5G的發(fā)展與物流無(wú)人機(jī)應(yīng)用

佘炳濤 劉康妮

摘要：第五代移動(dòng)通信技術(shù)是現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)的一個(gè)融合，提供人與人、人與物、物與物之間高速、安全、自由的連接。本文首先介紹了5G的概念和特點(diǎn)，然后闡述了當(dāng)前我國(guó)5G的發(fā)展和5G的三大主要應(yīng)用場(chǎng)景，最后重點(diǎn)對(duì)物流無(wú)人機(jī)在電商領(lǐng)域的的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：5G；物聯(lián)網(wǎng)；5G應(yīng)用；物流無(wú)人機(jī)

1、概念

5G指的是第五代移動(dòng)通信技術(shù)。與前四代不同，5G并不是一個(gè)單一的無(wú)線技術(shù)，而是對(duì)現(xiàn)有無(wú)線接入技術(shù)（包括2G、3G、4G、WiFi）的技術(shù)演進(jìn)與新增補(bǔ)充性無(wú)線接入技術(shù)集成后的解決方案的總稱(chēng)，5G將是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)融合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)將提供人與人、人與物、物與物之間高速、安全、自由的連接。目前，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)處理自發(fā)能力有限，LTE峰值速率僅達(dá)到100Mb/s，而5G將引入更加先進(jìn)的技術(shù)，通過(guò)更加高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更加密集的小區(qū)等共同滿(mǎn)足移動(dòng)業(yè)務(wù)流量增長(zhǎng)的需求。5G的峰值速率將達(dá)到10Gb/s，比4G提升了100倍。

2、5G的特點(diǎn)

5G具有以下特點(diǎn)：a）5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在4G的基礎(chǔ)上扁平化，它將是由功能強(qiáng)大的基站疊加的一個(gè)大服務(wù)器集群；更加新型化；b）5G的基站將更加小型化，可以安裝于各種場(chǎng)景；具備更強(qiáng)大的功能，將去除傳統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)；c）5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿(mǎn)足超大帶寬、超高容量、超密站點(diǎn)、超可靠性、隨時(shí)隨地接入的要求；d）更加綠色節(jié)能的5G系統(tǒng)，通信能源消耗將是目前網(wǎng)絡(luò)的十分之一。

3、我國(guó)5G的推進(jìn)進(jìn)程

為了迎接新一輪的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)開(kāi)始全方位布局 5G 技術(shù)的研發(fā)工作。2013年2月，由科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)三部委聯(lián)合組織成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)部將投入1.6億元人民幣，正式啟動(dòng)國(guó)家“863計(jì)劃”、“第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)一期”重大項(xiàng)目，以前瞻性地部署5G需求、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、頻譜、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等研究。

當(dāng)前我國(guó)5G研究進(jìn)展情況：a）推進(jìn)組已基本完成5G愿景和需求研究，并發(fā)布了白皮書(shū)，b）初步完成了5G潛在關(guān)鍵技術(shù)的研究分析工作。c）布了四個(gè)白皮書(shū)，其中包括《5G的愿景和需求》、《5G的概念》、《5G的無(wú)線技術(shù)架構(gòu)》和2016年6月發(fā)布的《5G的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)》。d）完成了2020年我國(guó)移動(dòng)通信頻譜需求預(yù)測(cè)和6GHz以下候選頻段的研究工作。

目前中國(guó)5G推進(jìn)組已經(jīng)有55個(gè)成員，包括運(yùn)營(yíng)商、廠商、研究院及大專(zhuān)院校；其中以華為公司為首的中國(guó)廠商在2016年國(guó)際無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP的RAN1（無(wú)線物理層）87次會(huì)議上主推的PolarCode（極化碼）方案從美國(guó)LDPC和法國(guó)Turbo2.0兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中脫穎而出，成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼方案。這是中國(guó)在5G移動(dòng)通信技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化上的重要進(jìn)展，意味著中國(guó)公司首次進(jìn)入基礎(chǔ)通信框架協(xié)議領(lǐng)域。在運(yùn)營(yíng)商方面，2016年5月，中國(guó)移動(dòng)就已宣布在5個(gè)城市進(jìn)行場(chǎng)外測(cè)試。中國(guó)電信則按規(guī)劃已在成都、雄安、深圳、上海、蘇州、蘭州等六大城市開(kāi)通了5G試點(diǎn)。中國(guó)聯(lián)通在2018年1月則向國(guó)家提交了申請(qǐng)，要在七大城市開(kāi)啟5G模式。2018年4月2日中國(guó)移動(dòng)聯(lián)手中興通訊打通國(guó)內(nèi)首個(gè)5G電話(huà)，這意味著一個(gè)上萬(wàn)億元人民幣的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步拉開(kāi)序幕。

