摘 要
5G 成本高，應用場景少，急需產業網際網路的市場支撐。物流節點則既有對 5G 基站數量不高的需要，且能有效控制運營成本，又有其智慧升級下對 5G 高頻寬、海量物聯和高可靠性超低時延的特徵需要，兩者可以天然形成互動式演進。
5G技術與智慧物流供應鏈的互動式演進
文/劉大成
清華大學網際網路產業研究院副院長
兼物流產業研究中心主任、博士生導師
01
5G技術及其應用的到來
2019 年 6 月 6 日，工信部向中國電信、中國移動、中國聯通和中廣電正式發放了 5G 商用牌照，標誌著中國在 2019 年進入了“5G商用元年”；隨後 5G 手機陸續推出上市，2020 年“新基建”又把 5G 基礎設施建設放在首要位置，同時三大運營商允諾 2020 年將完成 55 萬個 5G 基站建設，並預計 2025 年 5G 基站將達到 550 萬個……5G 時代似乎真的到來了。
5G 技術是基於 3G/4G 技術的升級版。2015 年 9 月在美國鳳凰城舉行的全球標準化組織——第三代合作伙伴計劃（3GPP）的工作會議中，正式提出下一代無線電技術將向增強型寬頻（eMBB）、大規模機器通訊（mMTC）和高可靠性超低時延通訊（URLLC）三大方向發展。
2018 年 6 月，5G 的 NR 獨立組網 SA 標準正式出臺，將空中介面時延縮短到 1ms、峰值速率達到 1Gb/s、連續廣域和高移動性下使用者體驗速率達到 100Mb/s。
5G 的超級頻寬，即增強通訊頻寬場景（eMBB），是指其 G 位元級接入速率已經超越了網際網路接入、影片通訊應用流量的基本速率，其擁塞和延時也趨於零，終端使用者可以感受到具有無限流量的網路。
5G 的海量物聯（mMTC），是指採取網路自動化技術並基於服務架構，實現對海量的網聯裝置的全生命週期的管理與安全性保證。
5G 的即時可靠通訊（URLLC），保證高可靠性、超低時延通訊的能力以實現全球網上遠距離的真實臨場感。
02
5G高成本催生產業網際網路落地實施
《中國5G經濟報告2020》提出，到 2025 年 5G 使用者對 4G 的滲透率將達到 48%，到 2030 年 5G 直接帶動的總產出將達到 6.3 萬億元，經濟增加值將達到 2.9 萬億元，間接帶動的總產出將達到 10.6 萬億元，經濟增加值將達到 3.6 萬億元。似乎 5G 帶來的都是遠超現在的經濟收益和利潤。
然而，由於 4G 提前佔用了中低頻段，5G 只能採用更高頻段載波，導致了 5G 傳輸距離更短，使得覆蓋與 4G 同樣目標的基站數量在理論上就要比 4G 多出 3 倍左右。按照 2020 年三大運營商建設 55 萬個基站需安排資金 1803 億元的預算比例計算，2025 年預計建設的 550 萬基站總建設成本約在 1.8 萬億元左右，而覆蓋目前 4G 範圍的基站建設總成本則可能高達 5.4 萬億元。
與此同時，考慮 5G 巨集基站租用鐵塔和微基站租用室內空間等成本，可能每年需要 1 萬億元左右；而考慮 5G 基站耗能要超過 4G 基站的 3 倍，則年耗電量高達 2430 億度，使得電費年總費用達到 2160 億元左右。
由此估算出，5G 僅基站的年運營成本就將達到 1.2 萬億元。對比 2019 年三大運營商在 4G 上的年總收入約 8145 億元，淨利潤只有 1400 億元，清晰地顯示出收益與成本之間巨大的差額，也必然導致三大運營商在沒有尋找到新的收入增長點之前是難以支撐大規模 5G 基礎設施建設的。所以，才有三大運營商半夜關閉 5G 基站以降低電費成本的情況。如此一來如何解決使用者購買套餐中的優惠“閒時流量”成為了行業評價的新難題。
資本和技術都需要快速開拓新的消費市場的。5G 不僅可以做為黑科技發展的一個支撐工具，還因為其高頻寬、低時延和廣連線的三大場景和按需組網特性而獨具科技屬性和商用市場。新的收入增長點不可能再大規模來自於已邊際遞減的消費網際網路，最可能的增量突破口應來自於產業網際網路和垂直產業鏈生態的崛起及其之上的業務應用。
03
節點型物流樞紐強烈需要5G+
隨著物流業的蓬勃發展，物流節點的競爭力越來越依賴於物流節點與物流網路中其他物流節點的網路最佳化與供應鏈生態最佳化，而物流節點也必然在軟硬體、運管維等各方面融入整個大系統中，節點與節點的線上最佳化，集點成網的網路最佳化都直接決定單個節點的市場競爭力，物流節點也必然從單個節點的監控、決策、作業與業務達成轉向物流網路全供應鏈生態的最佳化與系統整合，必然隨之對通訊的超大頻寬、海量物聯和超高可靠超低時延有更高標準的要求。
物流樞紐是集中實現貨物集散、儲存、分撥、轉運等多種功能的物流設施群和物流活動組織中心，是物流體系的核心基礎設施，其輻射區域廣、集聚效應強、服務功能優和執行效率高。在《關於做好2019年國家物流樞紐建設工作的通知》中，共有 23 個涵蓋陸港型、空港型、港口型、生產服務型、商貿服務型、陸上邊境口岸型物流樞紐入選首批國家物流樞紐建設名單，並相應形成物流樞紐型城市。
