广东联通5G+教育行业解决方案v1.0.docx

《广东联通5G+教育行业解决方案v1.0.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广东联通5G+教育行业解决方案v1.0.docx（48页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、广东联通5G+教育行业解决方案(vl.O)5Gn让卡来生长中国联通广东省分公司2019年11月1 概述11.1. 方案背景/行业背景11.2. 需求分析/痛点分析11.3. 5G网络简介21.3.1 5G典型应用场景31.3.2 5G网络关键技术简介51.4.5G网络与教育行业应用错误!未定义书签。2整体方案设计92.1. 总体方案92.2. 5G+4K远程互动教学112.2.1. 系统架构112.2.2. 主要应用场景122.2.3. 网络方案142.3. 5G+VR/AR沉浸式教学172.3.1. 系统架构172.3.2. 主要应用场景182.3.3. 网络方案192.3.4. 网络要求2

2、02.3.5. 教育VR终端202.4. 5G+智能校园管理232.4.1. 系统架构232.4.2. 主要应用场景242.4.3. 网络要求292.4.4. 方案优势292. 5.5G+虚拟现实心理健康测评302.6. 其他教育行业应用312.7. 其他终端产品介绍312.7.1. 关于5G基带芯片与5G模组312.7.2. 5GCPE332.7.3. 中国联通“先锋者1号”342.7.4. 5G手机353成功案例383.1.广东实验中学5G+智能教育发布383. 2.华中师范大学第一附属中学5G+全息远程互动公开课383. 3.教育部中国慕课大会5G4K远程互动教学系统393.6. 浙江师

3、范大学5G+全息远程互动公开课3935华南师范大学5G+全息远程互动公开课404 商业合作模式414.1. 产业链合作伙伴关系414.2. 商业合作模式415 服务支撑联系方式425Gnum三三1概述1.l,行业背景中共中央、国务院中国教育现代化2035：加快信息化时代教育变革。建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合教育部教育信息化2.0行动计划：以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智能教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构,适应5G网络技

4、术发展,服务全时域、全空域、全受众的智能学习新要求，以增强知识传授、能力培养和素质提升的效率和效果为重点国务院新一代人工智能发展规划，提出要围绕教育、医疗、养老等迫切民生需求，加快人工智能创新应用，为公众提供个性化、多元高品质服务。广东省政府广东省加快5G产业发展行动计划（2019-2022年）：5G+智能教育。实施基于5G网络的数字化校园扩容提速工程，依托5G网络技术实现基于高清视讯的远程协同教育教学与在线资源共享，开展5G+增强现实/虚拟现实沉浸式教学和基于人工智能的教育教学评测与管理；探索建设基于5G网络的教育实时监管与服务体系，提升教育管理与服务水平。2022年底前，全省5G+智能教育

5、示范项目达到4个。（省教育厅会省工业和信息化厅、科技厅、各地级以上市政府负责）。广东省教育厅一广东省中小学智慧校园建设指南（试行），明确了智慧校园建设和应用的内涵、目标、原则、任务、参考标准等。智慧教育示范工程是国家和省教育信息化发展“十三五”重点工程之一，省教育厅将启动“基础教育信息化中心学校”建设，指南的出台为其提供了重要的依据和参考，强调要建设移动物联的校园网。12需求分析信息技术的发展，使得教育事业也取得了重大的发展和突破。习近平总书记在十九大报告中提出：必须把教育事业放在优先位置，深化教育改革，加快教育现代化。教育信息化是衡量一个国家和地区教育发展水平的重要标志，而智慧教5Gnum三

6、三育是教育信息化的发展趋势，随着5G的快速发展，如何结合5G新技术和传统教育，构建智慧教育体系结构，是非常迫切需要的。行业趋势：随着信息技术的日益进步，信息技术将在我国教育领域得到更广泛的应用。以互联网、云计算、大数据、物联网、人工智能等为代表的信息技术在教育领域的应用越来越广泛。MOOC.混合式学习、翻转课堂等都已经得到了广泛应用，智能教学系统（ITS）、智能决策支持系统、智能计算机辅助教学（CAl）系统也迅速发展，物联网已在课堂教学、课外学习和教育管理等方面取得应用。教育开始走向智能化、自动化和数字化。学校需求：随着社会需要的变化和信息技术的广泛应用，学校的办学模式开始进入追求个性的时代。

