营管理的设计方案

在智慧校园网络平台的建设中，校园安全显得非常重要，所以在智慧校园的管理中，学生的安全必须放在首位。而在智慧校园建设的方案设计中，将三维地图作为载体，能够实现对全校室内外的监控，从而提供最直观以及最高效的校园安全管理体验。在智慧校园的建设中，按照电子监控设施，确保对校园的死角位置监控到位，并与计算机和值班人员进行联动，可以实现远程操控的目的，将全校的监控和终端智能感知进行统一的云存贮，可以打造出安全、可靠的校园安防管理服务。在智慧校园5G 网络平台的建设中，加强应用服务，可以让师生感受到智慧化校园建设带来的改变，使教学效率和管理效率得到明显的提升。

6 结束语

随着5G 技术的快速发展，给智慧校园的建设带来了更大的帮助，而5G 技术作为一种新的信息技术载体，可以有序的推进智慧教育向着更高层次的阶段发展，使智慧校园在建成后能够感知环境、记录行为、实现物理环境和虚拟环境的融合，但由于我国5G 建设尚处于探索期，因此学校购买先进的技术设备会占据学校大部分的预算费用，使得学校财政压力比较大，同时相关技术人员比较短缺，很容易造成资源的浪费，为了更好的发挥教育场景中的服务价值，需要克服和认识到5G 技术给教育行业带来的困难，才能逐渐推动教育事业向着更好的方向发展。