賦能未來教育 廣東聯通與廣東實驗中學聯手打造智慧校園

責任編輯:呂萌 2019.10.23 10:50 來源:通信世界全媒體

通信世界網消息(CWW)廣東實驗中學是直屬廣東省教育廳的省級重點中學,是首批國家級示范性高中。在競爭激烈的現代社會,廣東實驗中學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保持領先?一校9區的辦學格局,如何提升集團教學與管理水平?作為省廳直屬中學,如何帶動全省教育發展水平提升?

廣東實驗中學智能教育項目系統以5G高性能網絡為基礎,針對三大主要校區進行5G無線全覆蓋,實現校園用戶大帶寬高速接入;部署邊緣級MEC,專線連接校園內服務器,實現校內移動數據不出園;集中智能課堂的遠程互動教學、智能課堂之VR沉浸式教學、智能校園管理三大場景,應用部署在本地邊緣云,實現快速編解碼;通過MEC分流功能,實現高速接入互聯網。廣東聯通助力智能教育,打造廣東實驗中學為全國首個5G“智慧校園”示范學校,成為廣東省推進教育信息化的標桿。

高水準5G基礎網絡建設

廣東聯通在廣東實驗中學高中部部署了4個5G基站,在廣東實驗中學初中部部署2個5G基站,在廣東實驗中學越秀校區部署2個5G基站,一共建設了8個5G基站,進行校園建筑及操場的5G全覆蓋。

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圖1  三大主校區5G基礎網絡部署

全國首個5G+AR+遠程互動教學

廣東實驗中學原來的互動教學系統為1080P分辨率,時延高達2s,經常出現反饋不及時的尷尬。本項目進行了全國首個5G+AR+遠程互動教學嘗試,基于5G網絡和云計算軟件MCU,突破固網和Wi-Fi不穩定及傳統硬件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,實現三大校區的同學們共同上課、實時交流,老師借助5G+AR教學設備,將生物課中的細胞分裂過程直觀、立體地展現給同學們。

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圖2  遠程互動教學方案架構圖

平臺介紹。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遠程互動教學。主講課室實時直播,采集超高清視頻和高品質的音頻數據,互動課堂實現超清、無感知延時、隨堂互動學習,聽課課堂可通過PC、Pad和手機等終端接入,實時參與聽課學習。

網絡部署。4K高清攝像頭通過5G網絡將視頻流推流到MEC系統,軟件MCU部署在邊緣云側,完成4 K 高清視頻的編解碼和轉發,降低網絡時延,節省出口網絡帶寬;部署在教室內的4K攝像頭和教學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,實現多校區的4K低時延實時遠程互動學習。

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圖3  遠程互動教學平臺網絡部署示意圖

該項目利用云計算軟件MCU,突破傳統硬件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,直播場景MCU支持千路視頻并發。

圖4  省實互動教學實景

5G+虛擬現實沉浸式教學

虛擬現實教育的優勢,在于不可及、高危險性、造價高的教學場景。廣東實驗中學高中部和越秀校區師生的200臺平板電腦,同時接入高帶寬、低時延的5G網絡,通過虛擬現實教育平臺下沉到邊緣云渲染云化,進行實時的動物解剖、消防演習等VR教學,讓同學們感受到直觀、立體、真實的影像和教學內容,大大提高了學習興趣。

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圖5  5G+虛擬現實沉浸式教學方案架構圖

平臺介紹。5G+虛擬現實教育平臺將VR在云端進行渲染,將校內多種虛擬現實教學終端接入5G網絡。本地虛擬現實教學終端采用輕量化無線終端,由云端應用服務器承擔圖形渲染和計算。

網絡部署。通過5G網絡傳輸和MEC邊緣云承載渲染業務,實現VR課堂教學內容快速獲取,無需本地提前下載,即可實時進行VR教學及學習;實現能力集中化部署,資源高效利用;分布式部署的資源平臺、用戶/終端管理平臺。

輕量化終端。5G+虛擬現實教育平臺采用輕量化終端,其中包括虛擬現實教學一體機、虛擬現實教學VR眼鏡、虛擬現實教學體驗角、便攜式虛擬現實教育終端等產品。

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圖6  輕量化終端

該方案具有兩方面優勢。一是平臺化:打造統一的VR云平臺,包括內容平臺和云渲染平臺;完善內容管理,提供內容開發、內容編輯、內容上傳、內容評級等一站式內容生命周期管理;二是輕量化:VR終端輕量化、無線化;將傳統的一體式VR終端中CPU、GPU和存儲單元等上云,減輕設備重量,降低價格,帶來更優質的體驗。

5G+智能校園管理

智能校園管理系統利用感知技術與智能裝備對校園的方方面面進行感知識別,通過5G網絡的傳輸互聯,利用網絡的高可靠性、低延遲、可伸縮性、安全性和移動性的技術特點,經過數據采集、處理后,自動監測、分析校園內的人或物,實現人與人、人與物、物與物的信息交互和無縫連接,有效解決校園物聯網應用中所需的低成本、低功耗、廣覆蓋、高容量的網絡建設需求,打造一個節能、安全、便捷的校園環境。

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圖7  5G+智能校園管理方案架構圖

平臺介紹。前端攝像頭完成高清人臉抓拍和高清視頻采集,通過5G網絡進行傳輸基站邊緣的MEC或本地分流服務器流量的分析和預處理,將高清視頻和圖片信息轉發至校園內網。

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圖8  5G+智能校園管理平臺

應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;校園防控的集中監控、分布部署、預警智能聯動、行為軌跡分析;校車安全管理,含司機行為分析。

部署方案。通過5G CPE或其他5G智能終端,將校園內的所有終端連接起來,經過5G網絡傳輸,接入本地MEC部署的統一管理平臺,所有數據本地處理,安全可靠,時延降低,實現校園環境智能化。

方案優勢。第一,設備移動性強,可根據需要靈活變動位置,無需重新調試;第二,安全性高,不易受到網絡病毒的干擾影響;第三,低延遲,數據傳輸速度快,數據傳輸穩定及時。

積極探索更多智能教育應用

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

2019年3月29日,中國聯通聯合廣東實驗中學舉行了“5G·我即校園”教育應用落地發布會暨戰略簽約儀式,全國首發5G+智能教育落地應用。一場遠程教學在廣東實驗中學三大主校區之間展開。基于5G超大帶寬、低時延的網絡方案和技術保障,首次展示了5G+互動教學系統和5G+AR/VR教學應用。發布會得到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。通過整合教育資源生態圈,以5G網絡加智慧教育應用,讓跨校區、跨學校、跨地域共享優質教育資源成為現實!

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