5G智慧校园解决方案

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5G 智慧校园解决方案 教育信息化正从 1.0 走向 2.0 时代，快速发展将实现新的跨越 新时代的教育信息化，正在从 1.0 迈向 2.0 ， 1.0 时代是以“三通两平台”为主要标志， 2.0 时代是实现“三全 两高一大”为基本目标，中国教育信息化事业取得了前所未有的快速发展。 教育信息化 1.0 取得的重大进 展 全国中小学互联网接入率达 90% ，是五 年 前的 3.6 倍 多媒体教室比例达 87% ，实现翻 番 教育资源公共服务平台平台注册用户已达 6800 万人 截至 2017 年 6 月，在线教育用户规 模达 1.44 亿，在线教育使用率达 19.2% 。 解决 400 多万偏远贫困地区学生因师资 缺 乏而开课不足的问题。 from ：《数字中国建设发展报告（ 2017 年）》 以“三全两高一大”为基本目标的教育信息化 2.0 三全 规模扩大 两高 应用深化 一大 平台融 合 • 教学应用覆盖全体教师 • 学习应用覆盖全体适龄学 生 • 数字校园建设覆盖全体学 校 • 信息化应用水平提 高 • 师生信息素养提高 • 建成互联网 + 教 育 大平台 师生 区域 学校 1. 数字资源服务普及行 动 2. 网络学习空间覆盖行 动 8. 信息素养全面提升行 动 6. 数 字 校 园 规 范 建 设 行动 3. 网络扶智工程攻坚行 动 4. 教育治理能力优化行 动 5. 百区千校万课引领行 动 7. 智慧教育创新发展行动 from ：教育部《教育信息化 2.0 行动计 划》 我国是教育大国，城乡差异明显，教育信息化前景广阔 ⚫ 教育市场规模巨大且持续增长 13.8 14.2 14.5 1.6% 人口规模大 院校规模大 学生规模大 网民规模 大 1.8% 1.8% 2015 年 2020 年 全国总人口数（亿人） 2030 年 幼儿 小学 初中 高中 职中 高校 幼儿 小学 初中 高中 职中 高 校 总和生育率 26.67 16.18 5.2 1.37 1.03 0.27 单位：万所 4,656 单位：万人 单位：亿人 10,339 4,653 2,375 1,552 3,833 5.64 6.18 6.49 6.88 7.31 6.95 7.72 4.2 5 5.57 6.2 7.52 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 2016 年 2017 年 中国网民规模 移动网民规模 ⚫ 教育经费投入逐年增加，每个家庭教育消费超万元 705.2 846.2 1010.4 1225.4 1565.4 2002.6 20.0% 19.4% 21.3% 教育信息化经费投入高 在线教育市场规模逐年增加 27.7% 27.9% 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 2016 年 2017 年 中国在线教育市场规模（亿元） 增速 2338 2530 2731 3132 3381 3863 8.0% 8.0% 8.0% 8.5% 8.5% 9.0% 2015 2016 教育信息化经费财政性教育经费比重 （ % ） 2017 2018 2019E 2020E 教育信息化经费（亿元） • 据《 2018 教育行业蓝皮书》： 2017 年全国教育经费总投入 为 42562.01 亿元，比上年增长 9.45% 。 • 据《中国家庭教育消费白皮 书》， 2017 年中国平均每个 家 庭教育支出为 2.3 万元，城 镇家 庭的教育支出是农村的 2.5 倍。 