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摘 要：文章基于5G与MEC（边缘计算）对高校图书馆新一代网络规划进行探讨，研究高校图书馆可通过5G网络的新特性构建具有3种不同特点的5G图书馆专网并分析其特性。同时，文章展望了5G网络在高校图书馆读者服务、图书馆导览、沉浸式阅读、读者及安防管理方面的应用。
关键词：5G网络;边缘计算;高校图书馆;网络规划;读者服务
1 5G与MEC
5G即第五代移动通信网络，具备超大带宽、超低时延、超大连接的特点，对比传统的4G-LTE技术，5G网络以其稳定高速的无线连接能力和灵活开发的网络结构设计，可快速构建起基于统一网络连接与服务的智慧连接体系，加速社会数字化的发展，为下一步社会信息化变革奠定基础[1]。
多接入移动边缘计算（Mult-access Edge Computing，MEC）平台是部署于无线基站内部或无线接入网边缘的云计算设施（即边缘云），通过构建基于云平台的虚拟化环境（如OpenStack），为移动化设备提供本地化的云服务形式。MEC技术作为5G的基础技术特征之一，在5G连接的技术要求下，将实现云端计算的就近处理、就近分析和就近反馈，有效分担中心云端运算压力，大幅降低端到端的数据传输时延，节省网络带宽，降低网络压力，实现同一区域内更大物联网终端的并发连接。同时在此过程中，诸多的计算与存储同样可通过边缘计算，由本地终端转移至云端的统一平台进行管理，实现数据的统一纳管，在统一数据的支撑中，基于数据分析的人工智能场景成为可能，进而赋予互联互通的万物以智能，实现单一数据采集的“互联万物”向机器智能下沉的“智联万物”发展。目前，MEC已发展为5G移动通信系统的重要技术之一，并在智慧园区、工业互联网等多个领域得以落地应用[2]。
2 现代通信技术与高校读者服务创新
现代通信技术同样也在图书馆领域得到了广泛应用，促进了图书馆读者服务从传统的纸质资源服务向数字化资源服务的转变，使读者可以借助各类终端的连接，更加高效地获取图书馆数字化资源。同时借助通信网络，图书馆也可不断进行读者教育、书籍推广、音视频服务等方面创新，充分实现读者线上线下服务的相互结合。在5G和MEC新一代通信技术的加持下，结合云VR/AR、全息投影、远程互动教学、在线会议等新型技术，高校图书馆读者服务形式与服务内容也必将更加丰富多彩。通信技术的发展也在不断打破高校图书馆读者服务的物理边界，通过对高校图书馆网络进行重新规划和设计，未来在高效、稳定、安全的通信网络支持下，可让高校图书馆的服务延伸到校园各个角度[3]。
3 高校图书馆5G网络构建方式
3.1 基于图书馆5G独立专网的部署方式
图书馆5G独立专网产品是指在5G网络技术下，充分利用切片和边缘计算等技术，结合专有无线设备，为图书馆用户构建一张大带宽、低时延、物理封闭、高安全保障性的通信基础连接网络[4]。该模式下图书馆业务数据与服务数据高度保密，圖书馆内网与通信运营商网络端到端完全隔离。从无线基站、传输到核心网用户面+控制面，端到端为图书馆管理用户与读者用户单独建设，提供物理独享的5G专用网络，满足图书馆管理用户与读者在带宽、时延与连接性各类方面的数据传输需求（见图1）。
此类模式可实现运营商将具体网络设备下沉到图书馆物理范围内，实现数据不出馆，最大限度地保障图书馆5G网络建设的信息安全。同时可针对不同图书馆终端的连接需求进行个性化开发，保障不同数字资源的传输网络个性化需求。此类模式对图书馆信息化部门的建维能力要求较高，且需要较大的投资成本。
3.2 基于运营商5G切片的部署方式
5G网络切片是5G网络发展带来的新型属性，基于运营商与客户签订的业务服务协议（SLA），为不同垂直行业、不同客户、不同业务提供相互隔离、功能可定制的网络服务，是一个提供特定网络能力和特性的端到端的逻辑网络[5]。5G网络的软件化、自动化、模块化等功能，确保了网络功能切片的实现，为用户提供了一种无须采购硬件设施，而直接向运营商采购定制化网络服务的新形式。
