基于5G技术的物流业智能化转型

汪 沁

（上海师范大学天华学院 上海 201815）

引言

第五代通信技术是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸，是最新一代蜂窝移动通信技术，简称为5G技术。2019年10月，以中国移动、中国电信、中国联通为代表的三大运营商纷纷宣布正式开启5G商用，这标志着我国已正式进入5G商用时代。随着5G商用的开闸，国内5G建设将迎来高潮。从产业链角度看，5G产业链主要是由上游基站升级、中游网络建设、下游产品应用及终端产品应用场景构成。初期最先受益的是上游通信设备企业，但随着网络建设的进一步展开和应用的深入，中下游企业将相继获益。据中国信息通信研究院测算，预计2020-2025年期间，直接贡献方面，我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元，直接创造的经济增加值达3.3万亿元；间接贡献方面，我国5G商用间接拉动的经济总产出约24.8万亿元，间接带动的经济增加值达8.4万亿元；就业贡献方面，5G将直接创造超过300万个就业岗位。从物流行业智能转型角度来说，5G技术具有数据传输速度高、网络泛在能力强、传输安全性能高、功耗与传输延时低、终端接入量大、具备网络切片化和移动边缘计算功能等优势。5G技术下的物联网带来的物流变革远远超出现在的想象。本文旨在探讨当前物流行业智能化发展的现状及问题，通过分析5G技术在物流行业应用的优势，探讨基于5G技术物流行业智化转型的途径和对策。

物流行业智能化发展的现状及问题

据前瞻产业研究院整理，2014-2018年，我国物流行业总收入逐年上涨，物流行业专业水平持续提升，物流市场规模加速扩张。截止2018年底，我国物流行业总收入突破9万亿元。但是，相比较发达国家，我国物流行业智能化发展程度依然有待提高，这主要表现在以下几个方面：

（一）物流数据管理的智能化程度较低

物流行业是一个产生和需要大量数据的行业，在物流行业中引入大数据技术，将有效提升海量数据的处理速度，从而对满足市场动态变化、客户个性需要具有重要意义，同时也将提升物流企业在市场中的竞争力。大数据技术的应用，将使物流企业建立起可视化的动态监测指标，从而对企业战略决策、运营管理、品牌营销、客户关系维护和服务创新等方面产生深刻影响。尽管近年来各类大数据技术也广泛在物流业中运用，但迫于网络传输速度的硬件限制，大数据技术的应用依然有限，目前我国物流行业还没有做到对物流数据管理的精准化和可视化，物流数据管理的智能化程度不高。

（二）物流供应链的智能化程度较低

物流行业是一个涉及多环节和需要多方参与的链条行业，从产品需要开始到满足需要为止，这期间所有与物流有关的环节都是整个物流链条的一个部分。在物流行业的成长发展的过程中，也伴随着物流供应链体系建设的发展。物流供应链体系的智能化程度决定了物流供应链的敏捷性、协调性。然而，目前我国大部分中小物流企业尚未构建智能化的物流供应链体系。除了受到企业规模的限制之外，缺乏高传输速率和计算效率的移动通信核心技术支持也是制约智能化物流供应链体系建设的关键。

（三）跨境物流信息追溯的智能化程度较低

跨境电商作为新兴业态，在相关政策的扶持下已成长为推动我国外贸增长的新动能。据中国电子商务研究中心发布的数据，2018年我国跨境电商交易规模达9万亿元，同比增长11.6%。跨境电商交易规模持续保持增长势头，得益于消费升级和扩大进口的政策支持和改革创新，以及互联网基础设施的完善和全球性物流网络的构建。跨境电商的迅猛发展带动了物流业的快速发展，然而我国跨境电商平台在产品信息溯源、跨境物流信息查询等方面建设水平还有待提升，部分跨境电商平台经常受到消费者对产品质量信息等方面的投诉，这一问题的根本原因就是物流信息追溯体系的智能化水平较低，无法让管理者全面、实时的监控跨境物流信息。

（四）物流运输的自动化程度低

随着人工智能技术的发展，各行业中应用人工智能实现无人化操作等自动化场景也在增多。在物流行业，无人驾驶、无人配送等自动化场景已经提出多年，但是目前物流行业依然难以实现无人化物流运输。除了相关的法律法规等配套支持外，技术的限制也是导致无人化物流运输难以实现的重要因素。这是因为无人驾驶、无人配送要求较高的网络传输速率来实现对车辆、设备控制的精准性，5G技术以前的移动通信技术还难以支持这种自动化控制得以实现。

图1 物流数据智能管理系统

图2 智慧供应链模型

5G技术的特点及应用于物流行业的优势

（一）数据传输速度高且网络泛在能力强

5G对网络速率有着较高的要求，这是因为在未来，5G将广泛用于VR等视觉场景中，低延时、高速率才能满足数据的传输要求，才能给用户带来较好体验。根据当前5G标准，5G基站的最高带宽需大于20Gb/s，以确保每一个接入基站的设备都能享受到较高的网络速率待遇。在5G正式商用之前，且伴随着各种新型专利技术正在被开发和应用，相信在5G商用后，网络速度将有进一步的提升，以适应更为复杂的应用场景。此外，在5G信号的覆盖面上，相较4G，将有更好的覆盖广度，之前未能达到的信号死角，也将被5G信号覆盖。对于一些特殊场景，和对网络通信有较高要求的场所，5G的到来，将明显提升网络泛在能力。