7、如在教育基本普及情况下，人们更加期望选择符合学生特点的个性化学校，要求学校向更加个性化的方向发展；随着学生的培养更加个性化，学校的组织模式更加弹性灵活，学校将根据学生的个性化学习需要采用更加个性化的教学和活动安排。学生需求：目前普遍K12教育对学生存在缺乏创造能力教育，能力培养教育、缺乏个性化培养等问题；学生越来越趋向于具有创造力、个性化能力培养的教育需求；偏远区域学生更是教师资源、教学资源、网络资源紧缺，学生急需开放性、沉浸式、灵活性强的教学手段和方法。教育与无线通信跨界融合的趋势从教育信息化行业政策、教育信息化需求、教育终端通信能力、无线技术等方面看也初步成熟。未来，我们希望通过智慧教育+

8、5G的持续创新，促进教育信息化建设，切实服务于教育业务，最终辅助智慧教育走向智能化、感知化、泛在化的教育新模式的步伐。1.3. 5G网络简介5G网络是第五代移动通信网络。5G被认为将加速第四次工业革命，是打通各行业进入数字化革命的良机，5G已经成为中国国家战略，也是未来10年信息产业发展的基础战略。截至2018年11月，全球已有182个运营商在78个国家进行了5G试验、部署和投资。我国工信部在2019年6月6日向中国联通、中国电信、中国移动、中国广电发放5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。5G网络寄托了整个移动互联网产业链未来的希望，可以深度赋能教育行业，满足执法教育的诸多需求。1.3.1

9、 5G典型应用场景ITU-R（国际电信联盟无线电通信局）确定未来的5G具有以下三大主要的应用场景：（1）增强型移动宽带：这些5G应用场景包括诸如高清晰度移动视频、虚拟现实、增强现实与触觉互联网等较高速/高速数据数据服务等的增强型移动宽带应用（即可运行于体育场馆等用户高度密集分布的区域，还可以进行泛在的覆盖）。（2）超高可靠与低延迟的通信：这类5G应用场景则包括面向垂直行业/工业/医疗/交通自动化的超高可靠通信、各类低延迟敏感型通信应用，比如移动健康、车辆到车辆通信等；（3）大规模机器类通信：面向大规模mMTC（MassiveMachineTypeCommunication,机器类通信，如智能城

10、市（水电煤抄表）、智能家居等设备连接应用。增强移动带宽（eMBB）海量机器类通信超高可靠低时延通信图1-1ITU定义的三大应用场景5G要求的指标如上图所示，5G网络的最大下行峰值速率为20Gbps,最大上行峰值速率为IOGbPs,对应的下行峰值频谱效率为30bpsHz,上行峰值频谱效率为15bps/Hz；在eMBB密集城区场景下，下行用户体验速率需至少达到100Mbps,上行需要至少达到50Mbps；要求空口用户面时延减小到1ms,理想的控制面时延减少到IOms；同时支持的连接数相比4G要提升10倍以上，达到每平方公里是100万的连接数要求；同时每bit成本效率要提升100倍以上，每bit成本

11、大大降低，从而促使网络的CAPEX和OPEX下降。技术指标4G5G峰值速率IGbps20Gbps时延空口IOms空口Ims连接数密度10万/km?100万/媪移动性350Kmh500kmh能效1倍100倍提升用户体验速率IOMbps100M-IGbps频谱效率1倍3-5倍提升流量密度0.IMbps/m210Mbpsm2表IT4G与5G的八大指标对比相比4G网络，5G网络数据流量密度提升100倍，设备连接数目提升10倍，用户体验速率提升IOlOO倍，空口时延降低10倍，可以为无线网络用户提供1-20Gbps的极速体验速率、毫秒级的超低端到端时延以及每平方公里一百万的连接数密度与数十TbPS的流量

12、密度。5G网络具有大带宽、低时延、海量连接等特点，使人与人之间通信，开始转向人与物的通信，直至机器与机器之间的通信，从而为社会经济、生活带来革命性的影响。第五代移动通信网络是否能很好地支撑各类应用场景，取决于从低频（频点在500MHZ左右）到高频（频点高于60GHz）的各个物理工作频段的物理特性（无线射频传播特性）：低频段具有优秀的无线传播特性、网络覆盖广，既可支撑宏蜂窝建设，也可支撑小基站部署；高频段的无线传播特性相对低频段较差，但是有较多可用的且连续的无线频谱资源（尤其是在毫米波频段），可支持提供更宽的物理信道。1.3.2 5G网络关键技术简介5G网络关键技术包括了边缘计算、网络切片、Ma

