2.3 智慧物流通信与网络技术
智慧物流感知技术实现了信息的自动采集，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场景不同，主要有以下几种类型。
2.3.1 近距离通信
随着信息技术的发展，人们对网络通信的要求不断提高，传统数字化设备的有线连接已不能满足需求，发展无线通信技术，将人们从有线连接的束缚中解放出来，已经成为一种必然趋势。诸多新技术得到了广泛的应用，如红外线数据通信IrDA、蓝牙、Wi-Fi（IEEE 802.11）、无线城域网WiMax、超宽带通信UWB、近场通信NFC、无线RFID、短距离无线技术ZigBee等。
由于近距离无线通信的应用非常多样化，且要求各不相同，所以，多种标准和技术并存现象会长期存在。例如，需要宽带传输的视频、高速数据可以采用UWB技术；对速率要求不高的，但对功耗、成本等有较高要求的无线传感网可以采用ZigBee、Z-Wave及与其相似的技术；对于非常近距离的标签无线识别应用，则可采用NFC、RFID等技术。
从使用的频率上来看，多数近距离无线通信使用的是ISM（工业、科学、医疗）频段，在限制功率的前提下，对频率的使用不需要特别的许可。遗憾的是，除了2.4GHz这个频段以外，其他频段各国的规定各不相同，因此，有些标准会给出多个频段。UWB和NFC、RFID使用频段的情况有所不同，前者由于近似白噪声通信，平均功率密度很低，使用高频率（如3.1～10.6GHz）的频段和非常宽带宽（4～7GHz）；后二者由于通信距离非常短，发射功率极低，所以使用的频段限制相对较为宽泛。例如，RFID就有使用低频（125kHz、134kHz）、高频（13MHz）、超高频（868～956MHz）和微波（2.4GHz）等不同频率的产品。
1.ZigBee通信技术
ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网络协议，其底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。ZigBee的主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee的工作频段有3个，分别是868MHz、915MHz和2.4GHz。868MHz频段主要用于欧洲，有一个信道，传输速率为20Kbit/s；915MHz（902～928MHz）频段用于美国，有10个信道，每信道传输速率为40Kbit/s；2.4GHz有40个信道，每个信道传输速率可达250Kbit/s。
ZigBee网络的拓扑结构主要有3种类型：星形网络结构、网状结构和簇形结构，图2-3中所示为混搭型网络结构。从网络配置上，ZigBee网络中的节点可以分为3种类型：ZigBee协作节点、ZigBee路由节点和ZigBee终端节点。一个ZigBee网络中只有一个ZigBee协作节点，主要负责发起建立新的网络、设定网络参数、发送网络信标、管理网络中的节点以及存储网络中节点信息等。ZigBee路由节点可以参与路由发现、消息转发、允许其他节点通过它来扩展网络的覆盖范围等。ZigBee终端节点通过ZigBee协调点或者ZigBee路由节点连接到网络，但不允许其他任何节点通过它加入到网络。
图2-3 ZigBee的混搭型网络结构
ZigBee可以广泛应用于各种传感器网络和监控系统，近几年来发展十分迅速。已经生产的芯片主要是集成无线收发器和用于协议栈的应用处理的微处理器片上系统（SoC）。芯片成本较低，目前为2～3美元/个，据称可达到1美元/个以下。
ZigBee的一个有力竞争对手是Z-Wave，由丹麦Zensys公司开发，后来成立的Z-Wave联盟，在2007年以后得到了Microsoft、Cisco等IT企业的支持。和ZigBee不同，Z-Wave从开发伊始就紧盯家庭自动化应用，从技术的角度来看，它没有特别的优势，其工作速率低于ZigBee，组网方式和网络规模也不如ZigBee，但由于其针对性强，协议更加简单，便于实现，成本更低，更易于普及，所以近年来，Z-Wave在家庭自动化方面得到广泛的应用。
2.UWB超宽带无线通信技术
和ZigBee不同，UWB（超宽带无线通信技术）的主要应用是短距离的宽带传输。UWB的概念出现得很早，过去主要用于军事通信，2002年，美国联邦通信委员会批准将UWB作为个域网技术开放使用，从那以后，UWB技术在民用领域得到很快的发展。根据美国FCC的要求，用于无线个域网的UWB技术应当具有以下特性。
