張俊哲 劉延斌 劉幸 李燕

摘要：考試作為教學(xué)過程的重要手段之一，需要體現(xiàn)其公平性與公正性，因此考場管理工作尤為重要，融合信息技術(shù)是考場管理工作的必然需求。5G技術(shù)作為最前沿的信息技術(shù)之一，為提高考場管理工作的效率和安全保障提供了有力的支撐。該文分析了一種基于5G技術(shù)下的智慧考場系統(tǒng)的架構(gòu)，并論述了5G技術(shù)對考場管理工作的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);智慧考場;考試管理

中圖分類號：TP391? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）36-0157-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research on the Application of a Wisdom Examnation Room System based on 5G Technology

ZHANG Jun-zhe， LIU Yan-bin， LIU Xing， LI Yan

（Radar NCO School of Air Force Early Warning Academy， Wuhan 430345， China）

Abstract：As one of the important methods of the teaching process， examination needs to reflect its fairness and impartiality. Therefore， management of examination room is particularly important. The integration with information technology is an inevitable demand for management of examination room. As one of the most cutting-edge information technologies， 5G technology provides strong support for improving the efficiency and safety of examination room management. This article analyzes the architecture of a wisdom system of examination based on 5G technology， and discusses the role of 5G technology in promoting management of examination room.

Key words： 5G Technology; wisdom examnation room; examnation management

2020年新冠病毒肺炎疫情防控期間，為推進(jìn)“全國碩士生招生考試復(fù)試”和“全國藝術(shù)類專業(yè)招生考試”的順利開展，教育部首次推薦各大招生單位采用遠(yuǎn)程考試方式組織相關(guān)招生工作。隨著全球疫情形勢的不斷變化，遠(yuǎn)程考試的需求逐漸常態(tài)化，“智慧考場”的概念應(yīng)運(yùn)而生。智慧考場依托5G技術(shù)優(yōu)勢，打造“線上+線下”一體化考試解決方案，能夠提供集考前、考中、考后過程中各功能于一體的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“筆試不出省，面試不出市”的目標(biāo)，不僅減輕了疫情防控的壓力，同時有效提升了各項(xiàng)考試工作的效率，讓考試更智能，讓教育更公平。因此，打造基于5G技術(shù)的智慧考場平臺，能夠有效減少考試組織壓力及監(jiān)考老師負(fù)擔(dān)，便于考務(wù)人員監(jiān)管，也有助于提升監(jiān)考水平，降低考試成本，提升考務(wù)管理規(guī)范性和公平性。

1 5G技術(shù)

隨著移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)爆炸式增長，用戶體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)速率的要求越來越高，以及物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等新領(lǐng)域?qū)Τ蜁r延和超高可靠場景需求的日益增長，現(xiàn)有的4G技術(shù)已難以滿足各種需求。5G技術(shù)正是在4G技術(shù)基礎(chǔ)上衍生出來的新一代移動通信技術(shù)，相比于4G技術(shù)，5G技術(shù)提升了千倍的網(wǎng)絡(luò)容量以及百倍的用戶速率，極大地滿足了超高清視頻、高清語音、VR/AR等場景的應(yīng)用，5G技術(shù)能夠接入海量終端，實(shí)現(xiàn)智能家居、智能交通、智慧城市、智慧教育的目標(biāo)，同時，5G技術(shù)僅具有1ms的超低時延和超高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸能力，極大地促進(jìn)了工業(yè)自動化、自動駕駛和移動醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從專用的電信網(wǎng)絡(luò)到通用的電信網(wǎng)絡(luò)平臺的轉(zhuǎn)變，能夠同時支持各種差異化場景、支持面向客戶的業(yè)務(wù)模式、支持業(yè)務(wù)快速建立和修改以及更高性能的業(yè)務(wù)應(yīng)用[1]。5G技術(shù)不僅大幅度提升了個人用戶的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)，創(chuàng)造出了百花齊放的生活娛樂應(yīng)用場景，同時契合其低時延、大帶寬和大連接等核心能力構(gòu)成了新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，成為推動傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級與數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基石。

伴隨著技術(shù)變革的不斷普及滲透，教育環(huán)境和系統(tǒng)也面臨重塑，其構(gòu)建依賴于5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)和產(chǎn)品的綜合應(yīng)用。而教育教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)——考試，也面臨智能化升級和改革的需求。利用5G技術(shù)的大連接、大帶寬和低時延能力，結(jié)合人工智能和云計(jì)算等技術(shù)，建立智慧考場系統(tǒng)，可以極大地節(jié)省教師的監(jiān)考工作量提高考試效率，降低學(xué)生參加考試的成本，緩解考試組織機(jī)構(gòu)的壓力，增強(qiáng)過程記錄，有效防范代考和作弊等行為的發(fā)生，更好地維護(hù)教育考試的嚴(yán)肅性、權(quán)威性和公平性。