13、SSiVe晅第）、毫米波/高频通信等：边缘计算（MUIti-ACCeSSEdgeComputing,简称MEC）：通过将存储与计算资源下沉到网络边缘节点，为本地化、低时延和高带宽业务（如车联网、4K视频等）提供优化的服务运行环境，降低时延并节省传输资源。同时可提供相应的计费服务、感知用户的移动，并且可以通过虚拟机迁移技术实现内嵌应用在不同位置间的迁移。简而言之，MEC可实现本地化泄流与云服务提供。图1-35G关键技术之边缘云示意图目前全省已完成广州、深圳、佛山、湛江、珠海等10个边缘云节点布局，并已完成自动驾驶、智慧园区、智慧工业等10多个应用部署测试验证。未来可根据各行业的需求，规划设计和承

14、载各种行业信息化应用。图1-4MEC应用部署进展网络切片：5G网络切片基于SDN/NFV技术实现“一张物理网络承载千百个行业”的伟大目标，并结合大数据、人工智能、能力开放平台，灵活定制端到端网络特性满足垂直行业差异化业务需求，提供给第三方服务快速上线的可能性。3s涧国1U速1图1-55G关键技术之网络切片示意图 毫米波/高频技术：载波带宽可达400MHz800MHz,无线传输速率可达IOGbps以上；：毫米波波束窄，方向性好，有极高的空间分辨力；毫米波元器件的尺寸要小得多，相对于sub6G设备，毫米设备更容易小型化；：子载波间隔（如60KHZ和120KHZ）较大,单SLOT周期是低频SUb-6

15、G的1/4,空口时延降低。 MassiveMIMO：基站侧利用大规模天线阵列（阵子数高达128或以上）形成多发多收的系统，可形成更窄波束，基于波束赋形和MU-MIMO,提高频谱效率，降低干扰提升信噪比。图1-65G关键技术之MaSSiVeMIMo示意图 SDN/NFV：NFV是指NetWOrkFunctionsVirtUaliZatiOn（网络功能虚拟化），SDN是指SoftWareDefineNetwork（软件定义网络）。NFV将传统的CT（通信技术）业务部署到云平台，将传统设备软硬合一的烟囱式结构实现软硬件解耦合，NFv负责网元的虚拟化，而SDN负责网络本身的虚拟化，实现网络控制平面与数

16、据转发平面的分离。图1-75G关键技术之SDN/NFV示意图1.4. 5G使能新技术，催生全新的智能教育应用随着互联网的发展，云计算、大数据、人工智能(Al)的逐步应用，教育逐步从传统教育向智慧教育变革，开启了教育信息化新时代。智慧教育在全面关注“物、人、教、育”的基础上，借助互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术打造智能化、感知化、泛在化的教育新模式，通过个性化、精细化、沉浸式学习教学，提高课堂教学效果，增强学生学习兴趣，提升学习效率。5G通过提供人人通信、人机通信和机器之间通信的多种方式，支持移动因特网和物联网的多种应用场景。同时，5G网络通过提供多样化业务需求和业务特征

17、的能力，适应不同应用场景的灵活性和多样化的业务需求，如超宽带、超低时延、海量连接、超高可靠性等。借助5G网络超宽带、超低时延、海量连接、超高可靠性的特性，受益于4K/8K高清、XR虚拟与增强现实技术、人工智能等新技术的引入，智慧教育将在教学效果、教学智能、教学创新和教学网络覆盖等方面得到极大的提升，实现沉浸式学习体验、丰富灵活的教学方法、高速快捷的用户组网与接入。网的片智隹国互动课堂智能故育应用四全息课堂回智誉课堂嚼VR课堂利帆S堂虚拟现实科学研究虑拟彷育职亚教育虚期仿直创客课空沉溺式教学HgggeBsg想能源管理遏环境题其他应用农业植保图85G使能新技术，催生全新的智能教育应用2整体方案设计

18、2.1.总体方案智慧教育+5G应用服务有助于教育行业改革，人工智能、虚拟现实、全息互动教学的应用、物联网校园管理流程的优化等可以提升教育资源的协作，助力教育智能化发展。1）5G+4K远程互动教学：远程教学是相对于一个教室内面对面教学的另一种形式，它让老师和学生即使身处在不同空间，仍能进行教学与学习活动，用来解决教育受到地域限制的问题。远程同步互动教室就是在两个或多个智慧教室加上视频会议系统，以视频会议系统传递教师和学生的影像与声音（也就是人流）,搭配智慧教室互动教学系统传递教学与学习数据（也就是数据流）,使分处不同地方的学生能获得相等的学习经验与效果。4K虽已问世多年，众多视频会议厂商近年来也

