教育信息化是衡量一个国家和地区教育发展水平的重要标志，而智慧教育是教育信息化的发展趋势，如何结合5G新技术和传统教育，构建智慧教育体系，是非常迫切需要解决的问题。目前,随着国家的发展以及对教育事业的大力支持，教育事业取得了较大的发展，但仍然存在较大问题。一方面,我国现有优质教育资源供给短缺且不平衡，城市和农村的教育资源差距较大;另一方面，城市以及部分县城地方虽然已经建设了多媒体教室，但是多媒体教室智能终端有限，基本上仅限于电脑、Pad等基于有线或WIFI连接，主要解决人对于网络的需求，而不是服务教育教学，且速率也不能满足教育行业的需求。另外，现有的网络课程基本上是把录播好的视频放在互联网上，供学习者进行点播学习，方式单一，基本无互动性，学生体验较差，且教学内容的知识产权亦无法保障。

1、5G+新技术推动智慧教育发展

1.1 政策驱动

十九大提出“教育现代化、建设教育强国”战略，《教育信息化20行动计划》强调以信息化全面推动教育现代化，到2022年基本实现“三全两高一大”发展目标，即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，强调将云计算移动互联网、人工智能等新技术深入到教育的方方面面，驱动智慧教育的发展。

2019年2月国务院印发了《中国教育现代化2035》,继续强调教育信息化在推动教育现代化过程中的地位和作用。

1.2 学校及学生需求

学校的办学模式开始进入追求个性化的时代，学校的组织模式更加弹性灵活，学校将根据学生的个性化学习需要采用更加个性化的教学和活动安排。

目前，普遍K12教育对学生普遍存在缺乏创造力和个性化培养等问题，急需开放性、沉浸式、灵活性强的教学手段和方法。需要借助于5G+智慧教育等技术手段的持续创新，促进教育信息化建设，创新打造更多的应用场景和教育教学模式，赋能智慧教育进一步发展。

2、基于5G边缘云技术赋能智慧教育应用创新

2.1 网络升级

2.1.1超高带宽完美的实现4K的画面效果，以及未来8K的需求。

2.1.2更低时延，更高速率。保证了课堂中常态化录播，远程全息互动教学,在远程授课时，远端会场可以实时同步观看高达4K甚至更清晰的课堂画面。

2.1.3利用Cloud VR 可以实现VR/AR移动教学、沉浸式教育课堂等创新教育模式，丰富教学体验。

2.2 整体方案

架构图

在本地主讲校区及远端校区都部署5G网络及 MEC边缘云平台，学校一般的物联网设备、教育教学终端(如VR\AR眼镜、远程互动教学设备等)、视频监控设备及其他设备都通过5G网络接人对应校区的边缘云平台，分别通过分流网关直接到达本地，再通过本地边缘云连接智慧教育中心云平台，实现云边协同。

终端设备通过5G基站连接，数据经过边缘云分流模块，如果是校内用户访问或教育应用使用者访问，则由M边缘云分流模块，分流至边缘云平台，若涉及到有中心云与边缘云的交互，则由边缘云直接出互联网到达中心云服务器;如果是普通上网用户，则直接通过5G核心网访问Interneto

通过在边缘云平台上部署渲染、视频加速模块、AI加速模块、通用计算模块及存储模块，所有数据都在本地进行计算、存储，中心云平台按用户需求进行调用，减少中心云存储压力及传输带宽压力。

2.2．1在虚拟/增强现实教育方面，将AR/VR教学内容上边缘云，利用边缘云的计算能力实现AR/VR应用的运行、渲染、展现和控制，并将AR/VR画面和声音高效的编码为音视频流,通过5G网络实时传输至终端。将对时延要求高的渲染功能部署在靠近用户侧，业务数据不用传输到核心网，而是直接在边缘渲染平台进行处理后传输到用户侧，降低网络时延。

2.2.2远程互动教学方面，将所需要的终端(如4K高清摄像头、智慧互动教学大屏等)进行5G化，主讲校区通过5G网络直接把现场录制的源高清音视频推送到边缘云，由边缘云的视频加速模块进行转码、编码，再经过专网推送到远端边缘云上进行解码后，经过5G网络下发至本地终端进行播放，从而实现低时延实时远程互动学习。

2.2.3在AI智能分析方面,4K高清摄像头等终端通过5G网络可实时将课堂实时高清视频或图片推流到 MEC边缘云平台，由边缘云平台上部署的AI加速模块进行计算，实现教学数据分析，对学习及教学效果进行智能分析。

2.2.4智慧教育云平台方面,不同学校/不同校区的边缘云平台都连接到智慧校园云平台，在进行远程互动教学时，全国各地学校的老师及教职工可通过公网的方式观看互动教学直播，当有公开课等类似课程时，由智慧校园云平台向各端边缘云服务器调用视频流，外网用户通过网站或APP的方式进行直播观看;其他老师、校方管理人员、学生家长可通过云平台实现课堂实时学情教学效果和学习效果的掌握。学校的其他设备如监控摄像、水电能源监控、停车检测、门禁系统、考勤系统、校园医疗系统、资产管理系统通过边缘云通用计算模块及存储模块存储在本地，实现整个校园的智慧管理，同时接入智慧校园云平台，实现多校区全方位管理。

3、应用价值

基于5G边缘云部署的VR AR应用通过与教育结合，能够给学生带来全新的教学体验，强化学习成果记忆，加快知识吸收速度，提升学习兴趣。如提供的沉浸式教学场景使教育更加丰富生动，在虚拟情况下提供的亲临现场感实操”体验，通过100%三维立体形象还原，提供更直观的教学体验等。对于高成本、高风险及现实难以实践的操作培训，提供“实操”体验如通过VR/AR实现手术模拟、飞机驾驶培训，降低执行风险和成本。模拟地震、火灾场景，提供实战演练培训体验。

基于5G边缘云技术部署的全息远程互动教学，通过以学生为中心构建多种形式的互动教学，能够激发学习兴趣,聚焦学生注意力，提升学生教学参与度，强化学习体验，提升教学质量。泛在课堂的发展，使学校学习和家庭学习建立连接，家校学习形成闭环，更好促进教与学的质量提升;同时也可促进公平教育，解决教育资源不足问题，以信息化引领实现跨地域网络教学互动，如通过云课堂或在线课堂，能整体拉通教学，为教育资源不足地区提供优质教育保障，促进教育公平和均衡发展。

通过AI智能摄像头抓取超高清图片，利用5G网络高速实时回传，结合多种统计手段，空间时间横向纵向对比,因地制宜,有针对性地提供个性化的教学方法，提高整体学习效能。

4、结束语

VR/AR沉浸式教育、全息远程互动教学等智慧教育创新应用对大带宽、低时延网络的诉求，目前的3G/4G网络无法满足。本地化的图像实施渲染导致终端价格昂贵且笨重，无法规模化普及。本地化的内容分发使用户无法便捷获取教育内容，知识产权也无法有效保护，以上均制约了智慧教育的进一步发展。

通过将5G+边缘云技术应用于教育教学领域，与智慧教育应用相结合，借助于5G边缘云的大带宽、低时延，将AR/VR的图形渲染功能放到云端，实现终端的轻量化，图像的实时渲染以及内容的统一分发，打造“瘦终端+宽网络+强应用”的智慧教育解决方案，同时能够保护厂商优质内容的知识产权，促进整个智慧教育生态链的发展，解决教育资源不均衡等社会问题，赋能智慧教育实现智能化、感知化、泛在化。