目前各大通信运营商正加大5G网络切片的布局建设与商业应用能力构建，高校图书馆可通过与运营商进行深度合作，在运营商共用通信网络上租用特殊通道，避免读者在享受图书馆数字资源的传输时，受到非图书馆数字资源用户终端对其网络连接进行的抢占。同时5G切片网络比APN连接等方式保障程度更好，实施方式更灵活，可以更全面地承载图书馆读者服务与设备管理（见图2）。该类模式的制约问题为后续如何打通图书馆网络服务与校园网，需要在顶层网络设计层面进行具体规划。
3.3 基于校园网5G-MEC的部署方式
目前诸多高校已启动属于自身学校的高校边缘云部署规划，通过在校园网络出口部署具有边缘计算能力的教学边缘云，针对目前校园内、外网不稳定的问题。各高校可通过云网融合服务网关，灵活部署，将5G、WiFi、有线网、物联网等网络渠道充分打通，满足学校层面的不同应用场景需求[6]。图书馆可将自身业务模块开发为高校教学边缘云中特有的服务单元进行部署及运行。该模式既可节省物理设备的部署成本，又可保持与高校通信网络的一致性，是现阶段图书馆进行5G专网建设的较优选择（见图3）。
目前该类建设模式制约问题为缺乏具体应用场景，需要针对不同高校图书馆特点进行具体业务场景的开发。在基础场景的基础上进行迭代升级，进而丰富图书馆业务在5G边缘云上的应用。一般而言，各个高校图书馆均拥有自身信息化服务部门，对自身信息化应用场景具有较深认知与一定的服务开发能力，图书馆可作为此轮高校5G-MEC教学网络试点建设的首批对象，将图书馆网络服务应用场景与学校MEC建设相融合，成为高校边缘云部署的首批实践者。 4 应用场景
4.1 多屏互动的读者服务
近年来，高校图书馆读者服务终端的使用主体与具体形态呈现出多样化的发展趋势。入馆者拥有的手机、PAD、个人电脑等终端，图书馆提供的研究室显示屏、借阅器等均可为读者提供形象生动的信息化服务。但不同终端之间的服务内容与连接形式是独立的、割裂的，无法进行贯穿使用，这制约了数字化信息在不同终端中的流动以及读者在交互数字信息中的效率。基于图书馆5G网络泛在接入的特点，可以将不同终端利用5G网络接入统一云平台，并在云平台上部署多屏互动平台和空中服务平台。其中，多屏互动平台可以支持手机、平板、电视、投屏等多终端接入，而且5G带来的超高清和低时延的特性可以极大地改善读者服务的互动性体验。而空中服务平台可以为图书馆管理方、数字资源提供方、读者个人用户提供专属数字化空间，方便不同用户利用统一的平台调用资源，打破不同终端拥有主体的数字资源共享制约[7]。
4.2 云AR图书馆导览
结合5G和AR技术，高校图书馆可设置智慧图书馆导览系统，不仅解决了读者在检索、定位文献中的效率问题，还可增强读者在书籍借阅过程中的趣味性和互动性，为读者提供多样化的借阅体验和服务，满足读者在借阅书籍过程中对文献内容的深层次体验和全方位了解的信息需求。读者可通过二维码索书号，自动生成该文献所在的场馆地点与书架号，结合5G、数字孪生场馆与室内定位技术，读者可通过AR技术实时具体导航到文献所在位置，解决多层书架反复查找的难题。另外，通过对热门书籍进行AR建模，还可实现三维立体呈现，对书籍进行简介与推广等多样化的功能和体验。
4.3 云VR浸入式阅读
VR技术应用于书籍阅读兴起于2016年，可为读者提供阅读内容立体生动、阅读形式交互自如与阅读环境个性可控等功能。文科属性的高校，可重点开发旅游、考古等VR阅读书籍，为学生提供足不出户便可观看各大名山高川，并可实现随意翻转观看各处细节的功能。理工属性院校则可注重对较为晦涩难懂的科学现象进行数字建模，把复杂的科学现象在虚拟现实环境中模拟出来，根据需要突出的重点和细节进行交互式实验或操作，更有助于读者对科技知识要点的理解。同时在VR浸入式阅读体验中，读者可根据自身阅读习惯和需要，设计专属于自己的阅读环境，在互不干扰的情况下打造专属于自身的阅读数字空间。
4.4 远程互动读者教育