新基建政策引导、疫情形势催生智慧教育新需求 5G 智慧校园整体规划 依托 5G 网络超大宽带、超低时延、超大连接三大特性，针对教学质量提升、资源优质共享、校园智慧管理 三大核心目标，基于网络切片、边缘计算、大规模天线技术、 AI 融合四大关键 5G 技术，推出 5G 智慧教育综合 解 决方案。通过一张 5G 教育云网、一个数据中心、五大创新空间，打造覆盖幼儿、 K12 、高校、职业教育全生 命周 期的终身教育体系，打造学校下一代端、网、云相结合的新型 ICT 中心与开放式的校园 SaaS 生态。 5G 智慧教育关键场 景 5G 教育云网介绍 中心平台介绍 核心场景介绍 中移（成都）产业研究院 7 5G 教育云网：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” 校园终端 gNB 无线网 4.9GHz 策略控制 网络能力开放 轻量级 MEC （私有云平台） 边缘计算 融合 AICDE 切片管理平台 1. 5G 教育云网，目标就是实现集团正在推进的“ 5G 定制化网络（即 5G 云网）”针对教育行业定制化需求的解决方案 2. 目标方案涵盖 eMBB, uRLLC, 以及 mMTC 三大场景，提供 5G 为中心的，融合 AICDE 的泛在校园智能基 础设施 行业云网 管理平台 gNB gNB 专用网络： 公共网络： 2.6GHz 数据 教育行业 云网网关 外网数据 分流本地数据 承载网 核心网 5GC NSMF CSMF 教育切片 教育用户 5G 教育云网目标方 都） 8 5G 教育云网：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” MEC ✔ 专用频率 ✔ 广域互联 ✔高可靠性 ✔ 低时延 ✔ 边缘计算 MEC 4.9GHZ 频段 物理云网 5G 教育云网建设演进路线 1. 考虑到现有 4G 网络与 5G 网络的融合，网络场景，建设和运维成本，安全性等因素，教育云网建设应该逐 步 演进至目标方案 2. 教育云网演进路线可以按照“专服务”（ L2 云网）→ “专资源”（ L3 云网） → “专频率”（ L4 云网）的 路线，提供教育行业用户构建适合自身要求的教育云网 无线 传输 核心网 业务场景 专 服 务 ✔ 边缘计算 ✔ 低时延 ✔ 局域互联 2.6GHzNSA 逻辑切片 MEC 专 资 源 ✔ 高带宽 ✔ 低时延 ✔ 广域互联 ✔ 边缘计算 物理专线 共享部署 专 频 率 2.6GHz SA 逻辑切片 SPN 专 线 独立部署 SPN 专 线 独立部署 L2 云 网 L3 云 网 L4 云 网 5G 教育云网：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” 校园 交换机 校园云网网关 校园边缘计算平台及控制器 终端设备 L2&L3 等级教育云网提供的增值服务  关键业务时延保障服务  数据不出场服务 □ AICDE 能力，例如 - 课程直播、点播 - 基于人脸识别的无感考 勤 - 基于人脸识别和视频分析的校园安全系 统 - 校园大数据分析展 示 光纤专线 接入 gNB 公共 5G 网 络2.6GHz CPE 5G+VR 智慧课堂 5G 教育云网建设第一阶段 L2 及 L3 等级云网产品解决方案 1. 在具备 5G 覆盖的区域，通过部署“校园网关”以及“校园边缘计算平台”产品，可以实现基础校园云网的快速 搭建， 并通过“网络即服务”，获得一系列“开箱即可用”的教育行业应用 2. 