區(qū)塊鏈與5G、物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用*

1 前言

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、開放性、透明性、匿名性、數(shù)據(jù)不可篡改性和自治性六大特征，為過去信息安全性低、信息連續(xù)性差、信息采集成本高、推廣渠道限制多、信息不對稱問題突出等狀況提出了可靠解決途徑。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間信息交換和通信，與區(qū)塊鏈在技術(shù)上具有很高的契合度，為物聯(lián)網(wǎng)面臨的大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私等問題提供了新的思路和解決方法[1]。5G網(wǎng)絡(luò)具有高速率、大容量、低時延三大特性，配合物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣計算MEC節(jié)點，將結(jié)合eMBB、mMTC、uRLLC三大應(yīng)用場景深入滲透，成為各行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵技術(shù)。物流主要包括物體的運輸、倉儲、包裝、搬運裝卸、流通加工、配送以及相關(guān)的物流信息等環(huán)節(jié)，而現(xiàn)代智慧物流的每個環(huán)節(jié)都有離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，如加入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，可以大幅度提升物流系統(tǒng)中各方交易的透明度、有效防止商品信息被篡改、實現(xiàn)商品全程溯源，真正給予物流領(lǐng)域顛覆性的改革。

本文將重點從物流行業(yè)發(fā)展趨勢出發(fā)，討論區(qū)塊鏈與5G、物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在物流行業(yè)中的應(yīng)用價值，并提出基于“區(qū)塊鏈+ 5G +物聯(lián)網(wǎng)+物流”的端到端、閉環(huán)平臺架構(gòu)方案。

2 物流發(fā)展階段研判

物流行業(yè)的發(fā)展從1927年現(xiàn)代物流誕生以來，主要經(jīng)歷傳統(tǒng)物流、智慧物流兩個階段，即將邁入價值物流階段，其行業(yè)的發(fā)展也與物聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)應(yīng)用一樣，將會經(jīng)歷沉淀、觸發(fā)、膨脹等時期，詳見圖1。

第一階段：傳統(tǒng)物流。主要處于沉淀期、觸發(fā)期，此階段物流行業(yè)技術(shù)應(yīng)用上以簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊、人工賬本及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主，行業(yè)存在交易信息不對稱、信息真假難辨、信用系統(tǒng)尚未成體系、支付結(jié)算體系風險巨大、人工手段效率低/成本高等痛點。

第二階段：智慧物流。主要處于期望膨脹期、回退期、復(fù)蘇期，此階段物流行業(yè)可提供增值服務(wù)、主動服務(wù)，技術(shù)應(yīng)用上全面依托4G移動互聯(lián)網(wǎng)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)等，具有信息化、體系化、智能化、可視化等特征。雖然較傳統(tǒng)物流在效率及感知上有了質(zhì)的提升，但整體架構(gòu)仍存在設(shè)備安全、個人隱私、架構(gòu)僵化、通信兼容、多主體協(xié)同等痛點。

第三階段：價值物流。主要處于復(fù)蘇期及成熟期，此階段通過區(qū)塊鏈、5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息通信技術(shù)融合應(yīng)用加速行業(yè)復(fù)蘇，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存證、價值流動、智能合約，進入價值物流時代，提供定制服務(wù)、智能服務(wù)，實現(xiàn)物流數(shù)據(jù)資產(chǎn)化及去中心化管理，并可結(jié)合電商、倉儲等實現(xiàn)多行業(yè)生態(tài)聯(lián)盟。

圖1 物流發(fā)展階段示意

目前，整個物流行業(yè)正處于第二、第三階段交匯處，對于目前仍未進入智慧物流的傳統(tǒng)物流企業(yè)或僅有物聯(lián)網(wǎng)初步應(yīng)用的物流企業(yè)，有一步到位引入?yún)^(qū)塊鏈、5G、物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)進入價值物流時代的彎道超車機遇，基于新技術(shù)應(yīng)用跨越式發(fā)展。

3 區(qū)塊鏈與5G、物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)

新一代信息通信技術(shù)，包括以5G、物聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、云計算/邊緣計算為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施，其共同構(gòu)成新型基礎(chǔ)設(shè)施中信息基礎(chǔ)設(shè)施，奠定新時代社會發(fā)展的軟實力，也在新冠疫情防控中發(fā)揮了巨大作用[2]。如圖2，這些技術(shù)將融合發(fā)展，相輔相成，最終形成面向未來智慧社會的一體化解決方案。

