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5G网络技术在新一代物流行业中的应用-4-42页.pdf
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5G 网络技术在新一代物流行业中的应用
摘要 ......................................................................................................................................................................... 2
1 物流技术的现状与发展趋势 ...................................................................................................................... 3
1.1 物流行业的发展进程 ....................................................................................................................... 3
1.2 新一代物流的热点技术 ................................................................................................................... 4
1.2.1 物联网技术 ............................................................................................................................. 5
1.2.2 人工智能技术 ........................................................................................................................ 6
1.2.3 大数据与云计算技术 ........................................................................................................... 8
1.2.4 区块链技术 ............................................................................................................................. 9
1.2.5 智慧化物流架构 .................................................................................................................. 11
1.3 通信技术对于物流的重要性........................................................................................................ 12
1.3.1 移动通信技术在物流中的应用 ...................................................................................... 12
1.3.2 WIFI 无线通信技术在物流仓储中的普及 ................................................................... 12
1.3.3 物联网通信技术对物流的促进 ...................................................................................... 13
1.3.4 物流技术的进步依赖于高质量通信 ............................................................................. 14
1.4 新一代物流的发展趋势 ................................................................................................................. 14
2 5G 网络技术研究及应用场景分析 ......................................................................................................... 15
2.1 移动通信技术的发展历程 ............................................................................................................ 16
2.2 5G 的网络架构与关键技术 ........................................................................................................... 18
2.2.1 5G 网络设计架构 ................................................................................................................. 18
2.2.2 5G 网络中关键技术 ............................................................................................................ 21
2.3 5G 技术的主流应用场景分析 ...................................................................................................... 25
2.3.1 即时可靠通信场景(uRLLC) ............................................................................................ 25
2.3.2 高能通信宽带场景(eMBB) .............................................................................................. 25
2.3.3 海量机器通信场景(mMTC) ............................................................................................. 26