4、5G的應(yīng)用場(chǎng)景展望

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是5G發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，其在應(yīng)用層面主要體現(xiàn)在以下三個(gè)場(chǎng)景：

增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）

未來(lái)的5G愿景最強(qiáng)烈的一個(gè)方面就是用戶(hù)體驗(yàn)到的網(wǎng)絡(luò)速率。4G現(xiàn)在已經(jīng)很快了，但是還不夠，5G要做到的是10Gbps，5G將滿(mǎn)足人們?cè)诰幼　⒐ぷ?、休閑和交通等各種區(qū)域的多樣化業(yè)務(wù)需求，即便在密集住宅區(qū)、辦公室、體育場(chǎng)、露天集會(huì)、地鐵、快速路、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動(dòng)性特征的場(chǎng)景，也可以為用戶(hù)提供超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面、在線游戲等極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

低功耗大連接（mMTC）

由于受限于終端的功耗以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，物聯(lián)網(wǎng)仍處于萌芽的狀態(tài)，但伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)必將迎來(lái)全面發(fā)展。5G是低功耗大連接的網(wǎng)絡(luò)，因此我們認(rèn)為在5G時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求是非常大的，而且物聯(lián)網(wǎng)可以利用現(xiàn)有NB-IoT等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來(lái)，比如像智慧城市、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用；這類(lèi)應(yīng)用具有小數(shù)據(jù)包、低功耗等特點(diǎn)，且終端分布范圍廣、數(shù)量眾多，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。

低時(shí)延高可靠（uRLLC）

4G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延達(dá)到了100ms，使對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的應(yīng)用如游戲，視頻，數(shù)據(jù)電話(huà)成為可能。而5G網(wǎng)絡(luò)，將會(huì)使時(shí)延降到極致，時(shí)延小于5ms，可實(shí)現(xiàn)450km/h高速環(huán)境下通信。一方面，5G讓消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地享受高清視頻傳輸、體驗(yàn)VR 360度全景直播和娛樂(lè)、享受AR游戲和購(gòu)物、實(shí)時(shí)觀看無(wú)人機(jī)航拍畫(huà)面等應(yīng)用；另一方面，5G將帶動(dòng)各垂直行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用，比如網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程駕駛、智能電網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這類(lèi)應(yīng)用對(duì)時(shí)延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求，需要為用戶(hù)提供毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

5、5G典型應(yīng)用之物流無(wú)人機(jī)

當(dāng)前業(yè)界將5G和無(wú)人機(jī)看作是最好的“搭檔”。在沒(méi)有遇見(jiàn)5G之前，無(wú)人機(jī)還只是以個(gè)人娛樂(lè)應(yīng)用為主，還經(jīng)常飽受安全詬病。而5G的無(wú)處不在聯(lián)網(wǎng)、更高的速率、更低的時(shí)延使得無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍不斷拓展。5G物流無(wú)人機(jī)便被認(rèn)為是一種非常有前景的5G用例。

物流無(wú)人機(jī)現(xiàn)在被業(yè)界看好，主要由于其相對(duì)于傳統(tǒng)物流運(yùn)輸有以下四大優(yōu)勢(shì)：1）提升流轉(zhuǎn)效率：相對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)、電動(dòng)車(chē)地面運(yùn)輸系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)可以大幅度提升配送效率；2）降低運(yùn)營(yíng)成本：由汽車(chē)等交通工具和人員配送貨物改為汽車(chē)加無(wú)人機(jī)的話(huà)，那么物流費(fèi)用將至少下降70%?！睙o(wú)人機(jī)還可以解決偏遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)出來(lái)的問(wèn)題。無(wú)人機(jī)上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合日趨完善，隨著大規(guī)模應(yīng)用，將節(jié)省更多時(shí)間、人力、能源及倉(cāng)儲(chǔ)資源；3）打破道路限制：無(wú)人機(jī)航線相對(duì)是直線，距離相對(duì)最近，突破了空間、區(qū)域、環(huán)境上的限制，針對(duì)偏遠(yuǎn)農(nóng)村及交通不便地區(qū)，有效解決物流配送“最后一公里”難題，在擁堵的城市和偏遠(yuǎn)山區(qū)運(yùn)送急需物品，則可能比陸運(yùn)節(jié)省80%的時(shí)間；4）助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型：以無(wú)人機(jī)為代表的“智能物流”將助力物流產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。