通过5G网络实现远程互动读者教育，可实现图书馆与读者之间泛在化的接触，使读者可以随时随地享受到图书馆对其進行的信息化素养教育与读者教育。特别是在2020年新冠疫情的影响下，各高校“停课不停学”的政策亦要求图书馆通过线上教育方式向学生提供形式多样的读者教育活动，特别是针对数字文献利用的教学教研活动。基于5G的大带宽与低时延，可以加强馆员与读者之间的联系，提供更加高效的双向互动，提高读者的积极主动性，方便馆员及时掌握读者的学习情况，真正实现多屏互动信息化教育。同时远程互动读者教育可通过直播、录播、点播等多种形式开展，打破时间、地点等物理限制，不管学生是校内还是校外，固定还是移动，白天还是黑夜，都可以随时根据自身需要完成学习活动，实现读者教育的个性化[8]。
4.5 图书馆安防管理
图书馆安防保障首先建立在图书馆内部的信息采集点，如安全食品监控、火灾警报预防、盗窃警报的基础上。基于5G网络万物互联的特点，可以实现图书馆设备的实时在线与智能化监控，及时将潜在的危险推送至图书馆的安保部门与安保人员。在安防事故发生之前，可以通过全面的信息采集、事先监管降低图书馆安防潜在风险;在安防事故发生时，安防事件可以得到及时记录并通知相关人员;在安防事故发生之后，安防部门可以再次复盘对应情况，形成图书馆安防的良性信息反馈机制，进一步保障图书馆安全。
[参考文献]
[1]吴成林.5G核心网规划与应用[Μ].北京：人民邮电出版社，2020.
[2]储节旺，陈芬，郭春侠.边缘计算在图书馆智慧服务中的应用探索[J].情报理论与实践，2020（3）：78-84.
[3]周杰.基于边缘计算的高校智慧图书馆建设研究[J].图书馆，2020（9）：52-58.
[4]谢剑超.5G专网国内外发展现状探讨[J].通信世界，2021（5）：33-36.
[5]徐一凡. 5G环境下网络切片编排技术的研究与仿真[D].南京：南京邮电大学，2019.
[6]陈志刚.5G革命：新基建浪潮下的5G百业指南[Μ].长沙：湖南文艺出版社，2020.
[7]宋菲.AI+5G技术背景下图书馆发展趋势研究[J].图书馆学刊，2021（2）：89-91，96.
[8]曾群，杨柳青.5G环境下智慧图书馆创新服务模式研究[J].图书馆学研究，2020（22）：2-6.
（编辑 王雪芬）
关键词：5G网络;边缘计算;高校图书馆;网络规划;读者服务
1 5G与MEC
5G即第五代移动通信网络，具备超大带宽、超低时延、超大连接的特点，对比传统的4G-LTE技术，5G网络以其稳定高速的无线连接能力和灵活开发的网络结构设计，可快速构建起基于统一网络连接与服务的智慧连接体系，加速社会数字化的发展，为下一步社会信息化变革奠定基础[1]。
多接入移动边缘计算（Mult-access Edge Computing，MEC）平台是部署于无线基站内部或无线接入网边缘的云计算设施（即边缘云），通过构建基于云平台的虚拟化环境（如OpenStack），为移动化设备提供本地化的云服务形式。MEC技术作为5G的基础技术特征之一，在5G连接的技术要求下，将实现云端计算的就近处理、就近分析和就近反馈，有效分担中心云端运算压力，大幅降低端到端的数据传输时延，节省网络带宽，降低网络压力，实现同一区域内更大物联网终端的并发连接。同时在此过程中，诸多的计算与存储同样可通过边缘计算，由本地终端转移至云端的统一平台进行管理，实现数据的统一纳管，在统一数据的支撑中，基于数据分析的人工智能场景成为可能，进而赋予互联互通的万物以智能，实现单一数据采集的“互联万物”向机器智能下沉的“智联万物”发展。目前，MEC已发展为5G移动通信系统的重要技术之一，并在智慧园区、工业互联网等多个领域得以落地应用[2]。
2 现代通信技术与高校读者服务创新
