任务一　智慧物流通信和网络技术

智慧物流感知技术实现了信息的自动感知和识别，要实现信息的互联互通就需要通信与网络技术，如果说感知识别技术是人体五官，那么通信与网络技术就是人体的神经，将这些信息及时地反馈和传递，为做出正确的决策提供快速的通信路径。

智慧物流通信与网络技术根据应用距离和场景不同，主要分为以下几种类型。

一、近距离通信技术及应用

近距离通信是万物互联时代中至关重要的一环。据统计，预计到2025年，近距离通信设备出货量将达60亿台，复合年增长率将达到10%，这将催生出无数的新设备、新场景、新机会。近场设备可以通过多种技术进行通信，目前较广泛的近距离无线通信技术主要有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网802.11（Wi-Fi）和ZigBee技术。同时也诞生出一些具有发展潜力的近距离无线技术标准，它们分别是：短距离通信（NFC）、超宽频（Ultra Wideband）、GPS、WiMedia、无线1394与DECT等。它们都有其立足的特点，或基于传输速率、连接距离、功耗的特殊要求，或着眼于功能的扩展性，或符合某些单一应用的特别的无线通信需求，或建立具有竞争技术的差异化特性。但目前为止还没有一种无线通信技术可以完美到足以满足所有应用的需求。

（一）Wi-Fi

Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，Wi-Fi全称Wireless Fidelity，又称802.11标准，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的，但也可以是开放的，这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。无线保真是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有，其目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通性。

Wi-Fi技术的优点如下：①无线电波的覆盖范围广。无线电波的覆盖半径可达300英尺左右（约合100米）；②速度快，可靠性高。802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种，最高带宽为11 Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5 Mbps、2 Mbps和1 Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。

Wi-Fi技术的缺点：移动Wi-Fi技术只能作为特定条件移动Wi-Fi技术的应用。相对于有线网络来说，无线网络在其覆盖的范围内，它的信号会随着离节点距离的增加而减弱，且无线信号容易受到建筑物墙体的阻碍，无线电波在传播过程中遇到障碍物会发生不同程度的折射、反射、衍射，使信号传播受到干扰，无线电信号也容易受到同频率电波的干扰和雷电天气等的影响。

无线Wi-Fi技术能被广泛用于物流仓储管理上，主要是因为Wi-Fi无线网络技术具有覆盖范围广的特点，最优可达到300米。因此，仓储中可以使用Wi-Fi给一些终端设备提供通信保障。同时，Wi-Fi无线网络技术不依赖物理媒介，无须复杂的光纤和电缆设备，节约了成本。

（二）蓝牙

蓝牙（Bluetooth）是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。

蓝牙技术的优点是同时可传输语音和数据，可以建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection）。根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备与从设备。蓝牙模块体积很小，便于集成。因为个人移动设备的体积较小，所以嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小。蓝牙传输低功耗。蓝牙设备在通信连接状态下，有四种工作模式——激活模式、呼吸模式、保持模式和休眠模式。

蓝牙技术的缺点：传输距离短，蓝牙传输频段为全球公众通用的2.4 GHzISM频段，提供1 Mbps的传输速率和10米的传输距离；抗干扰能力不强，由于蓝牙传输协议和其他2.4G设备一样，都是共用这一频段的信号，这也难免导致信号互相干扰的情况出现；蓝牙技术同时还存在芯片价格高的缺点。

蓝牙技术消除了扫描包的手动步骤。即使在物联网的应用中，蓝牙技术也可以在仓库、装运或集装箱内自动检测到，从而触发相应运输管理系统内的信息的自动更新。因为蓝牙技术本身并不连接到互联网，根据当前的场景需求，蓝牙技术可以提供一个安全的环境来随时传达有关产品和货物的专有信息，实时的库存管理和数据驱动决策的应用促使蓝牙技术被越来越多的使用。

（三）IrDA

IrDA是红外数据组织（Infrared Data Association）的简称，目前广泛采用的IrDA红外连接技术就是由该组织提出的。IrDA的主要优点是无须申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。

IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而该技术只能用于2台（非多台）设备之间的连接。而蓝牙就没有此限制，且不受墙壁的阻隔。

（四）ZigBee

ZigBee（又称紫蜂协议）是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，可以说是蓝牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速率是250 Kb/s，当降低到28 Kb/s时，传输范围可扩大到134米，并获得更高的可靠性。

ZigBee的优点有功耗低、成本低、网络容量大、工作频段灵活。ZigBee的缺点：数据传输速率低，只有10～250 Kb/s，专注于低速率传输应用；有效范围小，有效覆盖范围为10～75米，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。ZigBee在安防监控系统、传感器网络、家庭监控、身份识别系统和楼宇智能控制系统等领域拓展应用。

（五）NFC

NFC（Near Field Communication，近场通信）是一种短距高频的无线电技术，在13.56 MHz频率运行于20厘米距离内。NFC近场通信技术是由非接触式射频识别及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。

NFC技术具有安全性、连接快、功耗低和私密性特点。相比蓝牙或Wi-Fi这些远距离通信连接协议，NFC是一种短距离通信技术，设备必须靠得很近，从而提供了固有的安全性，比蓝牙连接速度更快、功耗更低，支持无电读取。NFC设备之间采取自动连接，在可信的身份验证框架内，NFC技术为设备之间的信息交换、数据共享提供安全。

NFC技术支持三种应用类型：一是设备连接。除了无线局域网，NFC也可以简化蓝牙连接。二是实时预定。比如，海报或展览信息背后贴有特定芯片，利用含NFC协议的手机或PDA，便能取得详细信息，或是立即联机使用信用卡来购买门票。三是移动商务，如非接触卡在交易中的应用。

物流行业中的仓储、拣选、配送等场景都可以应用NFC技术，比如标签的扫描，食品和药品的追溯，它还有可能解决配送途中难以掌握运输细节的问题，在部分行业中，还可以直接达成与用户的互动。

（六）UWB

UWB（Ultra Wideband，超宽带）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB系统结构的实现比较简单，高速的数据传输，安全性高，多径分辨能力强，定位精确。

UWB主要应用在小范围、高分辨率，能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。把UWB看作蓝牙技术的替代者可能更为适合，因为蓝牙技术的协议较为复杂，而UWB高速、低成本、低功耗的优点使得UWB较适合家庭无线消费市场的需求。UWB尤其适合近距离内高速传送大量多媒体数据，具有穿透障碍物的突出优点。

（七）DECT

DECT（Digital Enhanced Cordless Telecommunications，数字增强无绳通信）系统是由欧洲电信标准协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定的增强型数字无绳电话标准，是一个开放型的、不断演进的数位通信标准，主要用于无绳电话系统。

几种近距离通信方式比较如表4-1所示。

表4-1　几种近距离通信方式比较

二、远距离通信与网络技术及应用

（一）无线局域网

无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。

与有线网络相比，无线局域网具有更强的灵活性和移动性，安装便捷，易于进行网络规划和调整，易于扩展，同时故障定位容易，且易于扩展。因此，无线局域网的发展十分迅速，已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。在智慧物流方面的应用主要包括仓储管理、货柜集散场和监控系统等。

（二）移动互联网

移动互联网（Mobile Internet）是指移动通信终端与互联网结合为一体，是用户使用手机、PDA或其他无线终端设备，通过速率较高的移动网络，在移动状态下（如在地铁、公交车等）随时、随地访问Internet以获取信息，使用商务、娱乐等的网络服务。

从层次上看，移动互联网可分为设备层、网络层和应用层，其最显著的特征是多样性。应用或业务的种类是多种多样的，对应的通信模式和服务质量要求也各不相同；接入层支持多种无线接入模式，但在网络层以IP协议为主；终端也是种类繁多，注重个性化和智能化，一个终端上通常会同时运行多种应用。移动互联网支持多种无线接入方式，根据覆盖范围的不同，可分为无线个域网（WPAN）接入、无线局域网（WLAN）接入、无线城域网（WMAN）接入，各种技术客观上存在部分功能重叠的相互补充、相互促进的关系。例如，无线广域网（WWAN）利用现有移动通信网络（如4G/5G）实现互联网接入，具有网络覆盖范围广、支持高速移动性、用户接入方便等优点。