1）使用FCC开放的3.1～106GHz频段。
2）功率密度低于41.3dBm/MHz。
3）传输速率为：10m距离上110Mbit/s；4m距离上200Mbit/s；1m距离上480Mbit/s。
4）同一空间支持4个微微网同时工作。
5）占用频带极宽，达4～7.5GHz，而移动通信不过几百kHz至几十MHz。
6）传输速率高，可达到千兆比特每秒的速率。
7）空间容量大，可达1Mbit/s/m2，相比之下，IEEE 802.11b仅为1Kbit/s/m2；蓝牙设备仅为30Kbit/s/m2。
8）穿透能力强，极宽的带宽有助于微波信号的穿透。
9）抗干扰能力好，因为信号的频谱类似白噪声，对其他类型的无线通信来说，容易滤除，又由于有极宽的带宽，也不易受其他信号的干扰。
当前UWB技术主要有两大阵营，即DS-UWB和MB-OFDM。
DS-UWB方案使用的是脉冲无线电技术，提交给IEEE 802.15工作组的是一些掌握大量脉冲无线电专利的小公司。DS-UWB是一种无载波技术，发送的是极窄的脉冲信号，由于没有载波，不需要调制解调，所以实现简单，平均功率低，成本也相对较低。
MB-OFDM方案则用多波段OFDM复用实现数据的传输，其频谱特性也符合对UWB的要求。提交这一方案的是一些大企业，如IBM、微软、惠普、诺基亚、索尼等。
两种方案各有千秋，DS-UWB商用较早，但MB-OFDM有后来者居上之势。特别是MB-OFDM已经被USB联盟采纳，作为无线USB底层的传输手段，使其前景更加光明。
2.3.2 移动互联网
移动互联网（Mobile Internet，MI）是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务，是指互联网的技术、平台、商业模式和应用与移动通信技术结合并实践的活动的总称。移动互联网将移动通信和互联网二者融合为一体，包含终端、软件和应用3个层面。终端层包括智能手机、平板计算机、电子书、MID等；软件包括操作系统、中间件、数据库和安全软件等；应用层包括休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类等不同应用与服务。4G的广泛应用和5G时代的开启以及移动终端设备的快速发展为移动互联网的发展注入巨大的能量。
所谓4G通信技术就是指第四代移动通信信息系统，是基于3G通信技术基础上不断优化升级、创新发展而来，融合了3G通信技术的优势，并衍生出了一系列自身固有的特征，以WLAN技术为发展重点。4G通信技术的创新使其与3G通信技术相比具有更大的竞争优势。首先，4G通信在图片、视频传输上能够实现原图、原视频高清传输，其传输质量与计算机画质不相上下；其次，利用4G通信技术，在软件、文件、图片、音视频下载上其速度最高可达到最高每秒几十MB，这是3G通信技术无法实现的，同时这也是4G通信技术一个显著优势；这种快捷的下载模式能够为我们带来更佳的通信体验，也便于我们日常学习中资料的下载；同时，在网络高速便捷的发展背景下，用户对流量成本也提出了更高的要求，从当前4G网络通信收费来看，价格比较合理，同时各大运营商针对不同的群体也推出了对应的流量优惠政策，能够满足不同消费群体的需求。
5G的发展也来自于对移动数据日益增长的需求。随着移动互联网的发展，越来越多的设备接入到移动网络中，新的服务和应用层出不穷移动数据流量的暴涨将给移动网络带来严峻的挑战。首先，如果按照当前移动通信网络发展，现有容量难以支持千倍流量的增长，网络能耗和比特成本难以承受；其次，流量增长必然带来对频谱的进一步需求，而移动通信频谱稀缺，可用频谱呈大跨度、碎片化分布，难以实现频谱的高效使用；此外，要提升网络容量，必须智能高效利用网络资源，例如针对业务和用户的个性进行智能优化，但现有移动网络这方面的能力不足；最后，未来网络必然是一个多网并存的异构移动网络，要提升网络容量，必须解决高效管理各个网络、简化互操作、增强用户体验的问题。为了解决上述挑战，满足日益增长的移动流量需求，急需发展新一代5G移动通信网络。