圖2 新一代信息通信技術(shù)融合發(fā)展

在智慧物流時代，物聯(lián)網(wǎng)與物流行業(yè)融合的復(fù)雜性，造成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成本高，安全和隱私問題突出，過度中心化架構(gòu)制約效率，同時物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)以基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和局部應(yīng)用創(chuàng)新等業(yè)態(tài)為主，與物流行業(yè)融合的巨大價值尚未被深度挖掘，迫切需要5G網(wǎng)絡(luò)與區(qū)塊鏈技術(shù)做為推力。

一方面，5G技術(shù)將基于云計算和邊緣計算，通過萬物互聯(lián)，把智能感應(yīng)、數(shù)據(jù)分析和深度學習的能力整合在一起， 5G 低時延和海量連接特性讓物流行業(yè)車、倉、人、貨物之間互聯(lián)互通，實現(xiàn)更高效的互動，全面實現(xiàn)云時代的移動智能物聯(lián)，可為智慧物流構(gòu)建高效率的公共服務(wù)和社會運作體系。

另一方面，區(qū)塊鏈多中心、可追溯、防纂改、實時共享的技術(shù)優(yōu)勢為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的建立和完善提供了最佳的選擇和重要支撐，并與物聯(lián)網(wǎng)個體以及金融、保險等資源互為融合，增加信任，保護隱私，重構(gòu)線上和線下開放式的價值信用體系，極大地拓展了物聯(lián)網(wǎng)的增值服務(wù)和產(chǎn)業(yè)增量空間，實現(xiàn)從信息互聯(lián)到價值互聯(lián)的巨大轉(zhuǎn)變。

綜上，5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)融合應(yīng)用，為價值物流時代提供豐富的場景想象空間，可以打造多方共識的點對點價值物流共享平臺，降本增效，有效解決智慧物流階段的痛點。

4 價值物流時代平臺架構(gòu)建設(shè)

本文提出了一種價值物流共享平臺架構(gòu)，提供基于“區(qū)塊鏈+5G+物聯(lián)網(wǎng)+物流”的端到端、閉環(huán)架構(gòu)，由物聯(lián)網(wǎng)信息采集體系（AaaS）、5G通信體系（IaaS）、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)平臺（DaaS）、遠程控制平臺（PaaS）、應(yīng)用層（SaaS）組成。其中：

（1）5G通信體系（IaaS）及物聯(lián)網(wǎng)信息采集體系（AaaS），通過5G網(wǎng)絡(luò)配合物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣計算MEC節(jié)點，將虛擬化CT基礎(chǔ)資源（計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲）聚合形成資源池，構(gòu)成一個區(qū)塊鏈信息采集及上鏈閉環(huán)，解決數(shù)據(jù)采集“開始一公里”數(shù)據(jù)授信瓶頸，通過邊緣計算使得每個物聯(lián)網(wǎng)終端成為區(qū)塊鏈上鏈存證節(jié)點。

（2）區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)平臺（DaaS），即區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)支持層，硬件由各類數(shù)據(jù)中心服務(wù)器組成，軟件基于區(qū)塊鏈智能合約、Token激勵、授信共識及數(shù)據(jù)存證等功能實現(xiàn)，從而為物流產(chǎn)業(yè)鏈條上各相關(guān)方提供信息可信服務(wù)。

（3）遠程控制平臺（PaaS），可視可控終端平臺，除了提供基礎(chǔ)計算能力，還具備了業(yè)務(wù)的開發(fā)運行環(huán)境，提供各類IT組件，滿足物流行業(yè)相關(guān)企業(yè)將相應(yīng)功能模塊嵌入軟件或硬件，以提高平臺效率，可為業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供快速、低成本的區(qū)塊鏈應(yīng)用環(huán)境。

（4）應(yīng)用層（SaaS），側(cè)重于應(yīng)用功能需求實現(xiàn)，打通與金融、保險、電商等更多行業(yè)的連接，為價值物流產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方提供基于區(qū)塊鏈技術(shù)授信存證的一攬子解決方案（溯源、存證、金融倉儲等）。

上述平臺架構(gòu)是一個統(tǒng)一的技術(shù)支撐體系，配合統(tǒng)一區(qū)塊鏈存證、追溯體系，統(tǒng)一信息標準體系，統(tǒng)一運維保障體系，統(tǒng)一信息安全體系，即構(gòu)建成一個完整的區(qū)塊鏈ICT平臺架構(gòu)體系。

由此，5G網(wǎng)絡(luò)、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)終端、區(qū)塊鏈節(jié)點的一體化承載體，為信息采集、存證服務(wù)提供完整的端到端、閉環(huán)解決的方案，在物流過程中采用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄并處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過5G網(wǎng)絡(luò)回傳及5G邊緣計算節(jié)點上鏈存證，可提供一份安全不可篡改的電子信用檔案，重塑物流行業(yè)信任機制，同時通過智能合約實現(xiàn)物流公司與發(fā)貨人，與承運方、倉儲方等物流各環(huán)節(jié)合作單位之間的智能管理，如圖3所示。

