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專題報導

5G在智慧校園的運用
  • 卷期:v0055
  • 出版日期:2020-12-20

作者:曾保彰 / 臺灣大學計算機及資訊網路中心資訊網路組技正


台灣於2020年即進入5G時代,5G相關應用亦將於今年正式商用。5G相較於4G,除了頻寬變寬,網路不塞車外,也增加了一些優勢,如物聯網的技術藉由5G慢慢的融入我們的日常生活,尤其對智慧校園的應用,對於學校的教學與研究會有所幫助,本文也提一些應用提供給大家參考。

本文的架構如下:前半部就5G在校園的應用,依其特性作說明,利用這些特性未來還有很多創新的應用;後半部針對大學教學與研究的需求,提供一些5G可帶來的協助,並提出5G在校園的實際應用,供讀者參考。

5G在校園的應用特性
5G是第五世代的通訊標準的簡稱,相較於前一代第四世代的通訊標準(4G)網路,擁有三大特性[1]:
1.頻寬更寬 (They are Enhanced Mobile Broadband, eMBB)
2.超低延遲(Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC)
3.巨量連結能力(Massive Machine Type Communications, mMTC)

頻寬更寬,對於資料量大的影音應用,其線上傳輸會有重大的幫助,如線上教學或AR/VR..等的應用。超低延遲對於一些即時性的通訊會有重大幫助,例如一些研究或監控,必需即時掌控時,即時性的訊息傳送就很有幫助。巨量連結能力在物聯網的應用上會有很大的幫助,例如生活中的照明或空調都會藉由物聯網的技術,將相關狀況回傳給資料中心;此外除以上三個特性外,5G行動通訊的方便性,在電力不方便的情況下,使用5G通訊,相較於WIFI無線網路有更省電及穿透力更佳的好處。
5G在校園的應用分以下幾個類別:
1.教學上的應用:如2020年因新冠肺炎的關係,實體的教室教學改為線上教學,則5G的寬廣頻寬就對線上教學很有幫助。
2.研究上的應用:利用5G超低延遲及行動性,對於一些研究計畫的即時通訊會有很大的幫助,例如即時性地震監控的研究。
3.在校務行政上的應用:利用5G巨量連結能力,如無人車駕駛、停車位資訊、行動電子支付、校園安全..等。

5G在校園的實際應用
以下本文就提出一些具體的案例,來舉例說明5G在校園的實際應用,其中包括:活動訊息、景點訊息、停車管理及導航、空氣品質及治安地點..等應用。
一、活動訊息
學校在教學及研究上,常會舉辦相關的研討會或課程,而活動訊息的傳送,藉由5G的網路,可將研討會或課程即時的傳遞給與會者,案例如圖一。

圖一 活動訊息

 

二、景點訊息
學校會有很多來賓及遊客,而學校也會有一些景點及博物館之類的場所,可供來賓及遊客參觀,景點訊息透過5G傳給來賓及遊客就是一個很好的應用(如圖二)。

圖二 景點訊息

三、停車管理及導航
目前停車管理其中一個技術:是利用地磁將停車位的狀況,透過5G定時回傳給資料中心,要停車的人,藉由資料中心的訊息,得知有空的停車位罝,再透過導航,如此可大幅降低找車位的時間(如圖三)。

圖三 停車管理及導航

四、空氣品質
現代人越來越重視建康,圖四是一個空氣品質監控的示意圖,當我們要作行動式的空氣監控,空氣盒子(監控空氣的設備)可透過5G將相關的訊息傳送給資料中心,並提供即時的空氣品質。

圖四 空氣品質監控

五、治安地圖
校園安全主要還是要攝影機協助,如圖五是一些即時的影像,當有治安死角需要即時監控時,攝影機的影像透過5G網路傳回資料中心是一個方便又有行動性的解決方案。


圖五 治安地圖

結論
藉由5G行動通訊的來臨,本文只提及利用5G行動通訊的特性,可在智慧校園的所作應用,但隨著人工智慧及物聯網相關技術進步,5G行動通訊將扮演不可或缺的角色,還有更多的應用,可在校園開發運用。

參考文獻
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/5G