隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，自動化倉儲技術也日趨成熟，并得到大量的應用。其中典型的自動引導運輸車(AGV)設備，在物流倉儲的揀貨、分揀等環(huán)節(jié)大大提升了運轉效率，提升質量的同時降低了運營成本。而AGV設備的快速、穩(wěn)定運行，需要依賴高可靠的Wi-Fi網(wǎng)絡，特別是對Wi-Fi網(wǎng)絡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)絡進行深入探討。

圖1: AGV示意圖

  探索自動化倉儲對Wi-Fi網(wǎng)絡的需求

  AGV屬于輪式移動機器人(Wheeled Mobile Robot)的范疇，更直接點就是無人駕駛(Driverless)的運輸車。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器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢，且無需鋪設軌道、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，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。

  說了AGV這么多特點，我們不禁要問：這與Wi-Fi網(wǎng)絡的無縫漫游有什么直接關系呢？帶著這個疑問，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路線以及行為，這就注定AGV的作業(yè)離不開無線網(wǎng)絡的支撐，而Wi-Fi網(wǎng)絡是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)絡能夠支撐AGV業(yè)務需求嗎？答案是否定的。

  如下圖2所示，在實際的自動化倉儲中，AGV裝卸作業(yè)需要往返于不同工作區(qū)域，單個無線接入點(AP)無法完全覆蓋整個區(qū)域，因此一個AGV實際需要在多個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，其中視覺二維碼導航的AGV在電商物流行業(yè)應用比較廣泛，其行駛速度可以高達150m/min，所以AGV實際會在多個AP之間會進行快速漫游，但是這個漫游過程中，仍然需要確保AGV與后臺的通信交互準確無誤，也就是要確保AGV不掉線停車，避免因導致AGV擁堵而嚴重影響生產(chǎn)作業(yè)。

表1: AGV運行速度

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

  下面，我們分析下Wi-Fi漫游的技術難點，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：

  預漫游狀態(tài)：如下圖3所示。

  · 進入條件：信號強度≤預漫游閾值;

  · 操作行為：掃描信道, 存入漫游列表;

  · 持續(xù)時間：信號強度升高于閾值后恢復;

  · 體驗影響：掃描期間不收包, 通信中斷，造成時延增大/丟包。

圖3:預漫游狀態(tài)圖

  終端漫出狀態(tài)：如下圖4所示。

  · 進入條件：信號強度≤漫出閾值;

  · 操作行為：斷開舊AP連接;

  · 持續(xù)時間：瞬間行為;

  · 體驗影響：此時終端處于斷開狀態(tài)，不收發(fā)報文。

圖4:漫出狀態(tài)圖

  終端漫入狀態(tài)：如下圖5所示。

  · 進入條件：漫游列表內(nèi)有信號好的AP;

  · 操作行為：終端重新與AP關聯(lián);

  · 持續(xù)時間：一般終端完成關聯(lián)在300ms以內(nèi);

   ·體驗影響：關聯(lián)完成之前，終端網(wǎng)絡處于無連接狀態(tài)，不收發(fā)報文。

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：

   ·預漫游階段：由于當前終端漫游的算法不夠完善，導致預漫游效果較差，終端在離開當前無線網(wǎng)絡區(qū)域時往往會掉線一段時間才能接入新的無線網(wǎng)絡中;

   ·漫出階段：可能由于漫出AP覆蓋的區(qū)域范圍較大，雖然當前終端所能接收到的信號質量已經(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，導致終端在脫離漫出AP時依舊無法接入到漫入的AP中，導致終端短時間掉線，影響整個業(yè)務的穩(wěn)定運行。

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

  那么，無線設備廠商針對傳統(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。下面通過一個終端由AP1漫游到AP2中的：預漫游、漫出、漫入等三個不同狀態(tài)，詳細了解下傳統(tǒng)漫游優(yōu)化方案。

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

  · 信道掃描邏輯優(yōu)化;

  · 信道掃描時間優(yōu)化;

  · 漫游狀態(tài)機優(yōu)化。

圖6:預漫游狀態(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信號強度為依據(jù)，當AP在檢測到終端RSSI信號強度到閾值(終端不同參數(shù)不同)一般是-70dBm左右時，主動踢終端下線，迫使終端進行漫游。

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，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)絡來說，基本可以解決問題，從而改善終端的體驗。但是在自動化倉儲場景中，由于AGV在多個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，因為AGV設備的無線網(wǎng)卡能力、質量參差不齊，Wi-Fi漫游的效果更佳無法控制。

  總結來看，如果要徹底解決AGV快速漫游的體驗，需要從以下兩個方面入手：

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

  · 基于現(xiàn)有Wi-Fi協(xié)議設計新的漫游機制。

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡無縫漫游方案給你帶來解答。

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

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡無縫漫游方案架構

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡無縫漫游方案如下圖9所示，其中網(wǎng)絡產(chǎn)品組件和應用技術及可達到的效果如下：

  · 網(wǎng)絡產(chǎn)品組件：無線控制器(AC)、AP，Wi-Fi轉換器等;

  · 應用技術及可達到的效果：基于雙射頻聚合鏈路技術(DRAL，Dual Radio Aggregate Link)及預漫游(Pre-Roam)技術。通過車載Wi-Fi轉換器，結合上述兩種技術，將無線信號轉換為有線信號給終端提供網(wǎng)絡，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)絡無縫漫游方案架構圖

  技術原理詳解

  1. DRAL技術，如下圖10所示。

  · Wi-Fi轉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)鏈路同時將無線網(wǎng)絡轉有線接入，替換傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)卡，為AGV提供上行網(wǎng)絡連接;

圖10: 雙鏈路建立，無線轉有線示意圖

  · 采用去重轉發(fā)技術。如下圖11所示，在建立雙鏈路數(shù)據(jù)的同時解決無線環(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，若此時兩條鏈路連接的Wi-Fi轉換器與AP成功建立通信鏈路并發(fā)生通信時，整個鏈路就發(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，兩條無線鏈路同時處于雙?；畹臓顟B(tài)。此時主鏈路用于數(shù)據(jù)傳輸，當主鏈路正常通信時，備份鏈路在Wi-Fi轉換器與下一個AP信號建立連接處于備份狀態(tài)。當主射頻卡發(fā)生漫游時主鏈路斷開時切換到備份鏈路進行通信。

圖11: 雙鏈路保活示意圖

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

  · 在預漫游階段，Wi-Fi轉換器根據(jù)事先建立的兩條鏈路中的備份鏈路進行信號掃描，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技術預漫游狀態(tài)圖

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

圖13: 利用Pre-Roam技術漫出狀態(tài)圖

  · 在漫入階段：Wi-Fi轉換器的一條鏈路已經(jīng)切換最合適的漫入信號源。此時，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技術漫入狀態(tài)圖

  如上所述，自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡無縫漫游設計，一方面通過Wi-Fi轉換器實現(xiàn)AGV端Wi-Fi網(wǎng)卡與主機解耦，通過硬件能力統(tǒng)一，實現(xiàn)終端側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、高效的預漫游機制以及有線轉無線的方式，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。

  總結

  自動化倉儲Wi-Fi網(wǎng)絡無縫漫游方案簡單來說其實是一個融合的網(wǎng)絡解決方案，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)智能設備的無線網(wǎng)絡體驗問題。通過無線轉有線的方式，借助Wi-Fi轉換器實現(xiàn)終端側Wi-Fi漫游的可控。同時，結合雙鏈路和Pre-Roam技術，有效地保證網(wǎng)絡質量的可靠性，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)絡質量的自動化倉儲業(yè)務能夠流暢運行。