现代通信技术同样也在图书馆领域得到了广泛应用，促进了图书馆读者服务从传统的纸质资源服务向数字化资源服务的转变，使读者可以借助各类终端的连接，更加高效地获取图书馆数字化资源。同时借助通信网络，图书馆也可不断进行读者教育、书籍推广、音视频服务等方面创新，充分实现读者线上线下服务的相互结合。在5G和MEC新一代通信技术的加持下，结合云VR/AR、全息投影、远程互动教学、在线会议等新型技术，高校图书馆读者服务形式与服务内容也必将更加丰富多彩。通信技术的发展也在不断打破高校图书馆读者服务的物理边界，通过对高校图书馆网络进行重新规划和设计，未来在高效、稳定、安全的通信网络支持下，可让高校图书馆的服务延伸到校园各个角度[3]。
3 高校图书馆5G网络构建方式
3.1 基于图书馆5G独立专网的部署方式
图书馆5G独立专网产品是指在5G网络技术下，充分利用切片和边缘计算等技术，结合专有无线设备，为图书馆用户构建一张大带宽、低时延、物理封闭、高安全保障性的通信基础连接网络[4]。该模式下图书馆业务数据与服务数据高度保密，圖书馆内网与通信运营商网络端到端完全隔离。从无线基站、传输到核心网用户面+控制面，端到端为图书馆管理用户与读者用户单独建设，提供物理独享的5G专用网络，满足图书馆管理用户与读者在带宽、时延与连接性各类方面的数据传输需求（见图1）。
此类模式可实现运营商将具体网络设备下沉到图书馆物理范围内，实现数据不出馆，最大限度地保障图书馆5G网络建设的信息安全。同时可针对不同图书馆终端的连接需求进行个性化开发，保障不同数字资源的传输网络个性化需求。此类模式对图书馆信息化部门的建维能力要求较高，且需要较大的投资成本。
3.2 基于运营商5G切片的部署方式
5G网络切片是5G网络发展带来的新型属性，基于运营商与客户签订的业务服务协议（SLA），为不同垂直行业、不同客户、不同业务提供相互隔离、功能可定制的网络服务，是一个提供特定网络能力和特性的端到端的逻辑网络[5]。5G网络的软件化、自动化、模块化等功能，确保了网络功能切片的实现，为用户提供了一种无须采购硬件设施，而直接向运营商采购定制化网络服务的新形式。
目前各大通信运营商正加大5G网络切片的布局建设与商业应用能力构建，高校图书馆可通过与运营商进行深度合作，在运营商共用通信网络上租用特殊通道，避免读者在享受图书馆数字资源的传输时，受到非图书馆数字资源用户终端对其网络连接进行的抢占。同时5G切片网络比APN连接等方式保障程度更好，实施方式更灵活，可以更全面地承载图书馆读者服务与设备管理（见图2）。该类模式的制约问题为后续如何打通图书馆网络服务与校园网，需要在顶层网络设计层面进行具体规划。
3.3 基于校园网5G-MEC的部署方式
目前诸多高校已启动属于自身学校的高校边缘云部署规划，通过在校园网络出口部署具有边缘计算能力的教学边缘云，针对目前校园内、外网不稳定的问题。各高校可通过云网融合服务网关，灵活部署，将5G、WiFi、有线网、物联网等网络渠道充分打通，满足学校层面的不同应用场景需求[6]。图书馆可将自身业务模块开发为高校教学边缘云中特有的服务单元进行部署及运行。该模式既可节省物理设备的部署成本，又可保持与高校通信网络的一致性，是现阶段图书馆进行5G专网建设的较优选择（见图3）。
目前该类建设模式制约问题为缺乏具体应用场景，需要针对不同高校图书馆特点进行具体业务场景的开发。在基础场景的基础上进行迭代升级，进而丰富图书馆业务在5G边缘云上的应用。一般而言，各个高校图书馆均拥有自身信息化服务部门，对自身信息化应用场景具有较深认知与一定的服务开发能力，图书馆可作为此轮高校5G-MEC教学网络试点建设的首批对象，将图书馆网络服务应用场景与学校MEC建设相融合，成为高校边缘云部署的首批实践者。 4 应用场景
4.1 多屏互动的读者服务
近年来，高校图书馆读者服务终端的使用主体与具体形态呈现出多样化的发展趋势。入馆者拥有的手机、PAD、个人电脑等终端，图书馆提供的研究室显示屏、借阅器等均可为读者提供形象生动的信息化服务。但不同终端之间的服务内容与连接形式是独立的、割裂的，无法进行贯穿使用，这制约了数字化信息在不同终端中的流动以及读者在交互数字信息中的效率。基于图书馆5G网络泛在接入的特点，可以将不同终端利用5G网络接入统一云平台，并在云平台上部署多屏互动平台和空中服务平台。其中，多屏互动平台可以支持手机、平板、电视、投屏等多终端接入，而且5G带来的超高清和低时延的特性可以极大地改善读者服务的互动性体验。而空中服务平台可以为图书馆管理方、数字资源提供方、读者个人用户提供专属数字化空间，方便不同用户利用统一的平台调用资源，打破不同终端拥有主体的数字资源共享制约[7]。