與此對應的是，5G 在物流樞紐節點中因無需過多基站建設而形成投資成本小、經營風險少的最佳應用場景。中移動在面向 14 個重點行業規劃出 100 個 5G 應用場景中，智慧港口、智慧礦山和智慧園區等都屬於物流節點範圍；中聯通在釋出的八大 5G 行業應用場景中，“5G+無人駕駛”、“5G+智慧物流”和“5G+智慧港口”也同樣覆蓋物流節點的智慧化；中電信展現的“5G+”的十大應用場景中，智慧交通和車聯網與物流節點具有一定的相關度。基於 5G 的智慧物流園區成為投資回報率最高的選擇。
在物流園區的封閉區域內，超高寬頻、海量物聯與高可靠性、超低延遲都能在場內找到應用場景，並由於各功能業務需求的差異性而提供了網路切片功能服務，在一個節點內集中體現了 5G 商用服務的價值。
在物流網路中，節點間的運輸/轉載能力更多受制於裝卸能力及盛裝容積比和載重比，路徑最佳化等傳統最佳化方式提升空間並不大。然而，對物流網路系統能力約束最大的在於轉載/分撥節點的效率能力上，因此節點智慧化極其重要。作為節點的物流園區智慧化包括軟硬體及運營模式的全面升級。
首先，智慧化的基礎是資訊化、網路化和數字化，提供裝置與人的資訊互聯、人與人的網路互聯和裝置與裝置的網路互聯，實現系統內全資源的賽博（Cyber）物理系統互聯，透過數字化轉型形成基於數字化的自組織、自適應與基層作業的自洽體系，實現供需間的精準對接與資源配置的全域性系統最佳化。
其次，物流園區的智慧化在於能夠低成本、高效率、超低時延的“結點成網”與叢集協同配置。身處物流網路的一個節點必須要與其他節點形成可以協同組織、協同配置和協同決策的系統最佳化體系，以物流網路型供應鏈和產業鏈生態形成對生態圈外部的競爭優勢。
第三，物流園區智慧化在於節點內部作業的低成本、高效率和資源的集約化配置，動態實時篩選高附加值服務並賦予不同優先順序。
第四，智慧化還體現在節點內垂直產業鏈的塑造，並依託核心功能構建衍生的資訊服務、金融服務等全產業鏈增值服務功能圈，助力園區價值鏈升級。
04
基於5G技術的物流節點智慧化演進
物流園區、物流樞紐等物流網路節點中的核心智慧功能及其業務增量主要包括監控、決策和作業執行，以實現倉儲、分撥、轉載和裝卸等功能以及全供應鏈資源配置的最佳化，也包括隨核心業務而衍生的資訊服務、金融服務和平臺服務。
隨著人工智慧與物聯網 IoT 的技術不斷成熟，軟硬體成本不斷降低，基於智聯網（AIoT）的需求越來越多。
首先是對物流節點作業環境的監控，這裡既包括高精度影片，也包括除影片之外的各種感測體系所構建的系統邊界，還有嵌入到不同裝置中的各種射頻晶片和非接觸式條碼所反射出來的環境變化，以及在資訊化、網路化時代賦予環境裝備的各種資料與引數資訊。
其次是對物流節點作業裝備的監控，這裡包括獨立裝備如自動化分揀裝備、堆垛機器人、揀選機器人和搬運機器人等，也包括車聯網、無人車、無人叉車、網聯 AGV、網聯機器人、無人機等網聯裝備，還包括貨物-裝置-人-環境的網路叢集協同作業系統等，每一種型別裝備的監控都有不同特徵和業務熟悉的有效監控方式。
第三是對物流節點中作業物件的貨物進行監控，這裡既包括因成本或技術難以植入的大宗散貨，也包括件雜貨，還包括盛袋裝箱的非標貨物、各種標準 SKU 盛裝單元的貨物以及標準集裝箱盛裝的各類白貨等，其中的監控，有的倚重於高畫質晰影片，有的倚重於嵌入式晶片，也有的倚重於特殊的人工智慧計算分析方法。
5G 支援的支撐技術同樣也對物流供應鏈的智慧提升至關重要。
首先是 5G 支援的虛擬現實/增強現實技術。基於 5G 的 VR/AR 可以將物流網路中不同物流節點的不同空間的物理位置打斷並形成邏輯直連，其強遠端“近在咫尺”的代入感可以形成不同節點間的協同作業，並比以往更易於實現整個物流網路的系統資源配置最佳化。
其次是 5G 支援的物流園區無人化。封閉式的節點物流園區和物流樞紐無人化的安全可以保障，在於節點封閉環境中的環境多樣性少，使得機器學習和深度學習更容易，車聯網、車路匹配以及無人化、少人化裝備的實施運營安全性更強，執行成本更低、執行效率更高，使得 5G 支援的無人化港口、無人化園區都可以低成本高效率實現運轉。
第三是人工作業導致了各種人為的響應速度不及時，更導致物流資訊不匹配問題明視訊記憶體在。5G 支援的無人化會將（弱）人工智慧的優勢發揮得淋漓盡致，並逐步完全獲得 5G 的超高頻寬、海量物聯和高可靠性超低延遲以及按需組網的功能支援。
智慧物流供應鏈經歷了從資訊化、網路化到數字化等 3 個階段，也構建了一個全系統準時制的交叉互聯，保證了每一個執行單元形成自恰系統，從而形成新的可自組織的智慧，進一步需求了超高頻寬、海量物聯、高可靠性超低時延等 5G 特徵，更需要透過網路切片實現按需組網。5G 技術的起步與智慧物流供應鏈的演進形成天然的市場互補。