2 5G技術(shù)下智慧考場系統(tǒng)的構(gòu)成

智慧考場系統(tǒng)主要包括線上考試平臺、傳輸網(wǎng)絡(luò)和線下考場終端三大部分，線上考試平臺主要包含在線考試系統(tǒng)、考試管理系統(tǒng)和監(jiān)考系統(tǒng)，線下考場終端主要包含攝像頭、麥克風(fēng)、身份驗(yàn)證設(shè)備和作弊防控設(shè)備等線下考場部署的終端設(shè)備。如圖1所示。

2.1 線上考試平臺

線上考試平臺是智慧考場系統(tǒng)的核心平臺，由在線考試系統(tǒng)、考試管理系統(tǒng)、監(jiān)考系統(tǒng)三部分組成。

2.1.1在線考試系統(tǒng)

在線考試系統(tǒng)包含在線筆試、在線面試、錄制視頻、信息審核等功能模塊，針對考官、考生、考務(wù)人員三方設(shè)置不同的登錄方式以及信息處理功能，用來實(shí)現(xiàn)無紙化考試，通過該系統(tǒng)，考生可以完成從個人登錄、查看考試信息、參加考試的全流程考試過程。

2.1.2考試管理系統(tǒng)

考試系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對考試業(yè)務(wù)進(jìn)行全面管理，為考試全過程管理提供智能化手段，包含身份驗(yàn)證、考試指令發(fā)布、考點(diǎn)設(shè)置、考卷分發(fā)、考后統(tǒng)計(jì)等功能模塊。通過與在線考試系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，確保所有考場考務(wù)工作的及時準(zhǔn)確地開展，實(shí)現(xiàn)考務(wù)數(shù)據(jù)和前端考場設(shè)備以及監(jiān)控中心設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，為監(jiān)控中心提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1.3監(jiān)考系統(tǒng)

監(jiān)考系統(tǒng)包含巡查和作弊防控兩大模塊，通過巡查模塊實(shí)現(xiàn)考場視頻和音頻的采集，巡查模塊具備檢索回放歷史信息以及存儲備份數(shù)據(jù)、報警聯(lián)動用戶、智能偵測等功能。作弊防控模塊通過基于5G技術(shù)研發(fā)的最新屏蔽設(shè)備，對考場周邊的無線電信號進(jìn)行全頻段偵測，并對非法信號進(jìn)行阻斷，防止考試作弊行為的發(fā)生[2]。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

由于智慧考場系統(tǒng)中需要實(shí)時傳輸和處理大量音、視頻數(shù)據(jù)以及動態(tài)圖像信號，數(shù)據(jù)量大而且所含信息豐富，因此需要帶寬充裕、冗余性強(qiáng)、低時延和性能穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)基于5G技術(shù)，結(jié)合千兆網(wǎng)和云存儲，使用支持多種動態(tài)路由協(xié)議的萬兆核心交換機(jī)作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過其對多種模式的隊(duì)列調(diào)度機(jī)制和擁塞避免機(jī)制的支持[3]，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)和控制，采用雙上行鏈路聚合模式連接核心交換機(jī)和接入層交換機(jī)，并輔以固網(wǎng)專線，實(shí)現(xiàn)多線接入，通過加裝5G設(shè)備對多路接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能管理，以提供多路冗余傳輸，確保網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)上行與下行的高速交換能力，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

2.3 線下考場終端

根據(jù)考試過程的需求，線下考場終端分為前端考場終端和監(jiān)控中心終端兩個部分。通過在前端考場部署終端，實(shí)現(xiàn)對考場信息的采集和傳輸。通過搭建監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對考場音頻、視頻數(shù)據(jù)的調(diào)取和管理。

2.3.1 前端考場終端

在考場部署高清攝像頭、麥克風(fēng)，用來實(shí)現(xiàn)對考場內(nèi)音頻和視頻信息的采集。通常采用在一個考場內(nèi)部署前、后雙機(jī)位攝像頭和一個麥克風(fēng)的方式來達(dá)到全方位監(jiān)控的效果。在每個考場內(nèi)配備一臺身份驗(yàn)證設(shè)備，要求人臉識別時間小于一秒，識別準(zhǔn)確率高于99%，同時支持生物識別和終端識別的混合驗(yàn)證，將該設(shè)備接入5G傳輸網(wǎng)絡(luò)并和監(jiān)控中心以及考試管理系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)考生身份信息的真?zhèn)舞b別，并將相關(guān)數(shù)據(jù)同步更新到考試管理系統(tǒng)中。作弊防控設(shè)備根據(jù)考場面積大小的差異來確定數(shù)量，為保證防控效果，通常在80㎡及以下的考場內(nèi)安裝一臺防控設(shè)備，80㎡及以上的考場安裝兩臺及以上的防控設(shè)備，要求該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的全頻段阻斷[4]，實(shí)現(xiàn)全時全頻段無縫連續(xù)覆蓋，能對各類信號進(jìn)行有效阻斷。