5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网还要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟（更快的响应时间），低于1ms，而4G为30～70ms。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅为手机提供服务，而且还将成为一般性的家庭和办公网络，与有线网络竞争。2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。
移动互联网的发展催生出许多新的生活或商务模式，包括移动社交、移动广告、手机游戏、手机电视、移动电子阅读、移动定位服务、手机搜索、手机内容共享、移动支付和移动电子商务等。
移动互联网对移动性的支持非常符合物流中“物”的移动性的特点，对于推动物流信息化发挥着重要作用。移动互联网在智慧物流中已经得到广泛应用，主要包括掌上配货、车辆和货物跟踪监控、呼叫中心调度以及危险品运输、贵重物品运输的视频监控等。
2.3.3 无线局域网
在无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）发明之前，人们要想通过网络进行联络和通信，必须先用物理线缆——铜绞线组建一个网络通路，为了提高效率和速度，后来又产生了基于光纤的网络。当网络发展到一定规模后，人们又发现，这种有线网络无论组建、拆装还是在原有基础上进行重新布局和改建都非常困难，且成本和代价也非常高，于是WLAN的组网方式应运而生。
WLAN是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency，RF）的技术，使用电磁波取代物理介质构建局域网络，在空中进行通信连接。用户通过WLAN可以实现“信息随身化、便利走天下”的目标。
WLAN的实现协议有很多，其中最为著名也是应用最为广泛的当属无线保真技术——Wi-Fi。Wi-Fi可以简单地理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板计算机和笔记本计算机都支持Wi-Fi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。WLAN实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，使用无线路由器供支持其技术的相关计算机、手机、平板计算机等接收信息。
在实际应用中，WLAN的接入方式很简单，以家庭WLAN为例，只需一个无线接入设备——路由器，一个具备无线功能的计算机或终端（手机或PAD），没有无线功能的计算机只需外插一个无线网卡即可。有了以上设备后，使用路由器将热点（其他已组建好且在接收范围的无线网络）或有线网络接入家庭，按照网络服务商提供的说明书进行路由配置，配置好后在家中覆盖范围内（WLAN稳定的覆盖范围大概在20m～50m）放置接收终端，打开终端的无线功能，输入相应的用户名和密码即可接入WLAN。
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。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。在智慧物流领域的应用场景主要包括仓储管理、货柜集散场、监控系统等。
2.3.4 全IP方式（IPv6）
目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。IPv6（Internet Protocol Version 6）是IETF设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。IPv6是下一代互联网（NGI）中的重要协议。经过多年的发展，IPv6基本标准日益成熟，各种不同类型的支持IPv6的网络设备相继问世，并逐渐进入商业应用。在运营领域，国外部分电商运营商已经建立IPv6网络，并开始提供接入服务及一些基于IPv6增值业务。我国也在2003年年底启动了中国的下一代互联网（CNGI）工程，以促进NGI在中国的普及与发展。
IPv6协议要在电信网络上获得广泛应用，必须具有支持新型业务的能力，或者至少能使已有的IPv4业务得到改善和增强，否则，运营商就缺乏使用IPv6协议的动力。目前来看，IPv6在支持业务方面主要有以下技术优势。
1.巨大的IP地址空间方便了多样化业务的部署和开展