通过边缘计算平台提供的 AICDE 能力中台，获得快速开发定制化教育行业应用的能力 3. L2 和 L3 等级 5G 教育云网在校园侧的产品部署方案相同，区别在于核心网组网方式有最初的 NSA 混合组网过 渡至 SA 独立组网（校园侧无需升级） 校园侧 5G 教育云网：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” 校园 交换机 5G 教育云网建设第二阶段 L4 等级云网产品解决方案 1. 借助中国移动在 5G 网络中针对教育云网进行的升级，第二阶段 L4 等级教育云网在校园侧的部署将会变得异常简 单 2. 随着教育行业云网网关和教育边缘计算平台成为 5G 网络的一部分，校园侧将真正享受通过“网络即服务”的方式 快速搭建校园 5G 云网 校园普通网关（带 5G 模 组） 教育云网 MEC 校园侧 有线终端设备 L4 等级教育云网提供的增值服 务  “ 网络即服务” NAAS  带宽保障服务  关键业务时延保障服务  数据不出场服务  AICDE 能力，例如： - 5G+VR 智慧课堂 - 4K 远程直播 - AI 幼教机器人 - 基于学生画像的个性化教 学 gNB 公共网络： 2.6GHz gNB 专用网络： 4.9GHz 各种无线 终端设备 教育云网网关 网络 基础设施侧 5G 教育云网：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” 关键场景 1: 5G 接入 ⚫ 2.6GHz 5G 网络 + 校园网关 +MEC 打造校园虚拟云网，覆盖普通教学科研；未来 4.9GHz 5G 网络成熟后，还可以 打 造校园物理云网，为高安全性应用保驾护航。 赛事直播 教学实验 高清摄像头 实验设备 录直播设备 事件组网 灵活组网 云桌面 服务器 智慧教室 科研教学 核心数据 安全监控 办公 OA 校园财务 信息融合 远程教育 VR 一体 机 校园无线网络 校务管理 数据平台 1 ：打造教育领域的“网络即服务 NAAS” 智慧校园平台 ⚫ 通过 5G 网络 +MEC 技术，打通校园分散独立的信息孤岛，实现统一门户，统一认证，统一服务，统一数据 管 理，构建校园 IT 中心。 业务组网 带宽： 20M 以上 采用 5G 网络建设校园虚拟云网， 5G 校园智慧网关 +MEC 实现校内数据本地运算，在服务平台上多应用 统一平台。 …… 5G MEC 智能校园平台基础架构 都）产业研究院 13 数据平台 2 ： Cloud XR 云平台，实现 5G+ 教育应用发展 政策 ⚫ 国家相关部委及各省市政府从政策方面积极推进 AR/VR 产业布局，已有十余地市相继发布针对虚拟现 实领域的专项政策。 ⚫ 工信部正式发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，为虚拟现实产业发展划定时间表和路 线图，推动虚拟现实产业快速健康有序发展。 市场 产业 ⚫ IDC 预测，至 2023 年， 中国 AR/VR 市场支 出 规模将达到 652.1 亿 美元，较 2019 年 的 预测（ 65.3 亿美 元） 有显著增长。 ⚫ 2018 年国内 VR/ AR 行业投融资主 要集 中在硬件以及 VR+ 行业应用领域。 ⚫ 目前 VR 实训多采用本地 化部署方式，使用 PCVR 进行部署，每个头显连接 一台高性能 PC ，导致成 本较高。使用管理不便， 内容应用的更新维护和终 端管理不方便；本地化部 署导致使用局限性较大， 只能在固定场所使用。 问题 5G+ ⚫ 5G 网络的峰值理论传 输速度可达每秒数十 Gb ，时延 1ms ，将在 很大程度上解决眩晕 感、分辨率低等问题。 数据平台 2 ： Cloud XR 云平台，实现 5G+ 教育应用发展 Cloud XR 平台 B 端 政府 K12 学校 教育机构 学生、老师、家长 普通用户 P ：合作伙伴 内容制作厂商 终端设备厂商 …… 内容 终端 资源 ... 