3 5G 网络与新一代物流 ................................................................................................................................ 26
3.1 5G 网络在物流行业中应用的优势分析 .................................................................................... 27
3.2 基于 5G 网络的智慧化海量接入物流体系 ............................................................................. 28
3.2.1 可视化智慧物流管理体系 ................................................................................................. 29
3.2.2 智慧化供应链体系 .............................................................................................................. 29
3.2.3 智慧化物流追溯体系 .......................................................................................................... 30
3.3 基于 5G 网络的新一代物流应用场景 ...................................................................................... 31
3.3.1 基于 5G 实现的增强现实物流应用 .............................................................................. 32
3.3.2 5G 加速的物流数据计算平台 .......................................................................................... 33
3.3.3 5G 支撑区块链技术维护物流安全 ................................................................................. 34
3.3.4 基于 5G 的物流智能能源供给........................................................................................ 35
3.3.5 5G 推动物流仓储环境的智能化 ..................................................................................... 35
3.3.6 工业级物流监控依赖于 5G ............................................................................................. 36
3.3.7 5G 促进物流工业级视觉系统的实现 ............................................................................ 38
3.3.8 基于 5G 实现的全自动化物流运输 .............................................................................. 39
3.4 基于 5G 的新一代物流行业的未来 ........................................................................................... 40
4 总结与展望 .................................................................................................................................................... 41
2
摘要
随着计算机与通信技术的迅猛发展,现代物流也逐步完善和进步,无论是仓储、运输
还是配送各环节都融入了前沿的技术,极大提高了物流的效率和服务质量。近年来,零售业
的突变和技术的升级一直是物流行业跨越的两大核心动力,因此随着新零售概念被广泛推
出,还有一些核心技术的商用,新一代物流行业呼之欲出。这些核心技术包括人工智能、大
数据云计算、物联网以及区块链,这些都离不开高质量通信技术支撑,随着 5G 移动通信技
术的全面商用,基于上述核心的产品将逐步落地,因此新一代物流行业的实现关键契机在于
5G 通信技术的推动。
该文响应当前通信技术和物流行业发展的趋势,展望新一代物流行业的特点和关键技
术,重点分析 5G 通信技术与新一代物流行业结合的场景,然后勾画基于 5G 推动的新一代
物流行业框架蓝图,为推动 5G 与新一代物流发展做出一些标准化建议。该文的目的是为了
对 5G 通信技术与新一代物流行业趋势做出合理分析,然后展望出一些基于 5G 的新一代物
流场景,起到一些推动作用,加快物流企业和国家投入更多精力建设 5G 在新一代物流行业
中应用的基础设施。
在第一章,该文以史为鉴,从线下的传统物流到电商时代的现代物流再到即将到来的
新一代物流分析物流能够快速发展的原因,认为服务产业的升级和技术的改革是两大重要因
素,同时认为零售业的发展从正面促进了物流业的发展。在该章中还分析了新一代物流行业
会使用的热点技术,包括物联网、人工智能、大数据云计算和区块链,最后得出新一代物流
行业将会呈现一种智慧的物流架构。另外,该章还分析了通信技术对于物流的重要性,得出
通信技术是驱动物流发展的一项关键因素。最后,该章概要地分析了新一代物流的发展趋势。
第二章具体内容是从技术层面解析 5G 技术的实现方式,并提取出 5G 技术中哪些要素
对于新一代物流行业具有促进意义。具体地,该章首先从移动通信技术的发展历程引出 5G
的网络架构和关键技术,然后分析 5G 的主流应用场景,最后得出新一代物流行业中将会涉
及到 5G 每一类应用场景,因此再次说明了 5G 对于新一代物流行业的推进具有重要意义。
第三章是该文的核心内容,具体描述了 5G 通信技术与新一代物流行业结合的一些架构
体系,并且在体系大层面下又展望了 5G 在新一代物流行业中应用的子场景。具体地,该章
首先指出 5G 能够应用在新一代物流行业中的优势,然后说明了新一代物流行业中 5G 为其
支撑了三大基础体系,接着以实现难易的阶段性描绘了发展演绎图,并且详细地描述了各场
景实现的内容,还详细介绍了各场景实现过程中会出现的难点和问题以及对于上游电商、广
大用户以及国家法规的影响等等。最后,该章引出对于基于 5G 的新一代物流行业的最终特
征,从上游电商、广大用户以及物流企业等个体描述了相关特征,提出新一代物流将会是短