在IPv4网络中，公有IP地址的不足导致了用户广泛采用私有IP地址。为了实现用户私网中发出的IP包在公网上可路由，在用户网络与公网交界处需要NAT设备实现IP报头公有地址和私有地址等信息的翻译。当终端进行音/视频通信时，仅仅进行IP报头中的地址转换是不够的，还需要对于IP包净负荷中的信令数据进行转换，这些都需要复杂的NAT穿越解决方案。总之，私有IP地址及NAT的采用限制了多媒体业务的开展，特别是当通信双方位于不同的私网中时，即使媒体流穿越NAT设备，还需要经过中间服务器的中转，降低了媒体流传送的效率，也增加了系统的复杂度。而在IPv6网络环境中，充足的IP地址量保证了任何通信终端都可以获得公有IP地址，避免了IPv4网络中私有IP地址带来的NAT穿越问题，能更好地支持多样化的多媒体业务。
2.内置IPSec协议栈提供了方便的安全保证
在IPv4网络中，NAT设备修改IP报头的方法和IPSec基于摘要的数据完整性保护是矛盾的，影响了IPSec的部署。由于IPSec已经成为IPv6协议的一个基本组成部分，而且IPv6网络的终端可以普遍得到公有IP地址，因此能很方便地利用IPSec协议保护业务应用层面的数据通信。如日本NTT公司目前的M2M-X平台就充分利用了IPv6的IPSec机制，当用户终端之间要进行通信时，可根据运营商或用户自己设定的策略实现数据的私密性保护、源认证和完整性保护。
3.移动IPv6提供了IP网络层面终端的移动性
IPv6协议集成了移动IPv6，因此移动性是IPv6的重要特色之一。有了移动IPv6后，移动节点可以跨越不同的网段实现网络层面的移动，即使移动节点漫游到一个新的网段上，其他终端仍可以利用移动终端原来IP地址找到它并与之通信。IPv4协议中也有移动IPv4协议，但IPv4基本协议和移动IPv4协议是两个相对分离的部分。移动IPv6在设计时采取了许多改进措施，如取消了移动IPv4中采用的外地代理，这些措施方便了移动IPv6的部署。
总之，IPv6协议的引入提供了一种新的网络平台，它使得大量、多样化的终端更容易接入IP网，并在安全和终端移动性方面比IPv4协议有了很大的增强。地址空间巨大、内置IPSec和移动IPv6只是IPv6在支持新业务方面的几个特征，在这些特征之上会衍生出许多新的特性，从而进一步增强业务方面的能力。
2.3.5 车联网
车联网（Internet of Vehicles，IoV）的概念引申自物联网（Internet of Things，IoT），是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间进行无线通信和信息交换的网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。
从网络结构上看，IoV系统是一个“端管云”三层体系。第一层为终端系统，主要包括汽车的智能传感器，负责采集与获取车辆的智能信息，感知行车状态与环境；具有车内通信、车间通信、车网通信功能的泛在通信终端；让汽车具备IoV寻址和网络可信标识等能力的设备。第二层为管理系统，负责解决车与车（V2V）、车与路（V2R）、车与网（V2I）、车与人（V2H）等的互联互通，实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游，在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性，同时它是公网与专网的统一体。第三层为云系统，表现为云架构的车辆运行信息平台，包含了ITS、物流、客货运、危特车辆、汽修汽配、汽车租赁、企事业车辆管理、汽车制造商、4S店、车管、保险、紧急救援等的信息，是多源海量信息的汇聚，因此需要具备虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能，其应用系统也是围绕车辆的数据汇聚、计算、调度、监控、管理与应用的复合体系。
车联网技术包括汽车感知技术、汽车无线通信技术、汽车导航技术、电子地图定位技术、车载互联网终端技术、智能控制技术、海量数据处理技术、数据整合技术、智能交通技术、视频监控技术。
车联网技术在物流领域具有广阔的应用前景。例如导航技术和温度传感器技术结合，可以实现冷链联网，对特殊物品的配送实现温度控制和智能保障；车联网和货运车辆的配货结合，可以实现货物追踪与在线智能配货；车联网驾驶管理系统，可以对车辆的行驶行为、驾驶行为、车速控制、车辆状况、油耗状况进行全面监控，协助司机提升驾驶技术。