5G背景下的物联网技术在物流行业中的应用

          物联网具有智能感知、快稳传送、智慧处理等特征，可实现任何物体间随时、随地完美连结，而5G将改善物联网的运作效率，从而提高整个物流行业的信息化传递速率。本文对物流市场的需求、商业模式、体系架构等进行简述，就物流行业的应用层、网络层、感知层等应用功能模块进行分析，以期待将“5G+物联网”技术有机结合应用于物流行业做一些探索。

          迄今为止，“物联网”在国际上还没有一个确切定义。物联网通常是指将各种信息传感设备如WSN(Wireless Sensor Network)节点、RFID(Radio Frequency Identification)装置、红外感应器、移动手机、PDA(Personal Digital Assistant)、GPS (Global Positioning System)、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在此网络中，物品之间在无人干预情况下能够彼此进行“交流”。

          2005年，MIT的Kevin Ashton第一次提出将RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网”(Internet of Things，IOT)，也称为Web of Things(WOT)。在物流领域，物联网可打破地域限制实现物物之间的信息获取、传递、存储、融合使用等服务的网络，从而提高整个物流行业的信息化能力。

          一、5G+物联网的战略意义

          5G+物联网，是继PC(Personal Computer)、MI(Mobile Internet)、CC(Cloud Computing)、GPS、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)、AI(Artificial Intelligence)之后的新变革，，世界各国都对其未来发展寄予厚望。5G+物联网的提出体现了大融合理念，拥有短链、智慧以及共生的特征，具有快捷、方便、智能化等优势，突破了将物理基础设施和信息基础设施分开的传统思维，具有很大的战略意义。

          二、5G+物联网技术对行业商业化推动

          相比4G/3G/2G移动通信技术，5G不仅在带宽、时延、功耗上有很大优势，还具有安全、高效、方便、快捷等特征。5G+物联网，作为新一代通信的核心架构，在行业中应用将大大提升其商业化进程。

          1. 行业海量接入

          物联网在行业中的应用，对网络层提出了更高的服务质量要求，要求其承担比现有网络更大的数据量。而5G应用于行业最大的价值在于对数据的利用，它使数据的获取更加高效，通过数据可以更好地协同行业的各个端。利用5G 网络延时低的特点，可以使得行业各个环境都能够更加快速、直观、准确地获取相关的行业信息，让运输、商品装捡等数据能够更为迅捷地达到用户端、管理端以及作业端，使彼此之间的数据共享与互链更为紧密。

          5G+物联网技术完美融合，可为行业的运作提供更为丰富的服务，智慧化海量接入的特性，使得行业过程任何节点都在其信息管理中心监控之中，从而提高行业服务的质量。

          2. 行业场景分析

          5G网络的系统结构中的接入平面负责构建行业接入网络的拓扑结构、行业网络的筛选和重新部署等，控制平面实现行业网络控制与调度功能，转发平面负责行业数据转发和处理。将5G网络结合物联网可形成新的智慧体系，从而可建立新的分层。5G+物联网在行业商业化阶段及分层，见图1。

图1 5G+物联网物在行业商业化阶段及分层

          作为新一代移动通信技术，5G主要应于即时可靠通信场景(Ultra Reliable Low Latency Communications，URLLC)、高能通信宽带场景(enhanced Mobile Broadband，eMBB)以及海量机器通信场景(massive Machine Type Communic-ations，mMTC)。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，通过RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，把行业信息与互联网相连接，进行行业信息交换与通信，实现行业的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

          3. 行业商业化进程

          5G +物联网可以做很多人类无法做到的事情，其背后无缝运行的平台使无数设备能够有效地相互通信，从而可以高效的资源利用、最大限度减少人力、节省时间、增强数据收集、提高安全性。在5G 切片技术支撑下，各种业务场景能够以切片形式融入一体化的行业体系;高带宽、低延时、广链接，将RFID技术、WSN (Wireless Sensor Network) 技术、GPS技术、数字地球技术与互联网结合起来，就能够将互联网的覆盖范围从“人”扩大到“物”;被改造的每个物联设备都可以成为收集并产生数据的节点，而这一数字将是百亿甚至是万亿的级别，从而加快行业商业化进程。