链、智慧以及共享的高效服务。
最后一章用于该文的总结与展望,首先是对该文内容的一个概述,然后对新一代物流行
业未来的发展存在哪些问题进行分析,最后对 5G 通信技术与新一代物流行业进行憧憬和期
望。
关键词:5G、新一代物流、通信技术、新零售
3
1 物流技术的现状与发展趋势
物流服务即是企业生产和销售的重要保障,更是国民生产生活的关键支撑。所以,物流
就像一个国家的经脉血络,紧密地联系着生产者与消费者。尤其 21 世纪来,随着计算机与
通信技术的蓬勃发展,物流这种重要性更加突显出来。
1.1 物流行业的发展进程
自从党的十八大召开以来,国家领导人曾经多次对各地物流企业进行参观调研,对物流
业的发展提出了重要指导。《物流业发展中长期规划(2014-2020)》 中认为物流行业是基础
性和战略性产业,能够提升国民经济的发展。
物流行业的发展与零售业的变化息息相关。纵观零售业的发展历史,从传统的线下模式
发展到电商模式,再到如今出现新的零售业革命。无论是京东的无界零售理论,还是苏宁提
出智慧零售产业,还是阿里畅想的新零售规划,都是认为资金和商品是新零售系统的关键因
素因素,而新时代的智能技术却是这关键因素的前提。最终的目的是使得供应端能够在降低
成本需求的同时还能实现高效率的运营,在 客户端更能实现自由自在、任意形式的消费体验。
线下
时代
电商
时代
新零售
时代
自行货运
产运分离
第三方物流 B2C快递
B2C一体化
2B2C融合
新一代物流
时间
地位
图 1.1 物流演变历史
图 1.1 说明了物流行业的发展与零售业的发展休戚相关,物流从简单线下的产品仓储和
运输发展到电商时代下的现代物流体系,再到今天各种前沿技术的融合,形成经济全球化条
件下的新一代物流体系,为新零售行业提供了服务保障。
传统物流更多是物理意义上的物品流动,目的是给企业带来运营效益。刚开始各家制造
商企业开始建立自己的物流线用于自家商品的仓储、调度和运输,逐渐演变出生产供应商和
经销商的关系,接着有一些私立的物流团队承担运输任务,至此生产和物流开始逐步分离。
紧接着,很多第三方物流公司如雨后春笋般出现,运输渠道也变得多样性,物流线分布于海
陆空。与这一时期的物流行业对应的是线下零售时代,物流技术更注重于产品运输的效益,
既能够提高生产供应商的上产效率,也能够加快产品运输的效率。所以,传统物流技术和交
通行业紧密联系,很多和交通相关的热点技术被融入到物流行业中,例如物流网络的构建、
物流路径的智能选优、仓储选址以及物流航线规划等等。直到线下零售时代的后期,计算机
热潮开始席卷全球,很多物流公司也具有了自主开发的相关物流软件,例如用于物流路径的
规划系统,物流物品跟踪的 GPS 定位系统以及物流财会分析的 ERP 软件等等,这一现象正
说明了物流行业即将被注入计算机血液,很快零售业迎来了电商时代,物流行业也迎来了一
4
个全向繁荣的阶段,这一阶段经常被称为现代物流。
现代物流业开始迅猛发展应该得益于电商事业的发展,随着很多电子商务公司的出现,
物品的运输不再局限于生产商和经销商之间,更是发展到每一个国民的身边,每个人都成为
了物流网络中的一个节点,网民在电子商务网站上下单一件商品,都会需要物流团队来提供
物流运输服务。从这可以看出,电子商务时代重新定义了物流产业,其不再只是生产端与销
售端的桥梁,而是直接延伸到每个消费者。物流从可以应对 B2C 零售模式到 B2C 一体化零
售模式,再到最终可以应对 2B2C 融合零售模式。这一阶段中,计算机技术推动了物流行业
的进步,物流行业带动了电商的发展,两者相互支撑才形成现代物流体系。
电商时代下的现代物流体系依赖于计算机和现代通信技术,首先电商是计算机技术与零
售业的成功结合体,从阿里巴巴到后来的京东,再到后来数以千计的电商平台慢慢茁壮起来,
物流在此承担着不可忽视的作用。其中,物流的调度计算依赖于具有高速计算性能的设备终
端与最优的智能算法,物流的信息分享依赖于成熟的智能可视化技术与高质量的通信技术,
物流的平台一体化更依赖于各种高性能的分布式计算机系统,物流产品的跟踪和追溯依赖于
日新月异的物联网技术和嵌入式通信技术等等,现代化物流体系也因此变成计算机技术和通
信技术驱动的大平台化架构。
现如今,物流行业急需一场革命,才能紧跟零售行业发展的脚步,一起创造无界零售业
的新时代,新一代物流技术因此呼之欲出。以史为鉴,不难发现物流行业的发展一直稳步前
趋,与其说是为了加快脚步跟紧零售业的发展,不如说是物流技术从未停止前进的脚步,一
直吸收其他前沿技术,完善物流行业中存在的不足。图 1.2 正说明了物流行业能够快速发展
的驱动因素。
消费
与
产业
升级发展
人
货
场
参与和体验
定制化 泛化
场景多样性
技术
变革
人工智能 数据存储
大数据 云计算
。
。
。
物流行业
Driver
图 1.2 物流行业的驱动示意
物流行业每一次变革都是由两股力量共同推动的结果即消费和产业的升级和技术的突
破。这两股驱动力量相辅相成,共同牵引供应链的“权力中心”持续进行转移,同时物流在整
个商业系统中也所担任的角色同样也在不断升级。通过上面的内容可以发现,物流的发展大
部分是由于先进的信息技术推动,例如大数据、云计算、人工智能等计算机技术,物联网、
传感网、GPS 等等。下一节本文将会具体介绍新一代物流依赖的热点技术以及这些技术在物
流行业中目前的研究进展。
1.2 新一代物流的热点技术
新一代物流拥有短链、智慧以及共生的特征,具有快捷、方便、智能化的优势,这些都
离不开计算机、通信技术的推动。那么本节将具体介绍新一代物流中比较热门的技术。
5
1.2.1 物联网技术
物联网(The Internet of Things, IOT)作为新一代信息技术,成为网络通信领域的重要分
支。首先,物联网的基础是互联网,互联网是物联网的基石,更简单地描述就是物联网以互
联网为主要核心。其次,物联网通信方式不仅仅局限于人与人之间的通信,更是将通信形式
转移到实际场景中任何两个物品之间。因此,物联网技术通过射频识别(Radio Frequency
Identification, RFID)、全球定位系统(Global Positioning System, GPS)、激光扫描器、红外感
感知层
传感器 执行器 RFID 二维码 智能终端
网络层
通信模块
电信网、互联网
物联网
网关
延伸网
专用网
应用层
信息处理 应用集成 云计算大数据 网络管理 Web 服务
图 1.3 物联网架构
应器信息传感设备,按指定的协议标准进行信息交换,从而可以智能地对物品进行跟踪识别
以及监控维护等操作。物联网可以单独进行局域网通信,也可以接入互联网,甚至可以和移
动通信网络等融合,直接实现人类社会与物理世界的信息整合。因此,物联网是一项交叉技
术,具体融合了前沿一些关键技术的例如传感器和嵌入式等等。图 1.3 即基本物联网架构。
智能终端
智能物流网关
信息采集设备
智慧农业
仓储管理
自动分拣
立体仓储
图 1.4 新一代物流中物联网技术应用
物联网领域中有很多热门技术,例如用于标签信息读写的 RFID、无线数据通信的传感
网 WSN、全球定位导航系统 GPS、车载系统、手持终端 PDA 以及大型物联网架构平台 NB-
IOT 等等。正是上述这些物联网技术,使得物流中每一个节点能够融入物联网大框架中,使
得每一个独立的物流模块能够相互通讯,提升了物流运输的效率并构建了一体化的物流信息
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