（二）功耗与传输延时较低

万物互联是未来发展的一个方向，5G的低功耗性，将给物联网的广泛应用带来条件支持。4G中的LTE协议在物与物的通信连接上没有对能耗提出过高的标准和要求，在5G中，eMTC协议对能耗的降低提出了新要求。在5G架构的部署中，基于NB-lot技术，原有的部分网络架构便能直接实施5G部署，如GSM架构、UMTS架构等，且基于这些架构部署5G，能够显著降低功耗。5G低功耗特性，决定了其能广泛应用在各个行业中，尤其是大量部署物联网、传感器和射频通信设备的物流行业。低延时的特性，也使得5G将能够应用于无人驾驶等领域。工业的自动化和无人驾驶，对网络通信速率有着非常高的标准和要求，按照当前技术测算，在未来发展中，5G的延时最低可达到1ms或更低，而人与人的交流延时仅要求140ms即可。因此，低延时特性，使得即时反应成为现实，为将来物流行业的无人驾驶和无人配送奠定了技术基础。

（三）终端接入量大且传输安全性高

移动通信技术历经几代发展，5G时代的到来，进一步推动了移动终端的发展和普及。在未来，除了手机、个人电脑等移动设备需要联网以外，各种家庭智能终端也将实现网络连接，5G与万物互联将会登上一个新台阶。5G带来的高速率和设备的高承载率，将使海量设备接入网络，给物流行业带来新的技术和革新。未来，每一个物流节点都将被监控和识别，每一个应用网络体系也将根据实际需要被接入到物流体系中，从而极大提高物流服务的效率和质量。5G时代的万物互联，对网络安全有着更高的要求，因此，在构建之初，就从底层安全开始着重进行安全设计，使得数据在传输时可以得到严格的数据加密保护，5G网络的开放性受到限制，根据客户的个性化需要有专门的数据传输通道予以服务。

（四）具备网络切片化和移动边缘计算功能

相较于前几代移动通信网络，5G更加智能。网络切片技术的应用，使得5G在实际应用中，能够根据具体的应用场景和应用设备，智能调整网络属性，避免资源浪费的同时又确保了每一个移动终端都能够达到相应的网络通信要求标准，使各模块都能够正常工作。网络切片化在物流行业同样具有重要的应用价值和意义，优化效率和降低成本互不冲突。此外，5G还具有一个重要的技术，即移动边缘计算技术，在新一代物流行业中，该项技术有着十分广泛的应用场景。在组网设计之初，5G就着重围绕移动边缘计算的可靠性和准确性开展了大量的基础性研究，以确保实际应用安全和可靠。同时，对资源分配进行了优化，可以说，新一代物流行业移动边缘计算场景的发展在5G的支持下，将更为迅速和高效。

图3 智能化跨境物流信息追溯体系

图 4 基于车联网和5G技术的无人驾驶体系

基于5G技术物流业智能化转型的途径和对策

相较于上一代物流体系，新一代的架构将更加复杂、更加智能，且同时兼具短链和共生，易用性和兼容性得到明显提升。伴随着5G技术的发展，今后物流行业要加强对物流数据管理、物流供应链体系、物流追溯体系方面的智能化转型，具体来说：

（一）开发物流数据智能管理系统

针对目前物流数据管理的智能化程度较低的问题，在5G技术的支持下，今后通过开发物流数据智能管理系统，可以实现物流数据管理的智能化转型。物流数据智能管理系统是一种对照物联网基本架构设计的服务体系，目的是建设全面感知、全局覆盖以及全程控制的智能可视化上层应用。5G通信作为新一代通信技术，具有按需组网、控制转发分离、网络异构灵活以及具有适应于嵌入式通信的移动边缘计算等特征，使得5G可以在可视化的物流数据智能管理系统中充当传输层的通信方式，尤其是底层传感器和数据收集智能硬件的数据传输。如图1所示，在整个系统架构中，共分为四个层面，即感知层、传输层、应用层以及呈现层，每层都需要具有一定的安全体系和标准规范。其中感知层负责物流相关的底层数据采集设备，这一层主要负责物流数据的收集和整合。传输层包括协同组网和通信模块，协同组网就是使用5G和其他通信网络技术进行自组织组网，然后通信模块主要负责数据传输和信息管理，在这一层常见的数据传输方式包括WIFI、蓝牙、物联网以及5G通信等。应用层的数据通过传输层送到应用层面，就是平台和应用，这些是物流平台提供的数据整合接口。呈现层负责调用数据接口和可视化技术完成数据展示和分析。物流数据智能管理系统利用5G的高质量通信和3D虚拟技术实现了物流数据精准化和可视化管理，为决策者提供了依据参考，为管理层提供了实时界面，是实现物流数据智能化管理的重要转型载体和工具。

