5G背景下的物聯(lián)網(wǎng)技術在物流行業(yè)中的應用

          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，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、體系架構等進行簡述，就物流行業(yè)的應用層、網(wǎng)絡層、感知層等應用功能模塊進行分析，以期待將“5G+物聯(lián)網(wǎng)”技術有機結合應用于物流行業(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備如WSN(Wireless Sensor Network)節(jié)點、RFID(Radio Frequency Identification)裝置、紅外感應器、移動手機、PDA(Personal Digital Assistant)、GPS (Global Positioning System)、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。在此網(wǎng)絡中，物品之間在無人干預情況下能夠彼此進行“交流”。

          2005年，MIT的Kevin Ashton第一次提出將RFID技術與傳感器技術應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、融合使用等服務的網(wǎng)絡，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，突破了將物理基礎設施和信息基礎設施分開的傳統(tǒng)思維，具有很大的戰(zhàn)略意義。

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

          相比4G/3G/2G移動通信技術，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，在行業(yè)中應用將大大提升其商業(yè)化進程。

          1. 行業(yè)海量接入

          物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的應用，對網(wǎng)絡層提出了更高的服務質量要求，要求其承擔比現(xiàn)有網(wǎng)絡更大的數(shù)據(jù)量。而5G應用于行業(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、準確地獲取相關的行業(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)技術完美融合，可為行業(yè)的運作提供更為豐富的服務，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)服務的質量。

          2. 行業(yè)場景分析

          5G網(wǎng)絡的系統(tǒng)結構中的接入平面負責構建行業(yè)接入網(wǎng)絡的拓撲結構、行業(yè)網(wǎng)絡的篩選和重新部署等，控制平面實現(xiàn)行業(yè)網(wǎng)絡控制與調度功能，轉發(fā)平面負責行業(yè)數(shù)據(jù)轉發(fā)和處理。將5G網(wǎng)絡結合物聯(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，5G主要應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)以及海量機器通信場景(massive Machine Type Communic-ations，mMTC)。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，通過RFID、紅外感應器、GPS、激光掃描器等信息傳感設備，把行業(yè)信息與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行行業(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、增強數(shù)據(jù)收集、提高安全性。在5G 切片技術支撐下，各種業(yè)務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、WSN (Wireless Sensor Network) 技術、GPS技術、數(shù)字地球技術與互聯(lián)網(wǎng)結合起來，就能夠將互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍從“人”擴大到“物”;被改造的每個物聯(lián)設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)化進程。

          三、5G+物聯(lián)網(wǎng)技術在物流行業(yè)中的應用

          在物物智慧業(yè)務產(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)絡傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、智慧應用、商業(yè)模式、方案集成、運營服務的端到端的完整體系架構。

          1. 5G+物聯(lián)網(wǎng)的物流標準體系

圖2 5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流標準體系

          標準體系框架是對標準體系的組成要素及其相互關系的描述。5G+物聯(lián)網(wǎng)中物流標準體系框架共包含5個部分(如圖2所示)，分別是：總體共性標準、感知層標準、網(wǎng)絡層標準、服務器支撐層與應用層標準。

          通過標準規(guī)范體系框架的建立，能夠在物流管理領域落實示范工程建設，初步建立物流應用體系。唯有標準規(guī)范體系框架與關鍵技術研發(fā)的有效結合，方能真正推進物流行業(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)技術的物流行業(yè)中的應用，智慧物流在不遠的將來不僅能提供更高效、精準、滿足個性化需求的服務，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，機器人、人工智能技術使得倉儲-分揀-運輸-配送-客服全供應鏈環(huán)節(jié)的智能化;在運營層面，大數(shù)據(jù)、人工智能將驅動倉運配全鏈路智能化;在網(wǎng)絡協(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)指上游精準供應、精準營銷、精準服務，推動整個供應鏈體系優(yōu)化升級;短鏈化會推動整個供應鏈柔性化，降低物流不確定性和風險。

          “共生”(Symbiosis)指新一代物流通過端到端一體化的服務，促進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

          基于5G 技術延時低的特點，其最主要的應用是提高通信的可靠性、降低通信的延時，達到真正意義上的實時通信。物聯(lián)網(wǎng)可以應用于物流行業(yè)的各個端，在能源供給、倉儲、物流監(jiān)控、用戶服務等多個方面都有著用武之地。物聯(lián)網(wǎng)涉及網(wǎng)絡安全、信息安全和隱私權，也需要有妥善合理的處理方案。高速高寬帶網(wǎng)絡是連接基礎設施層云服務器、云存儲以及平臺服務層、網(wǎng)絡層的高速高寬帶交換機、路由器、光纖通信網(wǎng)絡的通道。物聯(lián)網(wǎng)智慧業(yè)務在落地時應根據(jù)業(yè)務應用場景、傳輸性能、組網(wǎng)特點、網(wǎng)絡安全、標準規(guī)范、建設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。

          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)絡融合、業(yè)務融合、終端融合、運營管理融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去;利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體進行實時智能化控制。

圖4 5G+物聯(lián)網(wǎng)物流架構中所涉及的技術

          智慧物流架構是一個功能齊全的基礎性服務平臺，系統(tǒng)架構分為三層豎向結構：應用層、網(wǎng)絡層和感知層(每層所涉及技術詳見圖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)層在左側與每一層都有互動關系。

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

           四、結語

          隨著物聯(lián)網(wǎng)設備及其需求的增長，先進的連接網(wǎng)絡是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基礎，因此5G應運而生。從物流行業(yè)發(fā)展趨勢看，持續(xù)的深化供給側結構性改革，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)濟強勁的推動力。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，技術的進展，產(chǎn)業(yè)鏈的形成、協(xié)同和壯大，否則將是一個十分漫長、自生自滅的隨機過程。