广告服务 终端销售 内容分发 会员服务 云服务 ... 解决方案 直播活动 教育云 内容服务 终端设备 B2B2C C 端 会员服务 内容服务 解决方案 ⚫ 基于 5G 网络的大带宽特性，面向政府相关部门、 K12 学校、职业院校、高等院校，为学生、老师提供虚拟实验室 训 练等场景的 VR/AR 应用平台。依托 Cloud XR 云平台，对接海量优质的 XR 内容和各形态终端设备，实现云端渲 染、 编辑和控制，可设计出多种交互式的 XR 教学产品，延展出丰富的教学教育场景。 数据平台 2 ： Cloud XR 云平台，实现 5G+ 教育应用发展 云 VR/AR 沉浸式课 堂 未来 5G 世 界 示范应用 ⚫ 助力国家科技馆：中科馆希望借助 5G 、 VR 等新技术，能够跨越时空的限制，为更多的游客、学校提供服务。目 前 已与中科馆达成初步合作意向，通过成研院研开发的 Cloud XR 科普教育平台面向全国打造虚拟科展馆体系。 ⚫ 整个平台将在今年 9 月的国家科普日上正式发布，全面落地推广各省市科普教育馆。 教学空间： AR/VR 实验室 ⚫ 为了解决传统实验室实验器材成本高、实验过程危险有毒等问题， AR/VR 实验室通过依托 Cloud XR 云平台，让学 生通过佩戴轻量级的 AR 眼镜终端进行虚拟实验课程学习，与此同时，云端强大的计算能力实现 AR 应用的运行、 渲 染、展现和控制，通过 5G 网络实时将 AR 影像传送到终端，从而完成虚拟实验操作、物体拆解等学习，培养学 生创 新精神、动手能力，使课程更加生动有趣。 实验室硬件配套 主要硬件： VR 头显 + 图形工作 站 六边形课桌 吊式大屏 教学空间： AR/VR 实验室 自主规制系统 教师自创实验，实验效果、实 验现象、实验条件自由搭配 自助评分规则设定系统 自由设定实验流程及相 关扣分 VR 教学资源 包括初高中 10 本教 科 书上的标准实验 内容 ⚫ 实验室软件配套： ⚫ 通过“实验 + 评分系统 + 中控平台 + 实验引擎”的模式，老师可基于实验引擎自定义实验内容，并通过中控平台控 制学生实验内容，实验完成后，系统自动生成实验成绩。 教学空间： VR 心理辅导 ⚫ 引入生物监测设备，获取精确生理数据，使心理咨询师可根据客观报告实时调整心理干预的层级，进而有效完成心 理咨询辅导。 拟 R 控制 终端 数据反馈 & 存档 高性能 V 头显 VIVE FOCUS 生物电反 设备 语音识 系统 5G 网络 馈 实时数 采集 别 云端服 人际问题务器 据 数据 情绪上问 传题 学 生治疗 & 测评 构建虚 情境 设备 控制 5G 网 络 正念冥想 肌肉放松 呼吸放松 音乐放松 公共演讲训练 工作面试训练 考试训练 会 议发言训练 人际亲疏测评 人际能力提升 人际交往技巧 呐喊宣泄 空椅技术 心理情景剧 归因方式 职 业兴趣测试 VR 放松系统 VR 积极心理能力 建设系统 VR 人际能力 提升系统 VR 情绪管理系统 VR 自我认知系统 素质能力提升 焦虑 / 抑郁 自我认知 / 求职压 力 教学空间： VR 智慧教室 ⚫ VR 智慧教室是将虚拟现实技术与教学情景相融合，将抽象的概念理论和老师难以用语言讲解的知识点，直观形象 的展现在学生面前，为学生打造高度仿真、沉浸式、可交互虚拟互动学习场景的一体化解决方案，提高学习效率。 ⚫ 沉浸式互动学习：虚拟影像逼真的投射在真实环境中，学习者通过视线、手势、语音与影像进行交互； ⚫ 多人在线协作：虚拟影像与真实环境结合，支持团队多点协作互操作。 教师位置放置多路超清全景摄影机 教室中心位置超清全景摄影机 教育内容与设备管理系统 教室中心位置放置 4K 摄影 机 5G 云课件分发服务 器 VR 智慧教 室 教学空间： 5G+VR 双师课堂 政策 ⚫ 教育部发布《教育信息化 2.0 行动计划》，其中提到落实精准扶智、名师课堂、教育资源均衡配置。 