摘要：2019年1月1日實(shí)施的《智慧校園總體框架》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了智慧校園建設(shè)與設(shè)計(jì)實(shí)施中的基本要求。同時(shí)，2019年也被稱(chēng)為5G和wifi6發(fā)布元年。本文介紹了高校校園的發(fā)展歷程，著重探討了5G和wifi6如何在高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用，最終目的是希望促進(jìn)新一代通訊技術(shù)與高校智慧校園體系框架的智慧融合。

關(guān)鍵詞：5G;wifi6;高校;智慧校園

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???? 文章編號(hào)：1007-9416（2020）04-0000-00

1通訊技術(shù)在高校校園建設(shè)中的發(fā)展歷程

高校校園發(fā)展從電子校園逐漸到數(shù)字校園再到智慧校園經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的年份（2000～2020），這二十年來(lái)，新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通訊技術(shù)應(yīng)用，高等院校始終走在國(guó)內(nèi)前沿，也不斷地豐富和提高了高校本身信息化的程度。為學(xué)校的教學(xué)科研、師生的學(xué)習(xí)生活、管理部門(mén)的資源共享、協(xié)調(diào)統(tǒng)籌帶來(lái)了很大的方便和快捷。各個(gè)時(shí)期的主要建設(shè)目標(biāo)和特點(diǎn)如下：

（1）電子校園時(shí)期，校園建設(shè)主要是通訊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。通過(guò)交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、路由器、配線架、防火墻連接成校內(nèi)局域網(wǎng)、再通過(guò)校內(nèi)局域網(wǎng)連接到internet，同時(shí)進(jìn)行IP地址分配、web服務(wù)、dns服務(wù)、DHCP服務(wù)等校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)信息化建設(shè)。這個(gè)時(shí)期的校園網(wǎng)絡(luò)主要是師生通過(guò)使用PC來(lái)用來(lái)訪問(wèn)校外及校內(nèi)各種數(shù)字資源的使用，包括但不限于瀏覽學(xué)校網(wǎng)站、多媒體觀看、發(fā)送email、瀏覽BBS，F(xiàn)TP文件上傳下載等等。各種不同網(wǎng)絡(luò)連接的連通和穩(wěn)定是建設(shè)的重點(diǎn)^[1]。

（2）數(shù)字校園時(shí)期，這一階段高校校園網(wǎng)絡(luò)仍然是有線網(wǎng)絡(luò)。但在網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、吞吐量上遠(yuǎn)超過(guò)電子校園。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，高校個(gè)人PC（臺(tái)式+筆記本）擁有率超過(guò)70%。數(shù)字校園表現(xiàn)為在校園互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了信息化的教學(xué)管理：一個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用陸續(xù)涌現(xiàn)，諸如校園主頁(yè)宣傳與發(fā)布、校園一卡通、圖書(shū)借閱管理、多媒體教學(xué)、教務(wù)服務(wù)等等展現(xiàn)出了很多數(shù)字上的形態(tài)，減少了大量紙質(zhì)化的內(nèi)容。通過(guò)構(gòu)建成一個(gè)校園信息化應(yīng)用平臺(tái)，不管是老師的教學(xué)和科研、學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活、管理人員的信息傳遞與服務(wù)、校外人士的訪問(wèn)都提供了很大便利。

