隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，自動化倉儲技術(shù)也日趨成熟，并得到大量的應(yīng)用。其中典型的自動引導(dǎo)運(yùn)輸車(AGV)設(shè)備，在物流倉儲的揀貨、分揀等環(huán)節(jié)大大提升了運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提升質(zhì)量的同時(shí)降低了運(yùn)營成本。而AGV設(shè)備的快速、穩(wěn)定運(yùn)行，需要依賴高可靠的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，特別是對Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的漫游能力有更高的要求。本文將針對自動倉儲的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入探討。

圖1: AGV示意圖

  探索自動化倉儲對Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的需求

  AGV屬于輪式移動機(jī)器人(Wheeled Mobile Robot)的范疇，更直接點(diǎn)就是無人駕駛(Driverless)的運(yùn)輸車。AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機(jī)器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢，且無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化倉儲系統(tǒng)中，AGV是最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無人化生產(chǎn)。

  說了AGV這么多特點(diǎn)，我們不禁要問：這與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的無縫漫游有什么直接關(guān)系呢？帶著這個(gè)疑問，下面就先給大家分析一下在自動化倉儲中真正的網(wǎng)絡(luò)需求。

  從AGV的工作模式分析，AGV必須通過無線通信方式由電腦來控制其行進(jìn)路線以及行為，這就注定AGV的作業(yè)離不開無線網(wǎng)絡(luò)的支撐，而Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)是AGV采用的最主要的無線通信手段。那么按照傳統(tǒng)辦公網(wǎng)Wi-Fi思路部署一張無線網(wǎng)絡(luò)能夠支撐AGV業(yè)務(wù)需求嗎？答案是否定的。

  如下圖2所示，在實(shí)際的自動化倉儲中，AGV裝卸作業(yè)需要往返于不同工作區(qū)域，單個(gè)無線接入點(diǎn)(AP)無法完全覆蓋整個(gè)區(qū)域，因此一個(gè)AGV實(shí)際需要在多個(gè)AP信號之間漫游通訊。

圖2: 自動化倉儲圖示

  相比辦公網(wǎng)中人的移動速度，AGV的移動速度要快得多，如表1所示，其中視覺二維碼導(dǎo)航的AGV在電商物流行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，其行駛速度可以高達(dá)150m/min，所以AGV實(shí)際會在多個(gè)AP之間會進(jìn)行快速漫游，但是這個(gè)漫游過程中，仍然需要確保AGV與后臺的通信交互準(zhǔn)確無誤，也就是要確保AGV不掉線停車，避免因?qū)е翧GV擁堵而嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)。

表1: AGV運(yùn)行速度

  但是在當(dāng)前的自動化倉儲場景中，客戶一般是利用傳統(tǒng)WLAN技術(shù)部署Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，并集成了傳統(tǒng)的漫游技術(shù)，但是對于AGV的穩(wěn)定運(yùn)行，其實(shí)際效果并不是很理想。

  下面，我們分析下Wi-Fi漫游的技術(shù)難點(diǎn)，以及傳統(tǒng)的漫游方式為什么不能滿足AGV的需求。

  剖析自動化倉儲傳統(tǒng)Wi-Fi漫游解決方案的乏力

  自動化倉儲漫游問題分析

  1. 傳統(tǒng)的漫游過程，一般分為三步：

  預(yù)漫游狀態(tài)：如下圖3所示。

  · 進(jìn)入條件：信號強(qiáng)度≤預(yù)漫游閾值;

  · 操作行為：掃描信道, 存入漫游列表;

  · 持續(xù)時(shí)間：信號強(qiáng)度升高于閾值后恢復(fù);

  · 體驗(yàn)影響：掃描期間不收包, 通信中斷，造成時(shí)延增大/丟包。

圖3:預(yù)漫游狀態(tài)圖

  終端漫出狀態(tài)：如下圖4所示。

  · 進(jìn)入條件：信號強(qiáng)度≤漫出閾值;

  · 操作行為：斷開舊AP連接;

  · 持續(xù)時(shí)間：瞬間行為;

  · 體驗(yàn)影響：此時(shí)終端處于斷開狀態(tài)，不收發(fā)報(bào)文。

圖4:漫出狀態(tài)圖

  終端漫入狀態(tài)：如下圖5所示。

  · 進(jìn)入條件：漫游列表內(nèi)有信號好的AP;

  · 操作行為：終端重新與AP關(guān)聯(lián);

  · 持續(xù)時(shí)間：一般終端完成關(guān)聯(lián)在300ms以內(nèi);