19、不断向市场推出4K产品，但距完全普及还有距离，主要原因在于4K受制于带宽、片源、设备价格。目前市面默认高清为1080P,与4K支持的分辨率还有很大差距，而5G的出现，为4K的普及创造了条件。在5G网络条件下，带宽得到极大提升，5G4K将会带来众多的行业创新，尤其是在教育领域，将会带来颠覆性的变革。目前，现有的远程互动教学课堂，由于终端受限，运算能力不强，编解码所需的时间较大，且摄像设备清晰度不够，导致直播教学效果差，时延高，互动性低；第二，现有的直播教学都是基于中心云的转发的方式进行传输，由于带宽成本较大，且公有云部署集中，为保证基本的使用要求，均通过压缩视频流码率来进行传输，目前已知的是2M

20、、4M等低码率传输，严重影响远端教学质量。而5G的大带宽、低时延以及边缘云MEC等技术正好可以决绝以上存在的问题，通过5G的高速率将本地视频采集直接送往边缘云进行计算编解码，实现4K高清、实时互动教学。2） 5G+VR/AR沉浸式教学：虚拟现实（VirtualReality,以下简称VR）,是指综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，模拟生成的一个可交互的三维环境。该环境可向用户提供关于视觉、听觉、触觉等多感官沉浸式的模拟，让用户产生身临其境的体验。从技术的角度来说，虚拟现实系统具有下面三个基本特征：即三个Iimmersion-interaction-imagination（沉浸性一

21、交互性一想象性），它强调了在虚拟系统中的人的主导作用。当前学校的教学方式多以书本授课为准，加以视频、模型等进行课堂互动教学，且多媒体教室采用的组网方式，基本上是以光纤或者网线为传输介质的有线宽带网络。相对于目前的4G蜂窝网络而言，虽然速度上稍为占优，但是布线复杂，教室改造较大，成本较高；其次，由于组网方式为宽带网络，导致老师与学生使用的终端基本上被限制为不移动的电脑终端，可操作性不强，互动性较低；再者，一些课程抽象性强，实体模型成本高且难以制作，电脑终端基本上只能以平面图的方式进行教学展示，使得课程比较枯燥，无法提高学生进一步学习的兴趣及想象力。因此使用5G+MEC网络组网方式，布线简单，终端

22、可随时接入，契合VR/AR沉浸式教学需求，内容下沉及渲染云化确保超大内容分发及低时延互动。3） 5G+智能校园管理：作为智能教育的基础，提供宽带校园、平安校园和智能校园环境，保证智能教育的顺利运行和极致体验。目前学校的管理系统,如门禁管理、停车管理系统、考勤系统、宿舍、校园卡、园区监控等管理系统，基本是独立分开的系统，且覆盖面广，而传统的技术是基于公共非授权频段，干扰大、连接数量受限，厂区布线困难，没有统一平台管理，使得管理困难，无法联动。因此通过5G大连接和大带宽的特点，可全面覆盖整个校园园区，将所有设备连接到一个平台，实现统5Gnum三三一管理、智能化分析。4） 5G+虚拟现实心理健康测评

23、著名医学杂志柳叶刀研究指出，我国1.73亿人有心理与精神类问题，但社会耻病避医严重，而且医护人员严重紧缺，平均8.3万人才有一名精神疾病医生，导致患病人群中有91%（约1.58亿人）从未接受过专业诊治。在校学生正处于身心快速发展阶段，在巨大的学习和生活压力下，容易出现心理问题。全球20%的青少年和儿童正罹患某种精神疾病（NeWEnglandJournalofMedicine,2014）,让人痛心的社会意外事件频频发生。5G+智能VR心理健康测评系统，主要运用于心理与精神类疾病的检测、筛查领域，系统突破了“沉浸式VR问诊+柔性传感多模态生理数据采集十大数据Al模型”等心理（精神）状态智能评估关键