4.2 云AR图书馆导览
结合5G和AR技术，高校图书馆可设置智慧图书馆导览系统，不仅解决了读者在检索、定位文献中的效率问题，还可增强读者在书籍借阅过程中的趣味性和互动性，为读者提供多样化的借阅体验和服务，满足读者在借阅书籍过程中对文献内容的深层次体验和全方位了解的信息需求。读者可通过二维码索书号，自动生成该文献所在的场馆地点与书架号，结合5G、数字孪生场馆与室内定位技术，读者可通过AR技术实时具体导航到文献所在位置，解决多层书架反复查找的难题。另外，通过对热门书籍进行AR建模，还可实现三维立体呈现，对书籍进行简介与推广等多样化的功能和体验。
4.3 云VR浸入式阅读
VR技术应用于书籍阅读兴起于2016年，可为读者提供阅读内容立体生动、阅读形式交互自如与阅读环境个性可控等功能。文科属性的高校，可重点开发旅游、考古等VR阅读书籍，为学生提供足不出户便可观看各大名山高川，并可实现随意翻转观看各处细节的功能。理工属性院校则可注重对较为晦涩难懂的科学现象进行数字建模，把复杂的科学现象在虚拟现实环境中模拟出来，根据需要突出的重点和细节进行交互式实验或操作，更有助于读者对科技知识要点的理解。同时在VR浸入式阅读体验中，读者可根据自身阅读习惯和需要，设计专属于自己的阅读环境，在互不干扰的情况下打造专属于自身的阅读数字空间。
4.4 远程互动读者教育
通过5G网络实现远程互动读者教育，可实现图书馆与读者之间泛在化的接触，使读者可以随时随地享受到图书馆对其進行的信息化素养教育与读者教育。特别是在2020年新冠疫情的影响下，各高校“停课不停学”的政策亦要求图书馆通过线上教育方式向学生提供形式多样的读者教育活动，特别是针对数字文献利用的教学教研活动。基于5G的大带宽与低时延，可以加强馆员与读者之间的联系，提供更加高效的双向互动，提高读者的积极主动性，方便馆员及时掌握读者的学习情况，真正实现多屏互动信息化教育。同时远程互动读者教育可通过直播、录播、点播等多种形式开展，打破时间、地点等物理限制，不管学生是校内还是校外，固定还是移动，白天还是黑夜，都可以随时根据自身需要完成学习活动，实现读者教育的个性化[8]。
4.5 图书馆安防管理
图书馆安防保障首先建立在图书馆内部的信息采集点，如安全食品监控、火灾警报预防、盗窃警报的基础上。基于5G网络万物互联的特点，可以实现图书馆设备的实时在线与智能化监控，及时将潜在的危险推送至图书馆的安保部门与安保人员。在安防事故发生之前，可以通过全面的信息采集、事先监管降低图书馆安防潜在风险;在安防事故发生时，安防事件可以得到及时记录并通知相关人员;在安防事故发生之后，安防部门可以再次复盘对应情况，形成图书馆安防的良性信息反馈机制，进一步保障图书馆安全。
[参考文献]
[1]吴成林.5G核心网规划与应用[Μ].北京：人民邮电出版社，2020.
[2]储节旺，陈芬，郭春侠.边缘计算在图书馆智慧服务中的应用探索[J].情报理论与实践，2020（3）：78-84.
[3]周杰.基于边缘计算的高校智慧图书馆建设研究[J].图书馆，2020（9）：52-58.
[4]谢剑超.5G专网国内外发展现状探讨[J].通信世界，2021（5）：33-36.
[5]徐一凡. 5G环境下网络切片编排技术的研究与仿真[D].南京：南京邮电大学，2019.
[6]陈志刚.5G革命：新基建浪潮下的5G百业指南[Μ].长沙：湖南文艺出版社，2020.
[7]宋菲.AI+5G技术背景下图书馆发展趋势研究[J].图书馆学刊，2021（2）：89-91，96.
[8]曾群，杨柳青.5G环境下智慧图书馆创新服务模式研究[J].图书馆学研究，2020（22）：2-6.
（编辑 王雪芬）