（二）构建智慧供应链

物流智能化的重要体现在于物流供应链体系的智能化，在物流行业中，应用现代信息技术使两者实现融合发展，是信息技术在物流行业中的重要应用成果。我国是一个物流大国，尤其是近年来电商的发展，更是促进了我国物流业的发展和壮大，但与之相比，我国物流供应链体系却没有实现智能化的跃升，因此，在未来发展中，构建智慧供应链应放在发展首位。

物联网技术和供应链管理技术，是智慧供应链在构建过程中应重点融合的两个技术，其能够有效帮助物流企业内部间与外部间的建设与合作，对供应链实现自动化运转和提高决策的智能化具有重要推动力。在传统的供应链模式中，渗透性不足是一个典型问题，但是在智慧供应链技术中，渗透性将得到较大提升，同时在兼容性和开放性等方面有较大改进，使供应链管理模式能够主动适应区块链等技术的加入。作为智能化物流供应链的关键组成，5G通信技术将确保数据能够实现实时传输，同时高宽带特性将帮助计算机技术一同服务智慧供应链的建设。

从技术角度上来分析，智慧供应链是基于大数据、区块链、人工智能以及云计算等技术组成的。典型的智慧供应链平台模型，如图2所示。大数据技术为物流数据提供存储支持，而云计算技术可提供进一步对物流数据的分析和优化。区块链技术可以为智慧供应链提供信用保障，构建基于智慧供应链信息共享生态圈。人工智能技术则提供物流数据的可视化和精准化管理。人工智能技术主要负责智能决策，使智慧供应链的各环节可以变成动态可控的管理层次。物联网技术主要增加智慧供应链组件之间的协同性，有助于物流向整体化、智能化发展。无论区块链、物联网还是人工智能，都需要大量的边缘计算节点，5G作为一个海量接入和按需组网的移动通信技术，能够提供稳定的数据交互平台，同时能够促进计算效率。因此，5G是智慧供应链建设，也是物流供应链向智能化供应链体系转型的必不可少的条件。

（三）建设智能化跨境物流信息追溯体系

随着我国跨境电商的发展，我国亟待建设完善跨境物流信息追溯体系，这就需要我国借助5G技术加快建设智能化跨境物流信息追溯体系。基于物联网和互联网技术构建的智能化跨境物流信息追溯体系，能够帮助厂商实现对商品的源头追踪，还可以实现对物流的查询和分析报表。当用户收到物品后，通过专用软件或平台，输入相关信息，便可查询该商品的来源信息。从本质上来说，跨境物流追溯体系其实就是一个基于物联网技术构建的分布式多节点信息共享链，而5G则是帮助信息共享链实现数据流动的媒介。该追溯体系的架构同物联网多层架构类似，也是自底向上构建的多层次架构。如图3所示，体系架构一共具有5层，每一层都会有相关协议保证数据传输的安全性。底层的感知层就是追溯平台经常使用的一些数据采集设备，采集各类产品信息相关数据，例如：RFID、二维码、FDA、GPS。中间层是一些采集设备通信中间件。网络传输层主要使用5G通信网络和物联网技术对中间层读取的数据进行传输。数据层包括跨境物流商品在物流运输过程中涉及到的海关、国内外物流供应商、消费者、用户企业、产品生产商、分销商、质检机构、物流人员、质检人员等相关物流信息数据。应用层调取数据用于统计分析和可视化，让管理者、消费者以及物流过程中工作人员能够全面监控物流的数据信息，实现物流的追踪和反溯。智能化物流追溯体系利用5G海量连接的特性，使用大量终端智能读取设备进行物流数据的记录，边缘服务器可以使用5G网络收集终端的数据，数据中心负责汇聚这些信息，上层应用会根据数据信息绘制出可视化场景，使物流管理层和用户能够精准决策。

（四）建立无人驾驶体系

在物流智能化中，最为关键的是实现物流运输的无人化。5G时代的到来，使物流运输的无人化奠定了技术基础。在未来，依托无人驾驶技术，将实现全自动化的物流运输。未来，通过在物流运输车辆里面装置中央处理器，将完全摆脱人类控制，实现自主加速、减速、刹车以及临时转弯等操作，这些操作都是基于数据计算然后通过网络来实现车辆的远程操控。

无人化运输是未来运输的一个发展方向，实现无人化物流运输的关键在于无人驾驶体系的发展，而无人驾驶体系的发展又依赖于5G技术和车联网技术的发展及成熟。如图4所示，车联网LTE-V2X最早是基于4G研发的，5G时代将依托4G时代的基础进行更深层次的开发和优化，以促进无人驾驶技术在新一代物流体系中实现应用。在物流运输中，要解决的关键问题是如何使车辆实现“共享传感”，从而实现车辆的可探测距离由数十米跃升至上百米。5G网络环境下，车载AI系统的效能将帮助车辆在复杂的运输环境下实现自动化运输，打破视距感知限制，依托数据信息即时共享技术来实现物流运输的全自动化，助力智慧化物流运输的发展和进步。