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第33章数字化

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第33章数字化

1.1数字化仓储现状介绍

近年来,随着国家经济建设的发展,仓储物流行业发展迅速,对仓储业务的数字化和智能化也提出了越来越高的要求,打造智能化体系至关重要,也是行业发展的必然趋势。

仓库场景复杂多样,面临的挑战也截然不同,在普通仓高耸林立的货架堆满各类货物,严重遮挡无线信号;生鲜冷冻仓环境恶劣,设备运行期间频繁宕机;智能仓 AGV 小车漫游卡顿,经常停滞不前原地待命等等这类问题都是数字化仓储急需解决的问题。

XXXX仓储是XXX建设的重要仓储之一,占地面积XXXX,其中普通仓面积XXX,冷冻仓面积XXXX,智能仓面积XXXXX。

1.2数字化仓储网络建设需求

随着科学技术的高速发展,数字化仓储等服务行业也面临着数字化改革,稳定可靠的数字化仓储网络可提高仓储整体运行效率从而降低企业仓储成本,经过分析数字化仓储网络建设时重点关注以下需求:

普通仓:普通仓场景货架高货物多,终端一般使用手持PDA设备。一方面通道间信号屏蔽相对严重,需要科学的无线覆盖设计以保证信号稳定,另一方面仓库工作人员持终端在仓库内移动时,需确保设备不掉线,无线覆盖需要能够保证终端设备的无缝漫游

冷藏库:冷藏库对设备的工作温度及湿度要求严酷,通常情况下冷藏库需要设备能在 0℃到 -18℃低温环境下正常工作,设备整体防护等级需要能够达到 IP68等级。

智能库:智能库通常由 AGV 小车组成,主要通过无线网络对 AGV 小车做指令的下发和漫游切换。需要满足AGV 小车快速移动过程中,要求网络可以无缝漫游,保障零丢包。

1.3 总体设计原则

为了保证用户的网络系统具有互操作性和高可靠性,并且易于维护、管理和扩展,全部网络设备均严格执行国际标准和业界标准,以保证采用设备所建立的网络是一个名副其实的开放的网络系统,成为用户信息交换、资源共享的标准平台。在此基础上,在方案设计上充分考虑技术发展的潮流,既兼顾了技术上的成熟性,同时保证了系统的先进性。

l 标准化

在结构上实现真正开放,基于国际开放式标准,开放的网络使用户可以自由地选择不同厂家的产品,不会受到某些厂家专有标准的限制,最大程度地保护用户的利益。网络设备采用标准的接口和规范和协议,使不同厂家的设备可以顺利地连接。

l 高可靠性

为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪,要避免网络出现单点失效。在网络骨干上要提供备份链路,提供冗余路由。在网络设备上要提供冗余配置,保证把局部故障对网络的影响降低到最小。

l 高性能

为了及时、迅速地处理网络上传送的数据,网络设备必须具备高速处理能力,提供高速数据链路,保证网络高吞吐能力,满足各种应用(如:无线语音,视频会议系统)对网络带宽的需求。

l 高安全

为了保护用户在网络上数据的安全可靠,必须提供多种方式和层次的访问控制,通过使用VPN、包过滤及防火墙等技术保证数据的安全传输。

l 易于安装、操作和管理

良好的组织和管理对网络的正常运转和高效使用有很大帮助,网络应该能够提供方便、灵活、有力的工具,使得无论是安装、操作还是使用对用户来说都轻而易举。

l 可扩展性

随着用户应用规模的不断扩大,要求网络可以方便地扩充容量,支持更多的用户及应用;随着网络技术的不断发展,网络必须能够平滑地过渡到新的技术和设备,保证用户现有的投资。

资源的高效利用

合理利用昂贵的广域网络资源,在有限的资源下,获得最大化的服务质量,同时将网络的运行成本降到最低。

第一章 数字化仓储网络详细设计方案

2.1数字化仓储网络建设组网设计

由于数字化仓储在网络建设的要求较高,不同场景和功能区多网络要求的侧重点也有所差异,通常情况下企业仓储面积一般较大,无线覆盖的设备多,难度大,为更好完成数字化仓储无线网络底座建设,建设设计时将基于仓储子模块的功能及业务要求分为办公场景、普通仓场景,冷藏库场景,智能仓场景,再结合合理的有线骨干网络建设组组建稳定可靠的数字仓促高速网络,细拓扑如下:

如图所示。在有线骨干网络建设设计时,新增高性能防火墙打造稳定可靠的互联网出口平台,在内部骨干网络建设设计时使用高交换容量打造整网数据转发核心层,同时使用POE交换机完成各个场景无线AP设备的接入。POE交换机为接入AP供电的同时提供数据转发通道。

在无线网络建设设计时,不同场景将使用不同的AP进行无线网络覆盖,普通仓由于用户数据量低一般使用普通放装AP,冷藏库由于室内环境温度低一般使用防护等级高的AP进行无线覆盖。智能仓由于数据密度大,需要单个AP能满足多个终端的接入一般使用高密AP。

Ø 业务接入层:主要承载不同业务层的终端接入,普通仓接入普通仓的终端,办公区接入办公区的终端。

Ø 网络核心层:一般使用高性能交换机进行承载,下行连接所有接入层交换机,上行接入至网络出口层。

Ø 网络出口层:提供企业内部终端上网服务及简单的安全基线能力,一般使用防火墙来进行功能实现。

Ø AC控制器:仓储无线覆盖使用AC+AP的组网模式,AC控制器作为无线网络的大脑,主要用于整体无线网络的配置和调优。一般情况下无线控制器旁观至核心交换层。

有线骨干网作为无线覆盖网络的基础是数字化仓储建设的关键,通常情况下根据企业仓储的规模大小及综合布线的资源情况,使用二层或三层构架进行设计,其中核心层包含互联网出口设计及中心交换层,接入层连接连接不同的IP终端

2.2.1 基础骨干网子模块设计

为保证数字化仓储网络的健壮性,通常将基础骨干网分为三个层次进行设计,分别为网络安全出口层、核心转发层、业务接入层。各个层级相互独立并通过光纤或网线完成层级互联,从而完成数据的传输。

2.2.2 基础骨干网可靠性设计

可靠性设计一般情况下分为出口负载分担可靠性及中心核心交换层,通常情况为保证有线骨干网络可靠性,数字化仓促网络建设时会在网络出口层引入多条互联网出口,从而实现主备和流量负载分担,防火墙必须具备强大的路由策略能力及流量负载均衡能力。

如图所示,本次设计在出口负载分担建设设计时将不同类型的数据流量规划至不同的运营商出口,通过防火墙路由策略功能使得有线办公流量动态分配至电信出口,无线Wifi上网流量动态分配至移动出口,视频监控等需要外网访问的流量动态分配至联通出口,如当某一条运营商出口出现故障时可以完成动态的链路切换,保证企业内网的整体服务的连续性;在核心交换机建设设计时使用多设备堆叠组成主备冗余结构,当其中一台设备出现故障时另一台设备能接管所有的数据转发不至于产生数据传输中断。

2.4数字化仓储办公网络设计

办公网络作为数字化仓储日常运营的中枢,其重要性不言而喻。办公网络建设一方面需要满足办公区域重点高带宽,高可用,可靠性接入至数字化仓储网络,需要具备高带宽、高并发、高容量全域漫游的无线覆盖能力。另一方面也需要满足有线网络的稳定可靠,通常有线和无线网络会统一组网。详细设计如图所示:

2.3数字化仓储普通仓无线网络设计

普通仓由于货架高一般无线信号遮挡严重,在设计时需要综合考虑覆盖环境对无线信号的影响,通常情况下会将无线AP布放在两个货架之间,使得无线信号从上至下进行无缝覆盖,不同排货架之间使用“Z”字型进行交叉覆盖。