24、技术，将规范、专业的心理（精神）疾病检测、诊疗融入人工智能系统，可广泛应用于社会各人群心理健康的评估与监测。2.2.5G+4K远程互动教学远程互动教学是指通过高清视音频通讯与多媒体协作，实现师生实时交流,为学习者提供身临其境的课堂体验效果和随时随地的远程学习服务，支持并满足各种网络条件下的教学、培训、研讨、会议、考试等业务。借助5GeMBB增强移动宽带和URLLC超可靠低时延通讯的支撑，受益于4K/8K超高清视频、xR虚拟与增强现实技术、人工智能等新技术的引入，新一代远程互动教学将在教学体验和教学效果上获得颠覆性的改观和提升，实现超清视频的沉浸式互动学习、AR虚拟课堂、远程AR实验与协作、全景

25、课堂录播与直播、智慧教室等创新应用，并通过高速快捷的用户组网与接入，实现灵活的移动学习和广阔的地域覆盖。同时，借助5G网络切片技术、边缘计算、云计算和大数据的应用，新一代的云教育资源与管理平台将支持远程互动教学实现多种教学体系资源共享，富媒体互动、多媒体智慧教室与在线教学、移动教学紧密结合，有效延伸，形成集中管理、统一维护、互联互通、灵活智能、共享开放的应用模式。2.2.1. 系统架构远程互动教学体系架构如下图所示，包括了教室和终端、传输与接入网络、媒体支撑、远程教育云平台以及在上述基础上实现的各类互动远程教学业务。其中值得特别关注的是在5G网络支持下，超清视频、xR、人工智能三大新技术对传统

26、远程互动教学带来的体验提升和应用创新。本篇章将主要聚焦在与5G关联最紧密的以高清/超高清视音频多点通讯为主要形式的远程互动教学。图2-1远程互动教学体系架构2.2.2. 主要应用场景远程互动教学的主要应用领域： 普通教育K12基础教育，高等教育：专递课堂、名师课堂、名校网络课堂等 专业教育远程党教、扶贫教育、职业认证培训、教师培训 社会教育素质教育、开放大学、成人教育 企业企业培训、岗位认证、技术讲座、研讨会主典型应用场景：互动课堂实时双向音视频互动教学，支持数据与内容的多媒体交互。名师讲堂通过互动课堂与录播系统的结合，支持大并发的在线互动学习。5Gnumastt 在线学习通过互联网进行学习，

27、包括微课、MOOC翻转课堂等多种创新的学习模式 全景课堂互动教学引入全景视频，全景摄像头可架设在主讲教室，通过5G网络覆盖。可通过大屏、VR一体机观看全景直播，VR一体机视角投屏到大电视。 AR/VR虚拟实验应用3D、AR、VR,全息等现代化计算机图形图像技术，建设虚拟交互体验实验室。 远程教师评测对教师进行评测可通过5G+远程互动的方式进行，评测教师通过5G网络远程观看老师授课。 全息互动课堂：全息互动课堂是以全息互动投影为主要演讲手段开发的创新型实验教室，采用先进的全息投影技术和人工智能技术，针对校园信息化建设与教育、教学管理智慧化需求，打造的整体解决方案。全面覆盖教育领域，通过将文字、图

28、形、图像、声音等集合在一起，采用生动活泼的声像显示结合教育管理平台，丰富了教学手段和管理手段，扩充了教学管理资源，对提高课堂教学效果和教学质量有巨大的推动作用。应用场景示例： 互动教学教室功能：多点远程互动教学，教学场景自动跟踪，识别和切换。主讲教室画面能够自动在教室全景、教师特写、板书特写、学生特别、学生全景、电脑课件之间切换。图2-2互动教学教室场景2.2.3. 远程互动教学网络方案远程互动教学网络，由高清摄像头通过5G网络将视频流推到MEC系统，MCU完成4K高清视频的编解码和转发，部署在边缘云侧，降低网络时延，节省出口网络带宽；部署在教室内的4K摄像头和教学终端完成超高清视频的采集和处

29、理，同时，其他如声音，课件的传输随视频流一起同步传输，实现多校区的低时延实时远程互动学习。4K可以分为三个等级：入门级4K、运营级4K、极致4Ko不同等级的4K对画面帧率、抽样比、压缩比、网络传输带宽等都有不同要求。要求越高，体验到的色彩丰富性、画面生动性就越好。目前,运营级4K被认为是当前商用部署较合适的选择。目前市场上可以做到的码率区间为4-40MbPS,与各厂家对源码的压缩比有关,压缩比的高低会影响视频的质量。按照中国标准协会定义，入门级4K直播所需平均带宽为25-30Mbps,运营级4K为32.5-45.5Mbps,极致4K为5271.5Mbps,8K更是高达I04130Mbps0其带