（3）智慧校園時(shí)期，隨著信息與通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，自2010年至今，智能手機(jī)、wifi、4G相繼在國(guó)內(nèi)普及后，物聯(lián)網(wǎng)也開(kāi)始廣泛應(yīng)用。一方面，校園里的個(gè)人終端、物聯(lián)網(wǎng)的大量設(shè)備對(duì)隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)的需求日益增長(zhǎng)。另一方面，智慧校園的應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋要求必不可少。在難以布線的區(qū)域比如體育場(chǎng)、會(huì)議室、活動(dòng)中心、階梯教室、食堂等地方需要一種切實(shí)可行的高性價(jià)比的接入方式。高校在數(shù)字校園的基礎(chǔ)上采用有線+無(wú)線一體化的模式，構(gòu)建一套高帶寬、大并發(fā)、高穩(wěn)定且全面覆蓋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并且又能夠和已有的有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫的整合，滿足智慧校園應(yīng)用的基本通訊要求。部分高校也在近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了智慧校園的初步階段。如今，隨著觸控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、流媒體、AR/VR等核心技術(shù)逐漸到來(lái)，智慧校園建設(shè)中智能感知、智能控制、智能管理;人與人、人與物之間的萬(wàn)物互聯(lián)、環(huán)境的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)、大數(shù)據(jù)的分析和決策、網(wǎng)絡(luò)安全等都對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)提出了挑戰(zhàn)^[2]。

2 5G與wifi6

5G是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，也是繼2G（GSM）、3G（UMTS、LTE）和4G（LTE-A、WiMax）系統(tǒng)之后的第五代移動(dòng)通訊技術(shù)。相比4G，它有如下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：速度快，理論帶寬是4G的一百倍;大容量，可同時(shí)容納100萬(wàn)設(shè)備同時(shí)在線;低時(shí)延，從4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的20ms提升為1ms，可靠性大增。并且通過(guò)波束賦形技術(shù)使5G能在500公里/小時(shí)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景穩(wěn)定通信。

Wifi6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。WiFi 6 最大的進(jìn)步是對(duì)多設(shè)備連接的支持，單個(gè)WiFi 6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^[3]。

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)逐漸支持這兩種通訊標(biāo)準(zhǔn)。

? ??3高校智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用場(chǎng)景

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。由于5G穿墻能力弱，wifi6將會(huì)是的很好室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充。

3.1智慧教室

智慧教室可用wifi6路由器構(gòu)成無(wú)線局域網(wǎng)，與有線交換機(jī)一同覆蓋智慧教室，構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層。需要聯(lián)網(wǎng)的各種設(shè)備或傳感器有：教學(xué)系統(tǒng)的投影LED、互動(dòng)教學(xué)問(wèn)答器;AR/VR設(shè)備;管理系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備、人員考勤設(shè)備;環(huán)境系統(tǒng)的燈光、空調(diào)、通風(fēng)、門(mén)窗的智能調(diào)控設(shè)備;再加上個(gè)人終端（筆記本、手機(jī)）。這些多維度、多場(chǎng)景的數(shù)據(jù)都將反饋給學(xué)生、教師以及管理者。有效幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，老師觀察上課狀況，學(xué)校改善教學(xué)管理。wifi6理論速度可達(dá)1.2gbps，完全可與有線一起組成雙千兆，不僅如此，相比wifi5（802.11ac），在延遲和吞吐量上的顯著優(yōu)勢(shì)，能夠解決“海量”設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)的堵塞問(wèn)題^[4]。

3.2在線教育

高校學(xué)生零碎時(shí)間比初中高中要多很多，在線教育是很好的時(shí)間管理手段。學(xué)生不管在校園內(nèi)還是校園外，在自習(xí)室、圖書(shū)館、宿舍還是咖啡廳學(xué)生都渴望好的學(xué)習(xí)資源供自己共享使用。而5G對(duì)比4G，網(wǎng)速提高了100倍，云端的各種教學(xué)資源、精品課程均可以采用超高清技術(shù)來(lái)制作。學(xué)生既可以在線學(xué)習(xí)也可以下載，而下載只需要幾秒鐘。不僅如此，在線課堂頁(yè)面美觀、無(wú)卡頓、可以傳輸大容量課件、給師生帶來(lái)了極為流暢的體驗(yàn)。同時(shí)基于AR+VR技術(shù)的逐漸成熟，可以模擬一些教學(xué)中的高難度、成本高的真實(shí)場(chǎng)景。比如化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、手術(shù)臺(tái)、火災(zāi)救援等等。而當(dāng)前4G的條件下運(yùn)用AR+VR設(shè)備，一段時(shí)間后就會(huì)頭暈?zāi)垦?，這都是網(wǎng)絡(luò)時(shí)延高造成的，5G就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生得到身臨其境的感受。這些在線的個(gè)性化教育很好的補(bǔ)充了線下教育模式，也給高校發(fā)展的帶來(lái)了更多的可能性^[5]。

