廣東聯(lián)通將廣東實驗中學(xué)打造成為了全國首個5G智慧校園示范學(xué)校

廣東實驗中學(xué)是直屬廣東省教育廳的省級重點中學(xué)，是首批國家級示范性高中。在競爭激烈的現(xiàn)代社會，廣東實驗中學(xué)面臨教育信息化的三大問題，作為國家級示范性高中，信息化水平如何持續(xù)保持領(lǐng)先？一校9區(qū)的辦學(xué)格局，如何提升集團(tuán)教學(xué)與管理水平？作為省廳直屬中學(xué)，如何帶動全省教育發(fā)展水平提升？

廣東實驗中學(xué)智能教育項目系統(tǒng)設(shè)計以5G高性能網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，針對三大主要校區(qū)進(jìn)行5G無線全覆蓋，實現(xiàn)校園用戶大帶寬高速接入；部署邊緣級MEC，專線連接校園內(nèi)服務(wù)器，實現(xiàn)校內(nèi)移動數(shù)據(jù)不出園；集中智能課堂的遠(yuǎn)程互動教學(xué)、智能課堂之VR沉浸式教學(xué)、智能校園管理三大場景，應(yīng)用部署在本地邊緣云，實現(xiàn)快速編解碼；通過MEC分流功能，實現(xiàn)高速接入互聯(lián)網(wǎng)。廣東聯(lián)通助力智能教育，打造廣東實驗中學(xué)為全國首個5G“智慧校園”示范學(xué)校，成為廣東省推進(jìn)教育信息化的標(biāo)桿。

高水準(zhǔn)5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

廣東聯(lián)通在廣東實驗中學(xué)高中部部署了4個5G基站，在廣東實驗中學(xué)初中部部署2個5G基站，在廣東實驗中學(xué)越秀校區(qū)部署2個5G基站，一共建設(shè)了8個5G基站，進(jìn)行校園建筑及操場的5G全覆蓋。

全國首個5G+AR+遠(yuǎn)程互動教學(xué)

廣東實驗中學(xué)原來的互動教學(xué)系統(tǒng)為1080P的系統(tǒng)，時延高達(dá)2s，經(jīng)常出現(xiàn)反饋不及時的尷尬。本項目進(jìn)行了全國首個5G+AR+遠(yuǎn)程互動教學(xué)嘗試，基于5G網(wǎng)絡(luò)和云計算軟件MCU，突破固網(wǎng)和Wi-Fi不穩(wěn)定及傳統(tǒng)硬件MCU的限制，將互動往返時延降低至40ms。本項目通過5G大帶寬通道承載4K超清互動畫面，實現(xiàn)三大校區(qū)的同學(xué)們共同上課、實時交流，老師借助5G+AR教學(xué)設(shè)備，將生物課中的細(xì)胞分裂過程直觀、立體地展現(xiàn)給同學(xué)們。

該方案基于5G打造1+M+N（一個主課堂，M個互動課堂，N個聽課課堂）4K遠(yuǎn)程互動教學(xué)。主講課室實時直播，采集超高清視頻和高品質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)，互動課堂實現(xiàn)超清、無感知延時、隨堂互動學(xué)習(xí)，聽課課堂可通過PC、Pad和手機等終端接入，實時參與聽課學(xué)習(xí)。

4K高清攝像頭通過5G網(wǎng)絡(luò)將視頻流推流到MEC系統(tǒng)，軟件MCU部署在邊緣云側(cè)，完成4K高清視頻的編解碼和轉(zhuǎn)發(fā)，降低網(wǎng)絡(luò)時延，節(jié)省出口網(wǎng)絡(luò)帶寬；部署在教室內(nèi)的4K攝像頭和教學(xué)終端完成超高清視頻的采集和處理。同時，其他如聲音、課件的傳輸隨視頻流一起同步傳輸，實現(xiàn)多校區(qū)的4K低時延實時遠(yuǎn)程互動學(xué)習(xí)，見圖1。

圖1 ?遠(yuǎn)程互動教學(xué)平臺網(wǎng)絡(luò)部署

該項目利用云計算軟件MCU，突破傳統(tǒng)硬件MCU限制，畫面清晰度為4K?30fps，互動往返時延從2s降至40ms，同時支持多路并發(fā)，直播場景MCU支持千路視頻并發(fā)。

5G+虛擬現(xiàn)實沉浸式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實教育的優(yōu)勢，在于不可及、高危險性、造價高的教學(xué)場景。廣東實驗中學(xué)高中部和越秀校區(qū)師生的200臺平板電腦，同時接入高帶寬、低時延的5G網(wǎng)絡(luò)，通過虛擬現(xiàn)實教育平臺下沉到邊緣云渲染云化，進(jìn)行實時的動物解剖、消防演習(xí)等VR教學(xué)，讓同學(xué)們感受到直觀、立體、真實的影像和教學(xué)內(nèi)容，大大提高了學(xué)習(xí)興趣,見圖2。