30、宽需求已经超出了现有4G甚至Wi-Fi的能力，亟需5G的支持。而4K超高清视频对于承载网端到端的要求为：端到端带宽大于50Mbps,往返时延（RTT）小于20ms。因此，5G网络对于4K甚至8K超高清视频有着良好的承载能力。图2-3远程互动教学平台网络部署示意图远程互动教学网络，承载高清视音频的实时交互，根据业务部署的层级、区域、内容需求、行业需求、专业需求等因素，对承载网络具有不用的要求。1.对基础网络的整体要求： 带宽：1080p普通高清：IMbPS+IMbps保障带宽（视频+内容双路码流）5G4K超清：IOMbPS+10MbPS保障带宽（视频+内容双路4k码流 端到端时延：小于200ms

31、 时延抖动：小于50ms 丢包率：低于1%（引入网络容错机制后FHD4K平面8a*VR 8KHHVR 8Ktt2.视频对网络的要求：分辨厚Il(FPS)eiS(bit)，困传方式总码军（Mbp$）1920x108030/608H.264HPN/A10-203840x21606010H.265N/A50-1007680x43209010H.265N/A100150Sphr90-1307680x38409010H.265FOV30-507680x384012010H.266N/A200800表2-1视频对网络的要求2.2.4. 全息互动教学网络方案5G全息远程互动系统整体包含两个重要组成部分，全息

32、图像采集点和全息展示端。其中，图像采集点是以绿幕摄影棚的形式，将人、物的原相进行采集，并通过联通高带宽的5G网络传送到全息展示端。而全息展示端是将采集端采集到的人、物的原相通过全息的方式展现出来，给观众如见实体的逼真感官体验。5G全息远程互动系统，整体承载于中国联通的5G网络之上。此外，如果是在大型的发布会使用全息互动系统，可以另外部署一条固定电路作为备份链路。5G全息远程互动系统网络拓扑如下图所示：图2-4全息远程互动系统网络拓扑图采集端主要设备包括全息广播服务器、绿幕摄影棚、4K摄像机、配套灯光、音响设备等。全息展示端包括全息投影服务器、全息投影仪、LED屏幕、全息投影幕布、配套灯光、音响

33、设备等。应用：支持多应用场景，包括教室内的教学场景、大型发布会的宣讲场景、多方远程会议的全息展示场景以及在展会展台上的全息展5Gnum三三示场景。平台：全息平台的主要功能包括导播系统、录像系统、互动系统、备份系统和流媒体库。网络：中国联通5G网络的大带宽、低时延可保证上层应用的高质量使用体验。另外中国联通的云网一体化资源、计算资源和存储资源可支撑整个系统的高效运转。全息服务器：全息服务器分为投影服务器和广播服务器，投影服务器在展示现场，用于全息影像的投影。广播服务器在全息图像采集端，用于全息影像的采集及发送。全息硬件：在全息投影端的主要硬件包括全息投影仪、全息LED屏和全息薄膜；在全息采集端的

34、主要硬件包括绿幕摄影棚和超清摄像机。2.3.5G+VR/AR沉浸式教学1、 3.1.系统架构在教育场景，虚拟现实技术可通过自然的交互方式，将抽象的学习内容可视化、形象化，为学生提供传统教材无法实现的沉浸式学习体验，提升学生获取知识主动性，实现更高的知识保留度。根据不同的学科，虚拟现实发挥着不同的作用，主要有立体物体的展示,立体空间的展示,展品的介绍,虚拟空间的营造与构建,虚拟场景的构造等方面的应用。在远程教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验和课程无法进行。利用虚拟现实技术,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实

35、验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。图2-5虚拟现实沉浸式教学系统架构2、 3.2.主要应用场景1、虚拟现实+课堂教学在教育场景，虚拟现实技术可通过自然的交互方式，将抽象的学习内容可视化、形象化，为学生提供传统教材无法实现的沉浸式学习体验，提升学生获取知识主动性，实现更高的知识保留度。根据不同的学科，虚拟现实发挥着不同的作用，主要有立体物体的展示,立体空间的展示,展品的介绍,虚拟空间的营造与构建,虚拟场景的构造等方面的应用。2、虚拟现实+科学实验一般学校现有的条件下,有许多实验是根本不可能做的,如核反应实验,还有些实验是不能让学生做的,如涉及到放射性物质或有毒物质的部分。利用

