赋能未来教育 广东联通与广东实验中学联手打造智慧校园

责任编辑:吕萌 2019.10.23 10:50 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)广东实验中学是直属广东省教育厅的省级重点中学,是首批国家级示范性高中。在竞争激烈的现代社会,广东实验中学面临教育信息化的三大问题,作为国家级示范性高中,信息化水平如何持续保持领先?一校9区的办学格局,如何提升集团教学与管理水平?作为省厅直属中学,如何带动全省教育发展水平提升?

广东实验中学智能教育项目系统以5G高性能网络为基础,针对三大主要校区进行5G无线全覆盖,实现校园用户大带宽高速接入;部署边缘级MEC,专线连接校园内服务器,实现校内移动数据不出园;集中智能课堂的远程互动教学、智能课堂之VR沉浸式教学、智能校园管理三大场景,应用部署在本地边缘云,实现快速编解码;通过MEC分流功能,实现高速接入互联网。广东联通助力智能教育,打造广东实验中学为全国首个5G“智慧校园”示范学校,成为广东省推进教育信息化的标杆。

高水准5G基础网络建设

广东联通在广东实验中学高中部部署了4个5G基站,在广东实验中学初中部部署2个5G基站,在广东实验中学越秀校区部署2个5G基站,一共建设了8个5G基站,进行校园建筑及操场的5G全覆盖。

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图1  三大主校区5G基础网络部署

全国首个5G+AR+远程互动教学

广东实验中学原来的互动教学系统为1080P分辨率,时延高达2s,经常出现反馈不及时的尴尬。本项目进行了全国首个5G+AR+远程互动教学尝试,基于5G网络和云计算软件MCU,突破固网和Wi-Fi不稳定及传统硬件MCU的限制,将互动往返时延降低至40ms。本项目通过5G大带宽通道承载4K超清互动画面,实现三大校区的同学们共同上课、实时交流,老师借助5G+AR教学设备,将生物课中的细胞分裂过程直观、立体地展现给同学们。

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图2  远程互动教学方案架构图

平台介绍。该方案基于5G打造1+M+N(一个主课堂,M个互动课堂,N个听课课堂)4K远程互动教学。主讲课室实时直播,采集超高清视频和高品质的音频数据,互动课堂实现超清、无感知延时、随堂互动学习,听课课堂可通过PC、Pad和手机等终端接入,实时参与听课学习。

网络部署。4K高清摄像头通过5G网络将视频流推流到MEC系统,软件MCU部署在边缘云侧,完成4 K 高清视频的编解码和转发,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4K低时延实时远程互动学习。

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图3  远程互动教学平台网络部署示意图

该项目利用云计算软件MCU,突破传统硬件MCU限制,画面清晰度为4K 30fps,互动往返时延从2s降至40ms,同时支持多路并发,直播场景MCU支持千路视频并发。

图4  省实互动教学实景

5G+虚拟现实沉浸式教学

虚拟现实教育的优势,在于不可及、高危险性、造价高的教学场景。广东实验中学高中部和越秀校区师生的200台平板电脑,同时接入高带宽、低时延的5G网络,通过虚拟现实教育平台下沉到边缘云渲染云化,进行实时的动物解剖、消防演习等VR教学,让同学们感受到直观、立体、真实的影像和教学内容,大大提高了学习兴趣。

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图5  5G+虚拟现实沉浸式教学方案架构图

平台介绍。5G+虚拟现实教育平台将VR在云端进行渲染,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。

网络部署。通过5G网络传输和MEC边缘云承载渲染业务,实现VR课堂教学内容快速获取,无需本地提前下载,即可实时进行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。5G+虚拟现实教育平台采用轻量化终端,其中包括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、便携式虚拟现实教育终端等产品。

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图6  轻量化终端

该方案具有两方面优势。一是平台化:打造统一的VR云平台,包括内容平台和云渲染平台;完善内容管理,提供内容开发、内容编辑、内容上传、内容评级等一站式内容生命周期管理;二是轻量化:VR终端轻量化、无线化;将传统的一体式VR终端中CPU、GPU和存储单元等上云,减轻设备重量,降低价格,带来更优质的体验。

5G+智能校园管理

智能校园管理系统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5G网络的传输互联,利用网络的高可靠性、低延迟、可伸缩性、安全性和移动性的技术特点,经过数据采集、处理后,自动监测、分析校园内的人或物,实现人与人、人与物、物与物的信息交互和无缝连接,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,打造一个节能、安全、便捷的校园环境。

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图7  5G+智能校园管理方案架构图

平台介绍。前端摄像头完成高清人脸抓拍和高清视频采集,通过5G网络进行传输基站边缘的MEC或本地分流服务器流量的分析和预处理,将高清视频和图片信息转发至校园内网。

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图8  5G+智能校园管理平台

应用场景校园出入的人脸识别、访客管理;宿舍的人脸识别、作息管理访客管理、紧急门禁一键开启;校园防控的集中监控、分布部署、预警智能联动、行为轨迹分析;校车安全管理,含司机行为分析。

部署方案。通过5G CPE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,实现校园环境智能化。

方案优势。第一,设备移动性强,可根据需要灵活变动位置,无需重新调试;第二,安全性高,不易受到网络病毒的干扰影响;第三,低延迟,数据传输速度快,数据传输稳定及时。

积极探索更多智能教育应用

目前中国联通还在探索更多智能教育应用,如全息远程互动教学、更生动的XR课堂、AI教育教学测评等。通过5G的瘦终端+宽管道+边缘云的应用,为K12的中小学校开创了一条新的智能教育新路。

2019年3月29日,中国联通联合广东实验中学举行了“5G·我即校园”教育应用落地发布会暨战略签约仪式,全国首发5G+智能教育落地应用。一场远程教学在广东实验中学三大主校区之间展开。基于5G超大带宽、低时延的网络方案和技术保障,首次展示了5G+互动教学系统和5G+AR/VR教学应用。发布会得到8家主流媒体报道,获得30万次公众号点击量,吸引3000人次参观,获得了很好的示范效应。通过整合教育资源生态圈,以5G网络加智慧教育应用,让跨校区、跨学校、跨地域共享优质教育资源成为现实!

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