市场 ⚫ 截至 2018 年，培训 机 构双师课堂在全国 布 局达到 5000+ 间， 学 生体量超 20 万人， 市 场年收入预计可达 12 亿元左右；而在未 来 5 年内，双师课堂 将覆 盖全国所有一至 六线 城市，课堂布局 将达 50 万间，学员 数量可 达 3000 万左 右，行业 市场年收入 将超过 2000 亿。 ⚫ K12 在线课外辅导行业市场 规模逐年上升，但其渗透 率较低， 17 年仅为 4.84% ， 预计 2022 年也只 能达到 15.74% 。主要原因 是缺乏 线上线下结合的双 师课堂 模式提升课程的沉 浸感和 互动性。双师课堂 在在线 教育产业链中举足 轻重。 ⚫ 偏远地区自然条件 恶劣，交通困难。 ⚫ 学校“教材无、器 材无、课程无、教 师无” ⚫ 优质教育资源缺乏 ⚫ 教育公平问题亟待 解决 产业 问题 5G+ ⚫ 5G 网络大带宽、 低时延 ⚫ 双师课堂更快速 ⚫ 在线互动更及时 ⚫ 教学视频更清晰 教学空间： 5G+VR 双师课堂 授课端 开始前 进行中 结束后 听课端 课堂答疑 教学管理 复习指导 教学反馈 教学评估 优秀教育资源整合 课前预习 解决方案 ⚫ 基于 5G 网络大带宽、低时延的特性，实现线上名师远程教学高清音视频实时传输 + 线下本 地助教现场 指导，以及远端学生与近端老师的沉浸式低时延互动。打破地域鸿沟，实现优质教育资源 下沉。根据学 校情况，也可选择录播视频教学方式，教学内容随时回看、暂停。 实时互动 课件共享 在线作业批改 教学空间： 5G+VR 双师课堂 实时互动、同步体验课堂教学 5G+VR 凉山州昭觉县 解放中心小学 成都市 泡桐树小学 总裁李跃在 桐 树小学和凉山 5G+VR 凉山州昭觉县 万达爱心学校 成都市 天府第七中学 关键场景 1 ：定点帮扶 ⚫ 通过运用“ 5G+VR” ，实现成都市泡桐树小学与凉山昭觉解放乡小学、成都天府第七中学与凉山州昭觉县万 达爱心学校同上一堂课。 ⚫ 实现了体验式、互动式、沉浸式、实践式的创新教学方式，有效解决贫困地区教育资源不均衡的问题。 ⚫ 5G 植入 VR ，创新远程教育解决方案，后期将持续在远程教育开展试点。 教学空间： 5G+VR 双师课堂 关键场景 2 ：联合教研 ⚫ 多校区：对于有多个校区的学校，可通过 5G+VR 双师课堂实现校本部与多个异地校区开展联合教研活动，增 加沉浸互动体验，提高教研效果。 ⚫ 联盟校：类似可应用于联盟校之间的联合教研活动。对于三四线城市教育资源匮乏的学校，通过 5G+VR 双师 课堂的联合教研，有效提升老师教研水平，促进教育公平。 校本部 A 校 区 B 校 区 联盟校 5G 智慧校园网 关 云桌面 VR 一体机 服务器 远程教研 云桌面 VR 一体机 服务器 远程教研 教学空间：个性化教育 政策 ⚫ 2017 年 7 月国务院发布《新一代人工智能发展规划》 ⚫ 将加快推动新型教育体系、智能校园建设以及开发智能教育助理，助力个性化教育。 市场 ⚫ 据 CNNIC 数据预测， 到 2020 年以“ AI+ 教育”为特征的个 性化教育将带来 3000 亿的庞大市 场 规模。 产业 ⚫ 个性化教育产业链的 结构内，产品开发吸 纳大量资金，前期投 入较大。目前 K12 辅 导、语言学习是 两大 重点应用场景。 ⚫ 千人一面的传统教 学模式严重阻碍学 生创新能力的发展。 ⚫ 学生学习问题无法 及时反馈及解决。 ⚫ 老师精力有限，无 法顾及每一个学生， 难以实现规模化个 性化教学。 问题 5G+ ⚫ 基础建设：“三 通两平台”建设 ⚫ AI 赋能：人工智 能技术的突破， 结合学校积累的 大量数据，能够 为