36、虚拟现实技术,可以有效地解决实验条件与实验效果之间的矛盾。在教学中,许多昂贵的实验、培训器材，由于受价格的限制而无法普及。如果利用虚拟现实技术,在多媒体计算机上建立虚拟实验室，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器,操作结果可以通过仪表显示身体的感受反馈给学生,来判断操作是否正确。这种实验既不消耗器材,也不受场地等外界条件限制,可重复操作,直至得出满意结果。VR实验室的一大优点还在于其绝对的安全性,不会因操作失误而造成人身事故。3、 虚拟现实+远程教学在远程教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而5Gnum三三tt使一些应该开设的教学实验和课程无法进行。

37、利用虚拟现实技术,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。4、 虚拟现实+科技研究科技研究与实验观测注重让用户观察到更多更精确的有效数据以供后续分析或使用。因此,这种应用重在以高度拟真的方式,将一些难以观测的现象放到虚拟世界中，让用户以更为舒适便捷的视角或时间测度进行观测，相应地也要由系统给出真实实验中应当观测到的数据。利用VR系统重建某次天体碰撞的场面及数据分析，这种应用对硬件设备的要求不高,主要还是对计算机系统的运算能力有较高要求。5、虚拟现实+仿真校园教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，闸

38、明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，己由浅至深有三个应用层面,分别适应学校不同程度的需求： 简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。 基于教学、教务、校园生活,功能相对完整的三维可视化虚拟校园。 以学员为中心,加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台2.3.3. 网络方案平台介绍：5G+虚拟现实教育平台，VR云端渲染，将校内多种虚拟现实教学终端接入5G网络。本地虚拟现实教学终端采用轻量化无线终端，由云端应用服务器承担图形渲染和计算能力。网络部署：通过部署5G基站和室分的方式，实现校内5G信号全覆盖；通过5G网络传输和MEC边缘云承载渲染业

39、务，实现VR课堂教学内容快速获取，无需本地或提前下载，实时进行VR教学及学习；实现能力集中化部署，资源高效利用；分布式部署的资源平台、用户/终端管理平台。轻量化终端部署方案：虚拟现实教学一体机、虚拟现实教学VR眼镜、虚拟现实教学体验角2.3.4. 网络要求1、影响VR教育体验的关键因素VR体验具有3个显著的特征，分别是沉浸感(IlnmerSion)、交互性(InteraCtion)和意象性(Imagination),其主要优势也是这三个特征体现的。与其相对应,VR教育的体验评价也主要有三个因素:真实感、交互感和愉悦感。图2-5VR体验的3个显著特征2、VR教育的网络要求VR教育良好体验需要比较

40、大的带宽，4K全景视频大概需要25MbPS的带宽，8K全景视频大概需要100MbPS的带宽。为了提高VR教育体验，VR全景视频逐步提升至8K,按照8K全景视频的带宽需求来计算。另外需要考虑一个学校/班级的VR终端数，班级人数为50人,那么可能会拥有50个VR终端，将会有更大的带宽需求。VR教育的良好体验对网络时延的要求也比较高。一般在行业上认可的虚拟现实交互时延应在30ms左右，如果超过这个数值，将会给使用者带来眩晕感和迟滞感。因此,网络传输延迟、云端渲染时间、逻辑运算时间的总和应不超过30msO由于云端渲染时间和逻辑运算时间相对比较固定，可优化空间有限，因此网络传输延迟应不超过15ms。目前

41、的VR教育还处于发展早期阶段，伴随着5G商用的逐步落地，未来1-2年VR教育会有较大体验提升，包括更高的分辨率、更高的帧率、更大的视场角等。2.3.5. 教育VR终端教育VR终端主要包括：虚拟现实教学一体机、虚拟现实教学VR研究、虚拟现实教学体验、HOLOB()()K便携式虚拟现实教育桌面终端、幼儿阅读互动产品等。勒现实羲掌T机飘现实放掌VR/集幼儿阅读虚拟 现实产Ift图2-7主要教育VR终端其中联通自主研发的轻量化终端包括：holobook便携式虚拟现实教育桌面终端、幼儿阅读互动产品。便携式虚拟现实教育桌面终端便携式虚拟现实教育桌面终端采用27寸双屏笔记本式设计，集成度高，由双屏一体主机、