針對價值物流時代可能出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)終端功耗大、網(wǎng)絡(luò)采集/存儲數(shù)據(jù)迅速膨脹、區(qū)塊鏈交易效率低、分區(qū)容忍度低等潛在風險，價值物流共享平臺架構(gòu)提出如下解決思路：

（1）物聯(lián)網(wǎng)回傳加密方案，通過5G網(wǎng)絡(luò)邊緣服務(wù)器MEC上鏈，不增加IoT終端負擔；

圖3 價值物流共享平臺架構(gòu)

（2）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計支持重型節(jié)點、輕型節(jié)點（只做校驗），如使用簡單支付交易方式(SPV)、默克爾樹壓縮交易記錄等技術(shù)；

（3）采用主鏈+側(cè)鏈跨鏈技術(shù)，劃區(qū)劃片管理提升交易效率；

（4）系統(tǒng)設(shè)計支持鏈上鏈下、離線價值互訪，支持多個集群。

另一方面，文中所設(shè)計的平臺架構(gòu)支持中遠期與金融/保險/電商平臺等對接、基于Token價值互訪的平滑演進能力，脫敏后的物流信息數(shù)據(jù)全網(wǎng)共享，實現(xiàn)物流透明化、全產(chǎn)業(yè)鏈共享信息，還可結(jié)合AI、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融合應(yīng)用，如圖4所示?？傮w來看，建議按“私有鏈—>聯(lián)盟鏈”兩個階段有序推進，其中：

圖4 價值物流與多行業(yè)生態(tài)聯(lián)盟示意圖

（1）區(qū)塊鏈價值物流平臺建設(shè)（私有鏈）：傳統(tǒng)物流、智慧物流場景中，物流供應(yīng)鏈運輸需要經(jīng)過運輸公司、銀行等多個主體，這些主體之間的信息化系統(tǒng)即使有5G移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，很多是彼此獨立、互不相通的。一方面，存在數(shù)據(jù)偽造的問題，另一方面，因為數(shù)據(jù)的不互通，出現(xiàn)狀況時，應(yīng)急處置無法及時響應(yīng)。區(qū)塊鏈價值物流平臺傳感器收集的數(shù)據(jù)通過公/私鑰方式，由5G網(wǎng)絡(luò)的邊緣計算節(jié)點寫入?yún)^(qū)塊鏈，形成閉環(huán)，成為無法篡改的電子證據(jù)，提升物流各環(huán)節(jié)造假者抵賴的成本，厘清責任邊界，同時還能追本溯源，及時了解物流進展，增強多方協(xié)作。

（2）價值物流與多行業(yè)生態(tài)聯(lián)盟（聯(lián)盟鏈）：基于Token價值互訪，拓展“區(qū)塊鏈+5G+物聯(lián)網(wǎng)”融合技術(shù)在物流行業(yè)及其上下游產(chǎn)業(yè)鏈/監(jiān)管部門/金融保險部門的應(yīng)用；一方面與電商平臺共建“電商、物流、倉儲、配送”全行業(yè)授信的聯(lián)盟鏈機制/體系；另一方面整合物流平臺數(shù)據(jù)，打造價值物流平臺，建統(tǒng)一入口，連接到各金融/保險公司等金融行業(yè)，并通過監(jiān)控體系對各方支付費用實施監(jiān)控并能夠產(chǎn)生預(yù)警；同時，打通與物流、倉儲/運輸?shù)认缕髽I(yè)授信數(shù)據(jù)連接，整合數(shù)據(jù)，為金融/保險公司或電商等其它行業(yè)提供脫敏數(shù)據(jù)，并接入金融、保險，基于Token實現(xiàn)價值互訪、通過智能合約實現(xiàn)放貸及投保，接入，挖潛物流行業(yè)潛在價值。

5 小結(jié)

本文對物流行業(yè)發(fā)展做出三階段發(fā)展趨勢研判，從新一代信息通信技術(shù)特點出發(fā)討論區(qū)塊鏈與5G、物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在物流行業(yè)中的應(yīng)用價值，最后提出價值物流時代基于“區(qū)塊鏈+5G+物聯(lián)網(wǎng)+物流”的端到端、閉環(huán)平臺架構(gòu)方案，為新一代信息通信技術(shù)在物流中的應(yīng)用提供了重要參考依據(jù)。