3.3 校園一卡通

校園一卡通具有便攜錢(qián)包、身份控制、以及消費(fèi)的功能，有著極其廣泛的使用范圍，覆蓋了高校的食堂、宿舍、圖書(shū)館、浴室、開(kāi)水房、校醫(yī)院、生活超市、咖啡廳、水電和網(wǎng)絡(luò)繳費(fèi)、體育場(chǎng)、校際班車(chē)、寄存服務(wù)、體育場(chǎng)、考試考勤、學(xué)籍管理、助學(xué)金發(fā)放、學(xué)生火車(chē)票購(gòu)買(mǎi)、自助打印等，是所有高校都必不可少的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。每張卡片上含有個(gè)人身份、資金等信息的電子標(biāo)簽。由各個(gè)場(chǎng)所的讀卡設(shè)備讀取、查詢、執(zhí)行交易，最后再把相關(guān)數(shù)據(jù)返回到數(shù)據(jù)庫(kù)。 因此，一卡通系統(tǒng)對(duì)高校的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、速度、延時(shí)和吞吐量的要求很高。如果網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差或者斷網(wǎng)，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓或者部分設(shè)備功能障礙，對(duì)師生的學(xué)習(xí)生活都造成影響。目前，一卡通系統(tǒng)主要采用有線+4G網(wǎng)絡(luò)混合建造。未來(lái)，可以考慮室內(nèi)設(shè)備采用有線+wifi6，比如，食堂、教學(xué)樓、圖書(shū)館等地的讀卡器、pos機(jī)、自助服務(wù)終端;不方便或者無(wú)法采用有線的，比如浴室、開(kāi)水房、校際班車(chē)、又或者體育場(chǎng)等室外場(chǎng)所，可使用附帶5G模塊的一卡通設(shè)備來(lái)解決。網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、傳輸及時(shí)性都將得到很大的改善。

3.4 智慧校園統(tǒng)一公共管理平臺(tái)

當(dāng)前，部分高校智慧校園公共管理平臺(tái)建設(shè)初見(jiàn)端倪，打破了過(guò)去高校校園中存在的信息孤島，學(xué)生、教師和管理人員通過(guò)有線或無(wú)線進(jìn)行身份認(rèn)證登錄訪問(wèn)平臺(tái)。學(xué)生可以報(bào)名選課、考勤簽到、提交論文、在線預(yù)約講座、借還書(shū)、申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室、查詢個(gè)人信息、考試或郵件;老師可以安排教學(xué)、制作課件、下發(fā)作業(yè)、給學(xué)生推送信息、查看工資補(bǔ)助信息、查看科研成果;管理人員可以進(jìn)行資產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、后勤管理、信息發(fā)布、視頻會(huì)議、協(xié)同辦公等。未來(lái)依托于互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)將會(huì)有更多先進(jìn)的校園服務(wù)，諸如人臉識(shí)別門(mén)禁、智能停車(chē)場(chǎng)、安全巡檢機(jī)器人、智能消防栓、智能照明、無(wú)人超市、無(wú)人圖書(shū)館、自動(dòng)駕駛校車(chē)、智慧醫(yī)療、VR/AR廣場(chǎng)等等。這些也對(duì)智慧校園的建設(shè)提出了更高的要求：需要集成信息、辦事、服務(wù)、應(yīng)用為一體，對(duì)高校的人員、設(shè)備、資源、車(chē)輛進(jìn)行全面的感知、采集，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸、計(jì)算分析、實(shí)時(shí)處理，依托各類(lèi)智能終端硬件設(shè)備、PC和手機(jī)，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)接口。傳統(tǒng)的有線、無(wú)線4G和wifi網(wǎng)絡(luò)，在速度、實(shí)時(shí)性、安全性上均不能滿足未來(lái)智慧校園的要求。高校可以考慮在未來(lái)與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商合作，在校園范圍內(nèi)進(jìn)行5G部署，即搭建一定數(shù)量的室外宏基站和室內(nèi)微基站，做到校園5G的深度覆蓋，實(shí)現(xiàn)超高速率、海量接入、超低時(shí)延。最終打造成一個(gè)深度信息化、智能化的高效率管理平臺(tái)^[6]。