如图所示在高货架区,通常每隔两个货架安装一台AP;垂直方向约40m放置一排AP并且保证相邻两排AP交错安装。在地货架区和打包区AP可以根据实际情况等距布放,建隔约30m左右。再结合我司专业的无线网规模拟软件,实时模拟仓储现场网络情况,保证整个普通仓区域最小Wi-Fi信号强度大于-65dbm

第二章 无线数据流量设计

随着手机、PAD等移动设备的普及,无线Wi-Fi网络设计也变得愈发重要。通常情况下Wi-Fi网络设计需要满足高带宽,无死角、抗干扰、无缝覆盖的原则。在组网时建议采用控制器AC+AP二层网络设计,详细设计图如下:

为了方便维护和部署,企业无线覆盖时建议采用二层网络架构设计,AC无线控制器和无线接入点AP在同一个广播域, AP通过广播报文可以直接找到AC控制器,组网和配置相对简单,方便企业无线网络的部署和维护。

另一方面为了增加网络的可延展性,建设企业无线网络建设时采用无线旁挂组网,即将AC控制器旁挂在原有内网网络中,提供处理AP无线接入点的管理能力。下面将从企业无线Wi-Fi数据转发设计,企业无线WiFi信道规划设计,企业无线WiFi漫游规划,企业无线WiFi可靠性规划进行详细设计。本次设计将从无线数据转发、无线信道规划、无线漫游设计、无线网络可靠性四个最重要的无线指标进行建设设计,用以使得全网无线能最大程度发挥设备的最高性能

3.1.分支机构无线WiFi数据转发设计

无线WiFi数据转发方式在无线网络设计中是必须要考虑的环节,通常情况下无线数据转发存在两种模式,一种为数据集中转发模式,另一种是直接转发模式。

如上图所示,分别直观展现了集中转发和直接转发模式的控制流量和数据流量转发路径,不难看出在无线网络数据流量增大时,在集中转发模式下AC控制器的数据转发性能会造成无线网络的瓶颈,在分支机构有大量储户通过WiFi连接至无线网络时应采用直接转发模式,弱化无线控制器数据转发功能,从而更加专注于无线接入点AP的整体管理和调优。

3.2.分支机构无线WiFi信道规划设计

WiFi信道规划是无线网络设计中的重要一环,为保证信道之间不相互干扰,大型无线园区网网络必须对WLAN信道进行统一规划并实施。信道规划需遵循两个原则:蜂窝覆盖、信道间隔。根据覆盖密度、干扰情况、选择2.4G/5G单频或双频覆盖。AP交替使用2.4G的1、6、11信道及5.0G的36、40、44信道,避免信号相互干扰;一般情况单独使用2.4G或5.0G的频段,对于会议室等高密度用户接入的场所,可以启用双频进行覆盖,以便提供更好的接入能力。

WLAN系统主要应用于两个频段:2.4GHz和5.0GHz。2.4G频段具体频率范围为2.4~2.4835GHz的连续频谱,信道编号1~14。HT20信道划分:信道带宽为20M,在该模式下,一般选取1、6、11三个不重叠信道,频率规划可用频点只有3个。T40信道划分:信道带宽为40M,受频率限制,只支持一个不重叠信道。5.0G频段分配的频谱并不连续,主要有两段:5.15~5.35GHz、5.725GHz~5.85GHz。HT20信道划分:不重叠信道在5.15~5.35GHz频段有8个,分别为36、40、44、48、52、56、60、64;在5.725GHz~5.85GHz频段有4个,分别为149、153、157、161。HT40信道划分:在该模式下,这两段频谱的可用信道分别为4个和2个。AP支持手动和自动两种方式设置工作信道。设置为自动方式后,一旦检测到信道冲突AP具有信道自动调整功能,建议AP采用自动设置工作信道方式,避免手动设置后一旦信道冲突将导致无法切换信道的问题。信道规划如下图:

3.3.分支机构无线WiFi漫游规划

在分支机构无线场景下用户终端总是在不停的移动,通过无线漫游技术使得用户在部署了WiFi网络的场所移动时,用户终端可以从一个AP的覆盖范围移动到另一个AP的覆盖范围,用户无需重新登录和认证,设计图如下:

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