圖2 ?廣東實驗中學(xué)互動教學(xué)實景

5G+虛擬現(xiàn)實教育平臺將VR在云端進(jìn)行渲染，將校內(nèi)多種虛擬現(xiàn)實教學(xué)終端接入5G網(wǎng)絡(luò)。本地虛擬現(xiàn)實教學(xué)終端采用輕量化無線終端，由云端應(yīng)用服務(wù)器承擔(dān)圖形渲染和計算，見圖3。

圖3 ?5G+虛擬現(xiàn)實沉浸式教學(xué)方案架構(gòu)

通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸和MEC邊緣云承載渲染業(yè)務(wù)，實現(xiàn)VR課堂教學(xué)內(nèi)容快速獲取，無需本地提前下載，即可實時進(jìn)行VR教學(xué)及學(xué)習(xí)；實現(xiàn)能力集中化部署，資源高效利用；分布式部署的資源平臺、用戶/終端管理平臺。

5G+虛擬現(xiàn)實教育平臺采用輕量化終端，其中包括虛擬現(xiàn)實教學(xué)一體機、虛擬現(xiàn)實教學(xué)VR眼鏡、虛擬現(xiàn)實教學(xué)體驗角、便攜式虛擬現(xiàn)實教育終端等產(chǎn)品。

該方案有四大優(yōu)勢：一是平臺化，打造統(tǒng)一的VR云平臺，包括內(nèi)容平臺和云渲染平臺；二是完善內(nèi)容管理，提供內(nèi)容開發(fā)、內(nèi)容編輯、內(nèi)容上傳、內(nèi)容評級等一站式內(nèi)容生命周期管理；三是輕量化，VR終端輕量化；四是無線化，將傳統(tǒng)的一體式VR終端中CPU、GPU和存儲單元等上云，減輕設(shè)備重量，降低價格，帶來更優(yōu)質(zhì)的體驗。

5G+智能校園管理

智能校園管理系統(tǒng)利用感知技術(shù)與智能裝備對校園的方方面面進(jìn)行感知識別，通過5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸互聯(lián)，利用網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、低延遲、可伸縮性、安全性和移動性的技術(shù)特點，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、處理后，自動監(jiān)測、分析校園內(nèi)的人或物，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的信息交互和無縫連接，有效解決校園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中所需的低成本、低功耗、廣覆蓋、高容量的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，打造一個節(jié)能、安全、便捷的校園環(huán)境。

平臺運行情況是通過前端攝像頭完成高清人臉抓拍和高清視頻采集，通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸基站邊緣的MEC或本地分流服務(wù)器流量的分析和預(yù)處理，將高清視頻和圖片信息轉(zhuǎn)發(fā)至校園內(nèi)網(wǎng)，見圖4。

圖4 ?5G+智能校園管理方案架構(gòu)

應(yīng)用場景

校園出入的人臉識別、訪客管理；宿舍的人臉識別、作息管理訪客管理、緊急門禁一鍵開啟；校園防控的集中監(jiān)控、分布部署、預(yù)警智能聯(lián)動、行為軌跡分析；校車安全管理，含司機行為分析，見圖5。

圖5 ?5G+智能校園管理平臺

部署方案

通過5G CPE或其他5G智能終端，將校園內(nèi)的所有終端連接起來，經(jīng)過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸，接入本地MEC部署的統(tǒng)一管理平臺，所有數(shù)據(jù)本地處理，安全可靠，時延降低，實現(xiàn)校園環(huán)境智能化。

方案優(yōu)勢

設(shè)備移動性強，可根據(jù)需要靈活變動位置，無需重新調(diào)試；安全性高，不易受到網(wǎng)絡(luò)病毒的干擾影響；低延遲，數(shù)據(jù)傳輸速度快，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定及時。

積極探索更多智能教育應(yīng)用

目前中國聯(lián)通還在探索更多智能教育應(yīng)用，如全息遠(yuǎn)程互動教學(xué)、更生動的XR課堂、AI教育教學(xué)測評等。通過5G的瘦終端+寬管道+邊緣云的應(yīng)用，為K12的中小學(xué)校開創(chuàng)了一條新的智能教育新路。

2019年3月29日，中國聯(lián)通聯(lián)合廣東實驗中學(xué)舉行了“5G·我即校園”教育應(yīng)用落地發(fā)布會暨戰(zhàn)略簽約儀式，全國首發(fā)5G+智能教育落地應(yīng)用。一場遠(yuǎn)程教學(xué)在廣東實驗中學(xué)三大主校區(qū)之間展開。基于5G超大帶寬、低時延的網(wǎng)絡(luò)方案和技術(shù)保障，首次展示了5G+互動教學(xué)系統(tǒng)和5G+AR/VR教學(xué)應(yīng)用。發(fā)布會得到8家主流媒體報道，獲得30萬次公眾號點擊量，吸引3000人次參觀，獲得了很好的示范效應(yīng)。通過整合教育資源生態(tài)圈，以5G網(wǎng)絡(luò)加智慧教育應(yīng)用，讓跨校區(qū)、跨學(xué)校、跨地域共享優(yōu)質(zhì)教育資源成為現(xiàn)實！

來源；通信世界