5G背景下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)中的應(yīng)用

          物聯(lián)網(wǎng)具有智能感知、快穩(wěn)傳送、智慧處理等特征，可實現(xiàn)任何物體間隨時、隨地完美連結(jié)，而5G將改善物聯(lián)網(wǎng)的運作效率，從而提高整個物流行業(yè)的信息化傳遞速率。本文對物流市場的需求、商業(yè)模式、體系架構(gòu)等進(jìn)行簡述，就物流行業(yè)的應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層等應(yīng)用功能模塊進(jìn)行分析，以期待將“5G+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)有機(jī)結(jié)合應(yīng)用于物流行業(yè)做一些探索。

          迄今為止，“物聯(lián)網(wǎng)”在國際上還沒有一個確切定義。物聯(lián)網(wǎng)通常是指將各種信息傳感設(shè)備如WSN(Wireless Sensor Network)節(jié)點、RFID(Radio Frequency Identification)裝置、紅外感應(yīng)器、移動手機(jī)、PDA(Personal Digital Assistant)、GPS (Global Positioning System)、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)中，物品之間在無人干預(yù)情況下能夠彼此進(jìn)行“交流”。

          2005年，MIT的Kevin Ashton第一次提出將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)應(yīng)用于日常物品中形成一個“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things，IOT)，也稱為Web of Things(WOT)。在物流領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)可打破地域限制實現(xiàn)物物之間的信息獲取、傳遞、存儲、融合使用等服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，從而提高整個物流行業(yè)的信息化能力。

          一、5G+物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義

          5G+物聯(lián)網(wǎng)，是繼PC(Personal Computer)、MI(Mobile Internet)、CC(Cloud Computing)、GPS、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)、AI(Artificial Intelligence)之后的新變革，，世界各國都對其未來發(fā)展寄予厚望。5G+物聯(lián)網(wǎng)的提出體現(xiàn)了大融合理念，擁有短鏈、智慧以及共生的特征，具有快捷、方便、智能化等優(yōu)勢，突破了將物理基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施分開的傳統(tǒng)思維，具有很大的戰(zhàn)略意義。

          二、5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對行業(yè)商業(yè)化推動

          相比4G/3G/2G移動通信技術(shù)，5G不僅在帶寬、時延、功耗上有很大優(yōu)勢，還具有安全、高效、方便、快捷等特征。5G+物聯(lián)網(wǎng)，作為新一代通信的核心架構(gòu)，在行業(yè)中應(yīng)用將大大提升其商業(yè)化進(jìn)程。

          1. 行業(yè)海量接入

          物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的應(yīng)用，對網(wǎng)絡(luò)層提出了更高的服務(wù)質(zhì)量要求，要求其承擔(dān)比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更大的數(shù)據(jù)量。而5G應(yīng)用于行業(yè)最大的價值在于對數(shù)據(jù)的利用，它使數(shù)據(jù)的獲取更加高效，通過數(shù)據(jù)可以更好地協(xié)同行業(yè)的各個端。利用5G 網(wǎng)絡(luò)延時低的特點，可以使得行業(yè)各個環(huán)境都能夠更加快速、直觀、準(zhǔn)確地獲取相關(guān)的行業(yè)信息，讓運輸、商品裝撿等數(shù)據(jù)能夠更為迅捷地達(dá)到用戶端、管理端以及作業(yè)端，使彼此之間的數(shù)據(jù)共享與互鏈更為緊密。

          5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完美融合，可為行業(yè)的運作提供更為豐富的服務(wù)，智慧化海量接入的特性，使得行業(yè)過程任何節(jié)點都在其信息管理中心監(jiān)控之中，從而提高行業(yè)服務(wù)的質(zhì)量。

          2. 行業(yè)場景分析

          5G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的接入平面負(fù)責(zé)構(gòu)建行業(yè)接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的篩選和重新部署等，控制平面實現(xiàn)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度功能，轉(zhuǎn)發(fā)平面負(fù)責(zé)行業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理。將5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)可形成新的智慧體系，從而可建立新的分層。5G+物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)商業(yè)化階段及分層，見圖1。

圖1 5G+物聯(lián)網(wǎng)物在行業(yè)商業(yè)化階段及分層

          作為新一代移動通信技術(shù)，5G主要應(yīng)于即時可靠通信場景(Ultra Reliable Low Latency Communications，URLLC)、高能通信寬帶場景(enhanced Mobile Broadband，eMBB)以及海量機(jī)器通信場景(massive Machine Type Communic-ations，mMTC)。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，通過RFID、紅外感應(yīng)器、GPS、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，把行業(yè)信息與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行行業(yè)信息交換與通信，實現(xiàn)行業(yè)的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

          3. 行業(yè)商業(yè)化進(jìn)程

          5G +物聯(lián)網(wǎng)可以做很多人類無法做到的事情，其背后無縫運行的平臺使無數(shù)設(shè)備能夠有效地相互通信，從而可以高效的資源利用、最大限度減少人力、節(jié)省時間、增強(qiáng)數(shù)據(jù)收集、提高安全性。在5G 切片技術(shù)支撐下，各種業(yè)務(wù)場景能夠以切片形式融入一體化的行業(yè)體系;高帶寬、低延時、廣鏈接，將RFID技術(shù)、WSN (Wireless Sensor Network) 技術(shù)、GPS技術(shù)、數(shù)字地球技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，就能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)的覆蓋范圍從“人”擴(kuò)大到“物”;被改造的每個物聯(lián)設(shè)備都可以成為收集并產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點，而這一數(shù)字將是百億甚至是萬億的級別，從而加快行業(yè)商業(yè)化進(jìn)程。