2016年5月，德國(guó)DHL宣布成為全球首家無(wú)人機(jī)快遞公司，成功運(yùn)送了130件包裹，歷經(jīng)了130次自動(dòng)裝貨與卸貨的循環(huán)飛行，解決了變化無(wú)常的天氣狀況和嚴(yán)峻的溫差波動(dòng)的干擾問(wèn)題。在合理設(shè)置“包裹站”和當(dāng)?shù)鼐用竦呐浜舷?，整個(gè)快遞和交付工作完全是由無(wú)人機(jī)自主完成，無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)速最高可達(dá)70公里，可以攜帶2.2公斤的貨物，航程最遠(yuǎn)可達(dá)8.3km。

我國(guó)物流行業(yè)也緊跟國(guó)際趨勢(shì)，不斷嘗試新的物流形式，現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用GPS和視頻等方式進(jìn)行地理定位，可以實(shí)現(xiàn)貨物的機(jī)械化裝運(yùn)，并按照條形碼推送，即便是在建筑密集的高層樓宇，無(wú)人機(jī)從窗戶(hù)進(jìn)入指定地點(diǎn)也不是問(wèn)題。至于避開(kāi)天線、建筑物等高空障礙物，目前無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)有一套成熟的技術(shù)精準(zhǔn)避開(kāi)障礙物。而5G的商用，能極大的推動(dòng)這種新的物流形式。

6、電商領(lǐng)域的物流無(wú)人機(jī)

近兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)物流行業(yè)對(duì)于無(wú)人機(jī)的熱衷來(lái)源于傳統(tǒng)快遞物流方式已出現(xiàn)瓶頸。未來(lái)汽車(chē)飽和度將進(jìn)一步加大，傳統(tǒng)地面運(yùn)輸將受到越來(lái)越多的制約，打造高效、快速的物流體系迫在眉睫。國(guó)內(nèi)多家物流與電商企業(yè)紛紛入局物流無(wú)人機(jī)行業(yè)，大力推動(dòng)無(wú)人機(jī)配送體系的構(gòu)建。無(wú)論是京東、蘇寧、菜鳥(niǎo)等公司，基本都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了物流無(wú)人機(jī)的首飛，有些還獲得了無(wú)人機(jī)空域批文，并不斷深化和地方政府的合作，加快促進(jìn)無(wú)人機(jī)項(xiàng)目的落地。2018年5月中國(guó)國(guó)家民航局發(fā)布了《民航局關(guān)于促進(jìn)航空物流業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，從九個(gè)方面闡述了促進(jìn)航空物流業(yè)發(fā)展的政策措施。意見(jiàn)提出，支持物流企業(yè)在空域條件良好、地面交通欠發(fā)達(dá)地區(qū)開(kāi)展無(wú)人機(jī)配送示范工程。如此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)配送的發(fā)展不再局限于市場(chǎng)的自我追逐，而是更進(jìn)一步得到了國(guó)家政策的高度支持。到目前為止，物流與電商企業(yè)在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的布局已經(jīng)初現(xiàn)輪廓。

今年4月，順豐拿到了國(guó)內(nèi)首張無(wú)人機(jī)航空運(yùn)營(yíng)（試點(diǎn)）許可證。此番取得首張運(yùn)營(yíng)牌照，讓順豐一躍成為國(guó)內(nèi)物流無(wú)人機(jī)的領(lǐng)先者。根據(jù)許可證的規(guī)定，順豐可在民航局批準(zhǔn)的試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)使用無(wú)人機(jī)開(kāi)展物流配送。對(duì)于無(wú)人機(jī)，順豐的構(gòu)想是用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)航空物流網(wǎng)絡(luò)干支對(duì)接，輔以陸運(yùn)以及快遞員在配送末端的到門(mén)服務(wù)，以完成對(duì)大部分城市的空網(wǎng)覆蓋。換言之，順豐的無(wú)人機(jī)不僅僅針對(duì)末端最后一公里，更是針對(duì)支線無(wú)人機(jī)運(yùn)輸。順豐的無(wú)人機(jī)短期內(nèi)并不會(huì)直接面向客戶(hù)，而是進(jìn)行順豐速運(yùn)不同網(wǎng)點(diǎn)之間的配送。以此次獲取牌照的試點(diǎn)區(qū)域?yàn)槔?，順豐無(wú)人機(jī)主要用于將貨物送往人力配送較難、較慢的偏遠(yuǎn)地區(qū)，以提高效率、減少人力成本。

去年10月菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)群組，滿(mǎn)載六箱貨品，耗時(shí)9分鐘，飛越近5公里的海峽，為農(nóng)村淘寶提供物流服務(wù)。這是國(guó)內(nèi)首次完成無(wú)人機(jī)群組跨?？爝f飛行。菜鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)可荷載7公斤包裹，實(shí)現(xiàn)空中到家、精準(zhǔn)投遞的運(yùn)作。

