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以5G+VR构建校园沉浸式教育场景

摘要：第五代移动通信技术（5G）无线网络已经逐步向全国各大城市覆盖 ， 5G网络的特性 ， 推动以网络有关的行业全面发展 。 虚拟现实（VR）技术出现了新机遇 ， 遇到了新挑战 。 新技术的应用备受关注 ， 新的教育方式成为研究的新型热点 。 5G网络的便捷与科学技术的发展 ， 使得时间与空间不再是限制学生探寻世界、满足求知欲的短板 。 同时积极探索新技术 ， 创新教育场景 ， 开拓学生视野 ， 打破常规教学方式 ， 都是身为教育者的时代使命 。 通过“5G+VR”与“5G+VR”拓展 ， 来缩小世界 ， 跨越空间 ， 摆脱现有线网络束缚 ， 让读万卷书与行万里路实现同步 。关键字：第五代移动通信技术（5G） ， 虚拟现实（VR） ， 沉浸式教育 ， 5G+VR技术融合 。一、技术简介及技术背景1.第五代移动通信技术（5G）第五代移动通信技术（英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation ， 简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术 ， 是4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统后的延伸 。 5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接 。 Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署 。 Release-16的第二阶段将于2020年4月完成 ， 作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU） 。 ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s ， 可以实现宽信道带宽和大容量MIMO 。2.虚拟现实（VR）虚拟现实(Virtual Reality ， 简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术 ， 也称灵境技术或人工环境 。 虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界 ， 提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟 ， 让使用者如同身历其境一般 ， 可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 。3.5G技术特点分析(1)5G技术是对旧有的无线网络技术的全面升级 ， 不仅体现在网速方面 ， 而且无线信号的覆盖是全方位的 ， 无处不在的 ， 用户不管在什么方位和区域内 ， 都可以利用5G技术实现无缝连接并体验高速网络带来的实惠和便利 ， 信号覆盖范围的扩大 ， 是5G技术最大的突破和技术创新 ， 使更多的用户和偏远地区的民众可以享受到高质量以及高速率的网络服务 ， 也为发展经济注入了新活力 。(2) 目前的各种移动端电子设备都存在较大的耗电量问题 ， 无论是智能手机、手环还是智能平板电脑 ， 一旦在无线网络运行环境下 ， 耗电量会迅速增大 ， 用户不得不频繁充电 ， 而很多情况下只能暂停一些网络服务 ， 给用户的体验感受带来不良影响 。 5G技术有望实现最低限度的能耗目标 ， 在享受高质量网络服务的同时 ， 还能保持较低的耗电量 。(3)网络速率也就是网络流量的分配是重要的无线网络技术指标之一 ， 在用户使用现有的移动网络技术时 ， 如果出现大量用户同时使用的情况 ， 就会发生较大的延迟和卡顿现象 ， 网速会急速下降 ， 影响了用户的使用感受 ， 5G技术能够很好的分配网络流量 ， 防止延迟和长时间缓冲的情况发生 。4.VR技术特点分析传统的信息处理环境一直是人"适应"计算机 ， 而我们的目标或理念是要逐步使计算机"适应"人 ， 使我们能够通过视觉、听觉、触觉、嗅觉 ， 以及形体、手势或口令 ， 参与到信息处理的环境中去 ， 从而取得身临其境的体验 。 这种信息处理系统已不再是建立在单维的数字化空间上 ， 而是建立在一个多维的信息空间中 。 虚拟现实技术就是支撑这个多维信息空间的关键技术 。二、5G+VR基础模型原理以5G+VR构建校园沉浸式教育场景
以5G技术特性为方法 ， 创建低延迟、低缓冲、低功耗、高速率的传输通道 。 以VR技术为场景主体设备 ， 实现实时场景构建 。 以此方式搭建一个跨地区、同步展示、双向互动的沉浸式教育场景 。三、应用设想（1）数据采集端以无线网络摄像头与拾音器为例 。在塔克拉玛干沙漠中架设一组广角摄像头与拾音器 ， 采集立体空间全方位图像数据与音频数据 。 现有的情况下数据庞大 ， 需要走有线设备效果最佳 ， 且数据传输具有一定延迟 。（2）场景同步端以一间具有六面显示屏的房间为例 。5G网络传输而来的数据 ， 通过VR技术 ， 产生一个与塔克拉玛干沙漠中摄像头与拾音器架设地点一样的虚拟场景 。 以5G的特性构建一个同步的环境 。 实时感受采集端点点滴滴的变化 。（3）“5G+VR”拓展通过各种各样的感应器 ， 采集各式各样的信息 。 例如 ， 沙漠的炎热、海风的潮湿、冰川的寒冷 ， 海边的流沙等等 。 通过5G网络特性 ， 以VR技术实时还原 。（4）双向体验以上介绍的都是单方面采集 ， 单方面还原体验 ， 同时我们还可以创建双向体验环境 。 让数据采集端与场景同步端具有相同的功能 ， 实时创建一个交互式体验场景 。 教师在教室上课 。 又或者直接虚拟一个教室 ， 学生在家就能体验仿佛置身于教室的学习氛围 ， 与同学谈天说地、与老师交流学习 。 同时也可以用于教育跨地区的研讨组织 ， 推动教育资源更高效的共享 。四、总结语目前5G网络与VR技术已经达到一定高度 ， 通过“5G+VR”构建沉浸式教育场景已经具备一定的可行性 。 通过该场景的创建 ， 能实现远在大山的学生能体验北京长城的雄伟风姿、大兴安岭的郁郁葱葱、武汉街头川流不息的人群 。 同时让学生远触北极的寒冷气息 ， 眺望喜马拉雅山顶的美丽风景 ， 置身抢险一线体会生命至上的真理 ， 让历史课堂上的兵马俑不再是视频与图片 ， 让生物课上的热带雨林不再呆板 。 正所谓“读万卷书 ， 不如行万里路” ， 通过“5G+VR”构建的沉浸式教育场景 ， 开拓学生的视野 ， 让增长见识不再仅仅局限于某时某地 。参考文献：[1] 百度百科[2] 360问答


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