          三、5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)中的應(yīng)用

          在物物智慧業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)中，需要建立一個數(shù)據(jù)采集、動作執(zhí)行、數(shù)據(jù)匯聚、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、智慧應(yīng)用、商業(yè)模式、方案集成、運營服務(wù)的端到端的完整體系架構(gòu)。

          1. 5G+物聯(lián)網(wǎng)的物流標(biāo)準(zhǔn)體系

圖2 5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流標(biāo)準(zhǔn)體系

          標(biāo)準(zhǔn)體系框架是對標(biāo)準(zhǔn)體系的組成要素及其相互關(guān)系的描述。5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流標(biāo)準(zhǔn)體系框架共包含5個部分(如圖2所示)，分別是：總體共性標(biāo)準(zhǔn)、感知層標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)器支撐層與應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。

          通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系框架的建立，能夠在物流管理領(lǐng)域落實示范工程建設(shè)，初步建立物流應(yīng)用體系。唯有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系框架與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的有效結(jié)合，方能真正推進(jìn)物流行業(yè)的健康、規(guī)范、有序發(fā)展。

          2. 5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流特征

圖3 5G時代物流特征圖

          5G時代，中國物流呈現(xiàn)“3S”特征(如圖3所示)—智慧(Smartness)、短鏈(Short-chain)、共生(Symbiosis)。隨著5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流行業(yè)中的應(yīng)用，智慧物流在不遠(yuǎn)的將來不僅能提供更高效、精準(zhǔn)、滿足個性化需求的服務(wù)，還可以使整個物流體系逐漸實現(xiàn)運作無人化、運營智能化與決策智慧化。

          所謂“智慧”(Smartness)指在操作層面，機(jī)器人、人工智能技術(shù)使得倉儲-分揀-運輸-配送-客服全供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的智能化;在運營層面，大數(shù)據(jù)、人工智能將驅(qū)動倉運配全鏈路智能化;在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層面，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及人工智能實現(xiàn)物流協(xié)同。

          “短鏈”(Short-chain)指上游精準(zhǔn)供應(yīng)、精準(zhǔn)營銷、精準(zhǔn)服務(wù)，推動整個供應(yīng)鏈體系優(yōu)化升級;短鏈化會推動整個供應(yīng)鏈柔性化，降低物流不確定性和風(fēng)險。

          “共生”(Symbiosis)指新一代物流通過端到端一體化的服務(wù)，促進(jìn)品牌商與消費者的無縫鏈接，幫助整個流通體系去渠道化，降低庫存成本;秉持綠色、共享的發(fā)展理念，以滿足人民日益增長的對美好生活的需要。

          3. 5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流架構(gòu)

          基于5G 技術(shù)延時低的特點，其最主要的應(yīng)用是提高通信的可靠性、降低通信的延時，達(dá)到真正意義上的實時通信。物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用于物流行業(yè)的各個端，在能源供給、倉儲、物流監(jiān)控、用戶服務(wù)等多個方面都有著用武之地。物聯(lián)網(wǎng)涉及網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全和隱私權(quán)，也需要有妥善合理的處理方案。高速高寬帶網(wǎng)絡(luò)是連接基礎(chǔ)設(shè)施層云服務(wù)器、云存儲以及平臺服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層的高速高寬帶交換機(jī)、路由器、光纖通信網(wǎng)絡(luò)的通道。物聯(lián)網(wǎng)智慧業(yè)務(wù)在落地時應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景、傳輸性能、組網(wǎng)特點、網(wǎng)絡(luò)安全、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、建設(shè)運營成本等多方面考慮選擇合適的無線、有線、衛(wèi)星接入組網(wǎng)技術(shù)。

          利用RFID、傳感器、QRC(Quick Response)等隨時隨地獲取物體的信息;通過各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運營管理融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去;利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體進(jìn)行實時智能化控制。

圖4 5G+物聯(lián)網(wǎng)物流架構(gòu)中所涉及的技術(shù)

          智慧物流架構(gòu)是一個功能齊全的基礎(chǔ)性服務(wù)平臺，系統(tǒng)架構(gòu)分為三層豎向結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層(每層所涉及技術(shù)詳見圖4所示)。由于物流數(shù)據(jù)屬于大數(shù)據(jù)特征，數(shù)據(jù)層基本使用大數(shù)據(jù)分布式平臺，豎向每一層都會產(chǎn)生和使用數(shù)據(jù)平臺中存儲的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)層在左側(cè)與每一層都有互動關(guān)系。

          人工智能(Artificial Intelligence)技術(shù)主要在服務(wù)層推動物流架構(gòu)智能化，大數(shù)據(jù)(Big Data)與云計算(Cloud Computing)技術(shù)在上三層均會有所應(yīng)用，最后區(qū)塊鏈(Blockchain)技術(shù)維護(hù)物流的安全體系。

           四、結(jié)語

          隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其需求的增長，先進(jìn)的連接網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，因此5G應(yīng)運而生。從物流行業(yè)發(fā)展趨勢看，持續(xù)的深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，新一代物流能夠降低全產(chǎn)業(yè)鏈的物流成本，提高物流供給質(zhì)量。同時，其也能夠提高全要素生產(chǎn)率，逐步釋放行業(yè)發(fā)展的新動能。最終，展現(xiàn)出全新態(tài)勢的物流行業(yè)將成為國內(nèi)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁的推動力。5G具有超高可靠、超低時延等優(yōu)勢，使物流行業(yè)可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)與經(jīng)營。從時間維度看，物流發(fā)展的速度取決于國家宏觀政策的取向和支持力度，技術(shù)的進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)鏈的形成、協(xié)同和壯大，否則將是一個十分漫長、自生自滅的隨機(jī)過程。