          三、5G+物联网技术在物流行业中的应用

          在物物智慧业务产业中，需要建立一个数据采集、动作执行、数据汇聚、网络传输、数据处理、数据分析、智慧应用、商业模式、方案集成、运营服务的端到端的完整体系架构。

          1. 5G+物联网的物流标准体系

图2 5G+物联网中物流标准体系

          标准体系框架是对标准体系的组成要素及其相互关系的描述。5G+物联网中物流标准体系框架共包含5个部分(如图2所示)，分别是：总体共性标准、感知层标准、网络层标准、服务器支撑层与应用层标准。

          通过标准规范体系框架的建立，能够在物流管理领域落实示范工程建设，初步建立物流应用体系。唯有标准规范体系框架与关键技术研发的有效结合，方能真正推进物流行业的健康、规范、有序发展。

          2. 5G+物联网中物流特征

图3 5G时代物流特征图

          5G时代，中国物流呈现“3S”特征(如图3所示)—智慧(Smartness)、短链(Short-chain)、共生(Symbiosis)。随着5G+物联网技术的物流行业中的应用，智慧物流在不远的将来不仅能提供更高效、精准、满足个性化需求的服务，还可以使整个物流体系逐渐实现运作无人化、运营智能化与决策智慧化。

          所谓“智慧”(Smartness)指在操作层面，机器人、人工智能技术使得仓储-分拣-运输-配送-客服全供应链环节的智能化;在运营层面，大数据、人工智能将驱动仓运配全链路智能化;在网络协同层面，物联网、大数据以及人工智能实现物流协同。

          “短链”(Short-chain)指上游精准供应、精准营销、精准服务，推动整个供应链体系优化升级;短链化会推动整个供应链柔性化，降低物流不确定性和风险。

          “共生”(Symbiosis)指新一代物流通过端到端一体化的服务，促进品牌商与消费者的无缝链接，帮助整个流通体系去渠道化，降低库存成本;秉持绿色、共享的发展理念，以满足人民日益增长的对美好生活的需要。

          3. 5G+物联网中物流架构

          基于5G 技术延时低的特点，其最主要的应用是提高通信的可靠性、降低通信的延时，达到真正意义上的实时通信。物联网可以应用于物流行业的各个端，在能源供给、仓储、物流监控、用户服务等多个方面都有着用武之地。物联网涉及网络安全、信息安全和隐私权，也需要有妥善合理的处理方案。高速高宽带网络是连接基础设施层云服务器、云存储以及平台服务层、网络层的高速高宽带交换机、路由器、光纤通信网络的通道。物联网智慧业务在落地时应根据业务应用场景、传输性能、组网特点、网络安全、标准规范、建设运营成本等多方面考虑选择合适的无线、有线、卫星接入组网技术。

          利用RFID、传感器、QRC(Quick Response)等随时随地获取物体的信息;通过各种网络融合、业务融合、终端融合、运营管理融合，将物体的信息实时准确地传递出去;利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体进行实时智能化控制。

图4 5G+物联网物流架构中所涉及的技术

          智慧物流架构是一个功能齐全的基础性服务平台，系统架构分为三层竖向结构：应用层、网络层和感知层(每层所涉及技术详见图4所示)。由于物流数据属于大数据特征，数据层基本使用大数据分布式平台，竖向每一层都会产生和使用数据平台中存储的数据，因此数据层在左侧与每一层都有互动关系。

          人工智能(Artificial Intelligence)技术主要在服务层推动物流架构智能化，大数据(Big Data)与云计算(Cloud Computing)技术在上三层均会有所应用，最后区块链(Blockchain)技术维护物流的安全体系。

           四、结语

          随着物联网设备及其需求的增长，先进的连接网络是实现万物互联的基础，因此5G应运而生。从物流行业发展趋势看，持续的深化供给侧结构性改革，新一代物流能够降低全产业链的物流成本，提高物流供给质量。同时，其也能够提高全要素生产率，逐步释放行业发展的新动能。最终，展现出全新态势的物流行业将成为国内经济强劲的推动力。5G具有超高可靠、超低时延等优势，使物流行业可以以更加精细和动态的方式管理生产与经营。从时间维度看，物流发展的速度取决于国家宏观政策的取向和支持力度，技术的进展，产业链的形成、协同和壮大，否则将是一个十分漫长、自生自灭的随机过程。