   ·體驗(yàn)影響：關(guān)聯(lián)完成之前，終端網(wǎng)絡(luò)處于無連接狀態(tài)，不收發(fā)報(bào)文。

圖5:漫入狀態(tài)圖

  2. 在傳統(tǒng)漫游過程中所存在的問題分析：

   ·預(yù)漫游階段：由于當(dāng)前終端漫游的算法不夠完善，導(dǎo)致預(yù)漫游效果較差，終端在離開當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域時(shí)往往會掉線一段時(shí)間才能接入新的無線網(wǎng)絡(luò)中;

   ·漫出階段：可能由于漫出AP覆蓋的區(qū)域范圍較大，雖然當(dāng)前終端所能接收到的信號質(zhì)量已經(jīng)很差，但是還是無法切換到新的AP中，從而引發(fā)漫游粘滯問題;

  ·漫入階段：可能由于漫入AP信號覆蓋的區(qū)域范圍較小，導(dǎo)致終端在脫離漫出AP時(shí)依舊無法接入到漫入的AP中，導(dǎo)致終端短時(shí)間掉線，影響整個(gè)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

  另外，在傳統(tǒng)漫游方案中，對于漫游切換的動作，主動權(quán)在終端無線網(wǎng)卡上，AP端是無法直接控制的，總會存在無線網(wǎng)絡(luò)短暫中斷的狀態(tài)。

  那么，無線設(shè)備廠商針對傳統(tǒng)漫游問題的優(yōu)化方案是什么呢？接下來我們來看一下，傳統(tǒng)無線廠商基于AP層面的優(yōu)化手段。

  傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的漫游優(yōu)化方案

  針對傳統(tǒng)漫游中存在的問題，傳統(tǒng)無線廠商做了很多的努力，在自動化倉儲傳統(tǒng)漫游解決方案中基本解決了AP端漫游的很多問題。下面通過一個(gè)終端由AP1漫游到AP2中的：預(yù)漫游、漫出、漫入等三個(gè)不同狀態(tài)，詳細(xì)了解下傳統(tǒng)漫游優(yōu)化方案。

  預(yù)漫游狀態(tài)：如圖6所示，利用零網(wǎng)優(yōu)技術(shù) (DWO，Distributed Wireless Optimize)，調(diào)整漫出AP的覆蓋范圍，讓終端更早進(jìn)入自己的漫游狀態(tài)機(jī)，主要包括三個(gè)層面的優(yōu)化：

  · 信道掃描邏輯優(yōu)化;

  · 信道掃描時(shí)間優(yōu)化;

  · 漫游狀態(tài)機(jī)優(yōu)化。

圖6:預(yù)漫游狀態(tài)優(yōu)化圖

  漫出狀態(tài)：如圖7所示，通過智能漫游手段以終端RSSI信號強(qiáng)度為依據(jù)，當(dāng)AP在檢測到終端RSSI信號強(qiáng)度到閾值(終端不同參數(shù)不同)一般是-70dBm左右時(shí)，主動踢終端下線，迫使終端進(jìn)行漫游。

圖7:漫出狀態(tài)優(yōu)化圖

  漫入狀態(tài)：如圖8所示，利用DWO技術(shù)，主動調(diào)整漫入AP的覆蓋范圍、發(fā)射功率、信道寬度以及優(yōu)化切換時(shí)間：

圖8:漫入狀態(tài)優(yōu)化圖

  如上所述，對于傳統(tǒng)Wi-Fi問題，AP也只能通過優(yōu)化手段間接影響終端的漫游行為，對于傳統(tǒng)辦公網(wǎng)絡(luò)來說，基本可以解決問題，從而改善終端的體驗(yàn)。但是在自動化倉儲場景中，由于AGV在多個(gè)AP間快速漫游，傳統(tǒng)漫游優(yōu)化方案還是無法徹底解決問題。另外，因?yàn)锳GV設(shè)備的無線網(wǎng)卡能力、質(zhì)量參差不齊，Wi-Fi漫游的效果更佳無法控制。

  總結(jié)來看，如果要徹底解決AGV快速漫游的體驗(yàn)，需要從以下兩個(gè)方面入手：

  · AGV端Wi-Fi網(wǎng)卡與主機(jī)解耦，通過硬件能力統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)終端側(cè)Wi-Fi漫游行為的可控;

  · 基于現(xiàn)有Wi-Fi協(xié)議設(shè)計(jì)新的漫游機(jī)制。

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案給你帶來解答。

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案助力自動化倉儲業(yè)務(wù)高速發(fā)展

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案架構(gòu)

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案如下圖9所示，其中網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品組件和應(yīng)用技術(shù)及可達(dá)到的效果如下：

  · 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品組件：無線控制器(AC)、AP，Wi-Fi轉(zhuǎn)換器等;

