浅谈AGV应用中的胖/瘦AP及无线漫游架构

以Q&A的方式与大家探讨下AGV无线链路的关键技术之一——胖/瘦AP及无线漫游架构。

图1 工业现场AGV 

Q1：什么时候需要漫游？

iYunJin：因为单个AP覆盖范围有限（工厂内覆盖半径通常不超过50米），AGV在执行调度任务、沿路径行驶过程中，需要与上一个AP断开、与下一个AP连接，通俗地来说，这个过程就是无线WiFi漫游。

从专业角度来说，一个工业无线网络架构通常如下图。      

多个访问点（multi ap）以及一个无线设备群组，通过DS分布式系统组成一个扩展服务组（extended service set，ESS），同一个ESS内不同访问点可以使用不同的信道；而单个访问点（single ap）以及一个无线设备群组组成一个基本服务组（basic service set, BSS）。

 当无线设备在ESS所覆盖的区域内进行实体移动时，它们将自动切换到干扰zui小、连接效果zui好的访问点，我们把这个功能叫无线漫游功能。

图2 工厂无线网络架构和漫游

Q2：无线漫游是如何实现的？

iYunJin：工业无线和商用无线都是基于802.11协议开发的产品，其网络结构和漫游原理是基本一致的。就像我们在办公室使用无线网络一样，手机打开WiFi会自动搜索到区域内所有的无线信号（SSID），这些无线通常是经过加密的，输入密码就可以连接上。信号不好会断开，并与信号较好的无线相连接。这就完成了一个漫游过程。

 工业无线也是一样，其典型无线漫游过程包括：RSSI信号减弱 → 断开既有连接 → 扫描区域内AP → 完成加密认证 → 连接新AP → 加密下通讯 6个过程。

图3 典型的无线漫游过程

Q3：怎么来判断漫游功能谁家强？

iYunJin：漫游切换时间是业内公认的漫游功能重要指标。

通常商用网络的漫游切换时间在3～5s。我们去一个大的咖啡厅，可能布了3台AP，因为设置了同样的SSID和密码，你在位置移动过程中感觉不到你手机已经完成了漫游切换，只是网络突然有几秒的时间连不上，一会又恢复了，这在商用场景下很正常，喝杯咖啡等一下，通常不受影响。

工业应用就不一样了，生产和调度都是重要数据不能丢，漫游切换时间通常要求在ms级。

Q4:  看来漫游切换时间是区分商用和工业用无线的重要指标，工业无线是怎么做到ms级切换的？

iYunJin：回答这个问题前，我们先来看以下AGV与上位机之间通讯的典型网络架构。

图4  AGV与上位机通讯架构

如上图，我们在搭建无线网络时，会遇到两种架构：胖AP架构和瘦AP架构。

这从AP的型号和参数上是区分不出来的，需要看架构中是否有“无线控制器”这个角色，我们叫它AC。

胖AP架构中没有AC，无线漫游由客户端（AGV小车上的无线模块）发起；瘦AP架构中有AC，无线漫游由AC发起和主导。市场上也有胖/瘦AP二合一模式的产品，目前应用不多。

快速漫游区别于普通无线漫游，实现的技术思路，是与前一个AP信号减弱、尚未断线的情况下，开始扫描区域内的AP信号，并优先完成密钥认证等工作，按照现场无线信号情况，做好快速漫游的条件算法设定。这就大大降低了漫游切换的时间。

这个快速漫游的算法，可以在AC端完成，也可以在Client端完成。

 图4 工业无线快速漫游技术实现思路 

Q5：那么瘦AP架构里的AC起到什么作用呢？

 iYunJin：AC作为瘦AP架构下的无线控制器，有几个层面的作用：

一是业务层：AAA认证、客流分析、流量控制、负载均衡等；

二是网络层：三层漫游、企业级防火墙、VPN、交换功能、漫游功能等；

三是网管层：AP的统一配置和管理、加密方式管理、接入设备的管理等；

我们今天一直在探讨的快速漫游技术，一些工业无线厂家把这个功能做到了Client端，这让AGV小车更灵活地适用于各种现场网络。同时，AC的大部分功能，特别是业务层面的功能，是胖AP架构下不能实现的。这是两个层面的考虑。

 图5 华为AC web界面管理功能 

Q6：综合以上所谈的，AGV网络下该用哪种架构，鋆锦是什么观点？

iYunJin：AGV不是单车系统，是企业调度、仓储等业务系统中的其中一部分。AGV的网络布建，不能单独考虑AGV小车的网络需求，而要同时考虑到企业网管、上位机调度软件等应用。通常这是一个系统工程。

AGV无线的项目实施较传统网络复杂，我们认为用户在选择品牌和供应商时不应只关注硬件技术规格，有实施经验、提供项目服务的供应商对这种复杂的无线系统落地非常关键。

无线的架构，要以业务需求为起点来布建和选择，大型工厂还是以瘦AP架构为主流。

同时，我们也碰到越来越多的用户将AGV网络单独划分出来，AGV系统提供一个软件接口给ERP系统。这样的架构相对来说权责清晰、业务简单，这种情况下我们一般会推荐胖AP架构。