? ? 4結(jié)語(yǔ)

5G、wifi6剛剛發(fā)布不久，需要時(shí)間普及和技術(shù)積累，也需要設(shè)備（基站、路由器、手機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡等）支持。兩者將相互補(bǔ)充，在智慧校園還有很大的應(yīng)用潛力和想象空間，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授吳建平作了《構(gòu)筑先進(jìn)安全的國(guó)家高等教育和科技創(chuàng)新信息化基礎(chǔ)設(shè)施》的主題發(fā)言。他指出：智慧校園的核心支撐平臺(tái)一定是互聯(lián)網(wǎng)。利用5G和wifi6技術(shù)打造由大量的傳感器構(gòu)成的智能感知環(huán)境，把感知和數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率地傳輸、分析和處理，再把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高校中可視化的個(gè)性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)校園里和校園外的無(wú)障礙互聯(lián)和協(xié)助。做到網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、暢通、安全。這樣，智慧校園能真正談得上“智慧”，有效減少人力、物力的消耗，解放生產(chǎn)力。

參考文獻(xiàn)

[1]徐玉妃，楊昆，袁凌云，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)與研究—以云南師范大學(xué)為例[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，36（1）：47-52.

[2] 吳建平.智慧校園的核心支撐平臺(tái)一定是互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)筑先進(jìn)安全的國(guó)家高等教育和科技創(chuàng)新信息化基礎(chǔ)設(shè)施：在“2019全國(guó)高等教育信息化高峰論壇”的演講[EB/OL].（2019-08-06）[2020-02-07].http：//www.boct-sz.com/news/hy/350.html.

[3]王曦.“互聯(lián)網(wǎng) + 智慧校園”的立體架構(gòu)及應(yīng)用研究[J].中國(guó)電化教育，2016（10）：107-111.

[4] 陳佳.聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園廸設(shè)中的應(yīng)用[J].齊齊哈爾師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2018（2）：80-81.

[5]聶風(fēng)華，鐘曉流，宋述強(qiáng).智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（7）：5-8.

[6]羅樺，黃猛，趙滟.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高校圖書(shū)館智能化管理創(chuàng)新[J].當(dāng)代圖書(shū)館，2016（1）：7-10.

收稿日期：2020-02-22

作者簡(jiǎn)介：江波（1985—），男，湖北武漢人，碩士研究生，研究方向：高校教育管理。

Discussion on the Application of 5G Technology and Wifi6 Technology in the Construction of Smart Campus in Colleges and Universities

JIANG Bo

（Network Security and Information Construction Office， China University of Political Science and Law， Beijing 100088）

Abstract：The?national?standard?of?"General?Framework?of?Smart?Campus"?implemented?on?January?1，?2019?regulates?the?basic?requirements?in?the?construction?and?design?of?smart?campuses.?At?meanwhile，?2019?is?also?called?the?first?release?year?of?5G?and?wifi6.?The?thesis?introduces?the?development?history?of?college?campuses，?and?emphatically?discusses?how?5G?and?wifi6?are?used?in?the?construction?of?college?smart?campuses.?The?ultimate?purpose?is?to?promote?the?intelligent?integration?between?a?new?generation?of?communication?technology?with?the?systematic?frame?of?college?smart?campus.Key?words：?5G;?wifi6;college;?smart?campus