京東無(wú)人機(jī)是京東空地一體三級(jí)智慧物流體系的重要組成部分，京東無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)兩年多的時(shí)間的不斷研發(fā)，成為京東黑科技的一張名片。目前，京東無(wú)人機(jī)已經(jīng)出動(dòng)了2萬(wàn)余架次，飛行總里程10萬(wàn)多公里，積累了大量運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。除了常態(tài)化運(yùn)營(yíng)，一年來(lái)京東無(wú)人機(jī)還飛過(guò)河北、浙江等省，為無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的持續(xù)開(kāi)拓和更大規(guī)模應(yīng)用進(jìn)行探索。在無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)上面，京東的優(yōu)勢(shì)在于“走得快”，同時(shí)京東自建物流，擁有非常多的應(yīng)用場(chǎng)景，正常情況下，每天都有無(wú)人機(jī)在飛行。

2018年6月蘇寧物流無(wú)人機(jī)鄉(xiāng)村飛行距離超5萬(wàn)公里。為適應(yīng)于不同場(chǎng)景的配送，蘇寧物流空中智慧網(wǎng)建成機(jī)型多樣的無(wú)人機(jī)部隊(duì)。目前，末端小型無(wú)人機(jī)基本可以常態(tài)化運(yùn)營(yíng)，支線和干線無(wú)人機(jī)正在研發(fā)測(cè)試。比如在支線，蘇寧正研發(fā)一款載重200公斤和一款載重1.5噸的無(wú)人機(jī)。

上述電商的無(wú)人機(jī)已經(jīng)可以按照已編程的飛行路線行事，但迄今尚無(wú)法通過(guò)移動(dòng)通信高效地控制無(wú)人機(jī)，在這種情況下，5G的使用為創(chuàng)新的無(wú)人機(jī)應(yīng)用打開(kāi)了全新的空間。5G低時(shí)延、高速率、大連接的技術(shù)特征為無(wú)人機(jī)智慧物流提供了完美解決方案，包括航線規(guī)劃、智能避障、集群作業(yè)等。

當(dāng)然，除了5G網(wǎng)絡(luò)外，未來(lái)無(wú)人機(jī)在物流領(lǐng)域的發(fā)展還有三個(gè)問(wèn)題有待解決：一是無(wú)人機(jī)的安全性問(wèn)題，如何將無(wú)人機(jī)的事故風(fēng)險(xiǎn)概率控制在合理范圍，目前的技術(shù)還無(wú)法完全消除大眾擔(dān)憂(yōu)；二是穩(wěn)定性問(wèn)題，與民航客機(jī)或者貨機(jī)相同，無(wú)人機(jī)尤其小型無(wú)人機(jī)對(duì)天氣影響更敏感，無(wú)論是可見(jiàn)的風(fēng)、雨、雪、霧等大范圍天氣因素，還是晴空風(fēng)切變、突發(fā)氣流等難以預(yù)見(jiàn)的情況，都會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)生較大影響；三是政策因素，在無(wú)人機(jī)應(yīng)用方面，監(jiān)管仍處于摸索階段，不確定性較強(qiáng)。

7、結(jié)束語(yǔ)

隨著未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的井噴式增長(zhǎng)，3G、4G和其他通信網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)日益增長(zhǎng)的通信需求。5G將以其顯著特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)及可持續(xù)發(fā)展的模式，滿(mǎn)足未來(lái)超千倍的移動(dòng)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求，并將為用戶(hù)提供光纖般的接入速率、零時(shí)延的使用體驗(yàn)、千億設(shè)備的連接能力、超高的流量密度和連接數(shù)密度、超高的移動(dòng)性和多場(chǎng)景的服務(wù)，使各類(lèi)業(yè)務(wù)和用戶(hù)感知智能優(yōu)化，并為未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)百倍的能效提升。5G的到來(lái)必將極大地推動(dòng)國(guó)家傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，在鼓勵(lì)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的大背景下，極具市場(chǎng)價(jià)值的無(wú)人機(jī)行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2023年中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)及投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》預(yù)測(cè)，我國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)品銷(xiāo)售和服務(wù)總體市場(chǎng)規(guī)模到2020年將達(dá)到465億元，2025年將達(dá)到750億元。

無(wú)人機(jī)的發(fā)展離不開(kāi)5G的技術(shù)支持，5G也需要無(wú)人機(jī)來(lái)配合發(fā)展，兩者相輔相成，互相成就。隨著科技進(jìn)步，相信5G技術(shù)的普及將成為必然，5G無(wú)人機(jī)成就通信新時(shí)代的目標(biāo)也很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。因此，我們可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，當(dāng)我們打開(kāi)門(mén)窗，收到無(wú)人機(jī)遞上的包裹將成為我們生活的日常。

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作者簡(jiǎn)介：佘炳濤（1979-），男，廣東潮州，碩士研究生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，研究方向：經(jīng)濟(jì)管理.