政策文件

2022年5G行业国家产业政策

近年来，5G行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策，鼓励5G基站行业发展与创新，《2022年政府工作报告》《关于提升5G服务质量的通知》《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》等产业政策为5G行业的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。

（三）5G技术

1.发展背景

移动通信延续着每十年一代技术的发展规律，已历经1G、2G、3G、4G的发展。每一次代际跃迁，每一次技术进步，都极大地促进了产业升级和经济社会发展。从1G到2G，实现了模拟通信到数字通信的过渡，移动通信走进了千家万户；从2G到3G、4G，实现了语音业务到数据业务的转变，传输速率成百倍提升，促进了移动互联网应用的普及和繁荣。随着移动互联网快速发展，新服务、新业务不断涌现，移动数据业务流量爆炸式增长，4G移动通信系统难以满足未来移动数据流量暴涨的需求，第五代移动通信（5G）系统应运而生。移动通信技术发展历程如表4-2所示。

视频　什么是5G？

表4-2　移动通信技术发展历程

从表4-2中的数据可以看到：从2G过渡到3G，通信速率大约增长了30倍；从3G过渡到4G，通信速率大约增长了17倍；从4G过渡到5G，通信速率大约增长了256倍。

5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物的通信问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终，5G将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。

2.5G的概念和应用场景

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人—机—物互联的网络基础设施。

国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）。

（1）增强移动宽带（eMBB）。

增强移动宽带主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验。

（2）超高可靠低时延通信（uRLLC）。

超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求。

（3）海量机器类通信（mMTC）。

海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。

3.5G在物流领域的应用

在物流装备领域，5G技术可广泛应用于物流自动搬运设备、物流辅助搬运设备，实现物流装备闭环控制、物料精准识别、移动设备集群协同调度、远程实时监控等功能，结合虚拟现实/增强现实（VR/AR）技术实现协同设计、虚拟培训、智能拣选、辅助装配、辅助故障修复、远程协助等创新应用，集成大数据、人工智能技术共同实现企业智能配置生产方式，实现信息物理融合、智能故障分析诊断、系统策略动态优化调整，打造智能工厂，助推智能制造。5G重新定义智能化物流仓储系统、智能化物流配送系统、智能运输管理系统、智能园区系统。5G技术将赋能智慧物流的发展，加快推进物流技术装备智慧化，对智慧物流的智能装备、智能仓储、自动化运输、物流追踪等环节将产生深远影响。

案例分析

5G智慧物流园

2020年10月中旬，山东某智慧物流园在济南零点国际商贸物流港投运，在园区管理上更“智能化、集约化、精细化”，依托5G基站网络，带动区内企业降低成本。

园区实现商贸物流、办公协作、招商引资、物业管理、企业服务、产业分析、工业制造、项目孵化等业务信息化、智能化管理，建立一体化的园区内部智能管理平台。园区利用5G基站网络优势，通过优化供应链管理，实现采购、制造、销售、消费信息交互和流程的再造。并利用AR全景对园区的人流、车流、货量分布、流动状态进行监控与分析；针对违规停车、货物超区堆放等安全隐患，系统自动发送告警通知并精准处理；在仓库安装物联网设备，识别库存，接入云监管平台，自动识别风险。同时，5G智能机器人可以实现园区巡逻，实现重点区域的身份识别、交通疏导及日常消防预警。综上，5G智慧物流园将实现人、车、货高效匹配、便捷调动而且管理方便。在安全方面，人、车、货实现即时数字化，使企业运营成本下降10%，打破传统物流园的运营困境，实现物流企业的转型。

（资料来源：物流产品网）

思考题：

1.案例中的5G智慧物流园可以实现哪些功能和应用？它有哪些优势？

2.举例说明5G对智慧物流发展有何推动作用？其具体体现在哪些方面？