42、3D魔卡和全息空间笔构成立体化、强交互、易用型、深度感知的虚拟现实教学环境，具有轻便灵活，交互自然、全息显示等特点。采用电磁电容综合交互屏，支持电磁MARKER交互，全息空间笔交互和多点触控交互三种交互方式。上下双屏，带来二三维联动的全新体验和丰富信息展示。裸眼3D屏 光学动捕3D魔卡综合感应屏 全息空间第图2-8便携式虚拟现实教育桌面终端外观上屏全息立体显示，下屏marker自然交互，支持2D/3D模式自由切换。全息空间笔，同时支持感应屏2048级压感书写和三维空间操作。3D魔卡，支持基于魔卡移动、旋转、按压及确认操作的双屏二三维交互。支持多点触控，十点手指触觉交互。笔记本式开合设计，一体化

43、灵活便携，免安装，易使用。幼儿阅读互动产品图2-9幼儿阅读互动产品示例桌面式增强现实交互一体机采用深度传感和投影一体化设计，将虚拟场景与实际环境结合，让传统扁平化的知识变成可视、可感、可互动的立体场景。从而打造沉浸式、强交互性、游戏化的增强现实教学环境。具有虚实结合、实时交互、三维注册的特点。支持任意平面点击、立体投影互动、空中手势识别、图像识别等交互方式，带来全新的交互体验。互动教学的内容包括积木互动、绘本阅读、STEAM实体编程等。主要产品特性：平面点击：将任意平面转换为可点击、滑动的互动平面，且支持多人多手多指同时操作。5Gnum三三空中手势：识别手部21关节点信息，从而支持多种空中动、

44、静态手势运用。图像识别：支持各种自定义图像识别，满足多种使用场景。实物交互&立体投影：支持识别三维实物并对其精准投影，从而达到裸眼3D和实时互动的效果。245G+智能校园管理智能校园管理系统是以互联网、物联网、机械自动化、计算机、多媒体、网络、智能化建筑等多种先进技术融合后，利用感知技术与智能装备对校园的方方面面进行感知识别,通过互联网、移动通信网等网络的传输互联,经过数据采集、处理后，自动控制、调整、监测、分析校园内的人或物，实现人与人、人与物、物与物信息交互和无缝链接，改进校园管理质量和高效推动教育、科研模式创新,达到对高效工作以及校园物理环境的实时控制、精确管理和科学决策的目的智能化信息

45、管理系统。校园智能管理通过5G通讯技术的应用，利用其网络的可靠性、低延迟、可伸缩性、安全性和移动性的技术特点，有效解决校园物联网应用中所需的低成本、低功耗、广覆盖、高容量的网络建设需求，为学校打造一个节能、安全、便捷的校园环境。2.4.1. 系统架构前端摄像头和各种传感器完成高清人脸抓拍和高清视频及信号采集，通过5G网络进行传输基站边缘的MEC或本地分流服务器进行流量的分析和预处理，将高清视频、图片和各类传感信息转发至校园内网。通过5GCPE或其他5G智能终端，将校园内的所有终端连接起来，经过5G网络传输，接入本地MEC部署的统一管理平台，所有数据本地处理，安全可靠，时延降低，实现校园环境智能

46、化。0匕圜00事。对启11日管嘘缶智蟠灯、S三0B.电益控仪友身产管演K渺Meg、IBS研先Et；!MSLie区智能并工她破哮能耗管理状态&H奥产管理设备控制环境监涌安防黑控车9漕建图2-10智能校园管理系统架构2.4.2. 主要应用场景2.4.2.1. 平安校园1、视频监控通过学校侧云平台将监控数据本地存储分发，有效提升业务质量，保证视频的私密性。搭载AI人工智能视频分析部署在边缘服务器，面向智能安防、视频监控、人脸识别、行为分析等业务场景，利用5G网络低时延，提升应急事件反映速度。2、校舍安全（门禁管理）校园智能管理系统可以和门禁系统进行对接，通过平台实现对门禁系统的统一、远程、精准管理。配合电源管理系统，何时、何地、何人使用房间或房间内的设备设施尽在掌握。宿舍门禁，又可掌握学生归寝实时动态，提升宿舍科学管理水平。3、校车管理系统利用安装于校车车辆前端、后端、左侧、右侧、车厢内以及驾驶室内的高清视频摄像设备，实时感知车辆运行环境、车辆载客信息，以及内部环境信息等，通过大带宽、低时延的5G网络将各种感知数据传输到管理中心，实现对校车的远程监控和管理，提高事件的反映速度。4、安消协同系统通过将视频监控、门禁管理、强电监控、消防