  · 應(yīng)用技術(shù)及可達(dá)到的效果：基于雙射頻聚合鏈路技術(shù)(DRAL，Dual Radio Aggregate Link)及預(yù)漫游(Pre-Roam)技術(shù)。通過車載Wi-Fi轉(zhuǎn)換器，結(jié)合上述兩種技術(shù)，將無線信號轉(zhuǎn)換為有線信號給終端提供網(wǎng)絡(luò)，不僅能提高信號穩(wěn)定性而且解決了兼容性問題;

圖9: 自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案架構(gòu)圖

  技術(shù)原理詳解

  1. DRAL技術(shù)，如下圖10所示。

  · Wi-Fi轉(zhuǎn)換器通過主射頻卡與備份射頻卡與AP之間建立LinkA和Link B雙數(shù)據(jù)鏈路同時(shí)將無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)有線接入，替換傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)卡，為AGV提供上行網(wǎng)絡(luò)連接;

圖10: 雙鏈路建立，無線轉(zhuǎn)有線示意圖

  · 采用去重轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。如下圖11所示，在建立雙鏈路數(shù)據(jù)的同時(shí)解決無線環(huán)路問題。

  發(fā)生環(huán)路的情況：主射頻卡、備份射頻卡與AP之間建立Link A、Link B雙數(shù)據(jù)鏈路，若此時(shí)兩條鏈路連接的Wi-Fi轉(zhuǎn)換器與AP成功建立通信鏈路并發(fā)生通信時(shí)，整個(gè)鏈路就發(fā)生了環(huán)路。

  具體解決方法：

  主射頻卡與備份射頻卡與AP之間建立Link A和Link B雙數(shù)據(jù)鏈路，兩條無線鏈路同時(shí)處于雙?；畹臓顟B(tài)。此時(shí)主鏈路用于數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)主鏈路正常通信時(shí)，備份鏈路在Wi-Fi轉(zhuǎn)換器與下一個(gè)AP信號建立連接處于備份狀態(tài)。當(dāng)主射頻卡發(fā)生漫游時(shí)主鏈路斷開時(shí)切換到備份鏈路進(jìn)行通信。

圖11: 雙鏈路?；钍疽鈭D

  2. Pre-Roam技術(shù)，即雙鏈路預(yù)漫游方案,主要解決終端設(shè)備在漫游過程中的信號接收問題。

  · 在預(yù)漫游階段，Wi-Fi轉(zhuǎn)換器根據(jù)事先建立的兩條鏈路中的備份鏈路進(jìn)行信號掃描，另一條則穩(wěn)定通訊，提前主動探測到最合適的漫入信號源，如下圖12所示。

圖12: 利用Pre-Roam技術(shù)預(yù)漫游狀態(tài)圖

  · 在漫出階段：Wi-Fi轉(zhuǎn)換器已經(jīng)提前主動探測到了最合適的漫入信號源。此時(shí)，一條鏈路進(jìn)行正常通信，另一條鏈路執(zhí)行漫出，如下圖13所示。

圖13: 利用Pre-Roam技術(shù)漫出狀態(tài)圖

  · 在漫入階段：Wi-Fi轉(zhuǎn)換器的一條鏈路已經(jīng)切換最合適的漫入信號源。此時(shí)，需要保證其中一條鏈路漫游成功后，另一條鏈路才做切換，如下圖14所示。

圖14: 利用Pre-Roam技術(shù)漫入狀態(tài)圖

  如上所述，自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游設(shè)計(jì)，一方面通過Wi-Fi轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)AGV端Wi-Fi網(wǎng)卡與主機(jī)解耦，通過硬件能力統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)終端側(cè)Wi-Fi漫游行為的可控。另一方面，基于現(xiàn)有Wi-Fi協(xié)議，通過雙射頻聚合鏈路、高效的預(yù)漫游機(jī)制以及有線轉(zhuǎn)無線的方式，為自動化倉儲環(huán)境中AGV等智能終端提供了穩(wěn)定可靠的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

  總結(jié)

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無縫漫游方案簡單來說其實(shí)是一個(gè)融合的網(wǎng)絡(luò)解決方案，它從不同的問題源出發(fā)，致力于解決自動化倉儲傳統(tǒng)漫游解決方案以及自動化倉儲內(nèi)智能設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)問題。通過無線轉(zhuǎn)有線的方式，借助Wi-Fi轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)終端側(cè)Wi-Fi漫游的可控。同時(shí)，結(jié)合雙鏈路和Pre-Roam技術(shù)，有效地保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的可靠性，滿足了AGV快速無縫漫游的需求，從而保證了依賴于無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的自動化倉儲業(yè)務(wù)能夠流暢運(yùn)行。