2.3.2 監(jiān)控中心終端

監(jiān)控中心主要由網(wǎng)關(guān)、媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、存儲設(shè)備、高清顯示屏構(gòu)成，用來實(shí)現(xiàn)對考場音頻、視頻的編碼、存儲和顯示等功能。網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)對音頻、視頻的實(shí)時點(diǎn)播、視頻的回放和檢索以及對監(jiān)控設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能。媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器需要支持TCP/IP、SIP等多種主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供低時延和多級轉(zhuǎn)發(fā)等功能。存儲設(shè)備需要大容量且能夠支持MPEG4、SVAC等多種視頻編碼格式，以支持實(shí)時錄像、定時錄像和移動錄像等功能[5]。高清顯示屏提供HDMI、DVI等多種接口，實(shí)現(xiàn)對考場畫面的流暢顯示。

通過在前端考場和監(jiān)控中心部署使用最新5G技術(shù)的終端設(shè)備，結(jié)合線上考試平臺和5G傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以有效解決傳統(tǒng)考場中建設(shè)成本高、考試圖像不清晰導(dǎo)致的取證困難問題、圖像存儲調(diào)取效率低和智能分析程度差等問題，通過“線上+線下”一體化考試解決方案，搭建全方位、立體化的考試安全防護(hù)體系，突破傳統(tǒng)考場存在的局限性。

3 5G技術(shù)對智慧考場系統(tǒng)的促進(jìn)作用

5G技術(shù)所具備的增強(qiáng)型移動帶寬（eMBB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）和低時延高可靠通信（uRLLC）等方面的網(wǎng)絡(luò)能力，結(jié)合其所包含的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等基礎(chǔ)共性能力，對智慧考場系統(tǒng)的發(fā)展和改革起到了至關(guān)重要的作用，主要體現(xiàn)在如下兩個方面。

3.1 提高了智慧考場的穩(wěn)定性和可靠性

由于智慧考場系統(tǒng)涉及線上和線下兩個維度的考場管理，同時需要面向考生、考官、考務(wù)三方人員，因此，無論是線上考場的考試系統(tǒng)，還是線下考場的監(jiān)控設(shè)備，都對通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及設(shè)備有著較高的要求。通過在考場加裝5G設(shè)備，結(jié)合固網(wǎng)專線，對多路網(wǎng)絡(luò)接入進(jìn)行智能管理，以提供雙路冗余傳輸，能夠提升考場數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｍ瑫r，基于5G技術(shù)，智慧考場平臺能夠采用最新視頻處理技術(shù)和無損音頻傳輸技術(shù)，具備抗丟包和寬帶自適應(yīng)能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠自動切換備份線路，保持考場網(wǎng)絡(luò)的通暢，確?？荚嚇I(yè)務(wù)不受影響，有效提高了考場的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 提升了智慧考場的智能化程度

智慧考場與傳統(tǒng)考場相比，在作弊防控、考試環(huán)境監(jiān)控等方面提出了更高的要求?；?G技術(shù)搭建的新一代智慧考場系統(tǒng)采用全新AI監(jiān)控和巡考等技術(shù)，通過向遠(yuǎn)程巡考人員提供考場的多媒體監(jiān)控，提供“實(shí)時視頻互動”和“實(shí)時查看截圖”等不同的監(jiān)考方式，以滿足不同的監(jiān)考需求，提高考試效率，維護(hù)考場秩序，全面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程考試智能化。通過對考官、考務(wù)人員和考生的行為動作進(jìn)行識別，智能分析考生的行為動作用以輔助判斷考試中是否有違規(guī)違紀(jì)行為，協(xié)助考務(wù)人員進(jìn)行分析判斷，實(shí)現(xiàn)預(yù)警、提示和取證等功能，有效提升了考場的智能化程度。

4 結(jié)論

5G 技術(shù)打破了傳統(tǒng)考場的邊界，通過其技術(shù)特性，疊加更多應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程考試在疫情防控、考試成本、考場真實(shí)性和考務(wù)管理規(guī)范性和公平性等方面的問題，豐富了應(yīng)用場景，提升了考場管理的智慧化水平，有效促進(jìn)考場及考務(wù)管理效率的提高。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及智慧考場系統(tǒng)產(chǎn)學(xué)研一體化融合創(chuàng)新的落地，將有利于構(gòu)建開放共享的教育新生態(tài)，推動教育考試工作實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和改革。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊再明，張凱，尹翰冬.江蘇省國家教育考試標(biāo)準(zhǔn)化考場的建設(shè)與思考[J].中國教育信息化，2015（21）：68-71.

[2] 張凱，楊再明.智慧考場的構(gòu)建與擴(kuò)展教學(xué)應(yīng)用探討——以中國礦業(yè)大學(xué)為例[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2020，34（3）：326-332.

[3] 呂鳴.基于網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一考試指令播報系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國考試，2012（3）：38-42.

[4] 黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[5] 周偉鴻，朱思霖.基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的智慧考場方案的應(yīng)用探究[J].信息技術(shù)與信息化，2020（12）：224-227.

【通聯(lián)編輯：梁書】