局域網(wǎng)技術(shù)及其在物流中的應(yīng)用
近期，DHL發(fā)布了面向物流業(yè)的無線技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢的展望報(bào)告《下一代無線技術(shù)在物流中的應(yīng)用》。報(bào)告認(rèn)為，下一代無線技術(shù)將使通信革命更進(jìn)一步，把每個人都連接到一個萬物互聯(lián)的新世界，而物流業(yè)將是物聯(lián)網(wǎng)賦能的數(shù)字革命的受益者和推動者，有助于改善可視性、提高運(yùn)營效率以及加速自動化。
局域網(wǎng)技術(shù)簡介
局域網(wǎng)技術(shù)是無線網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi）、可見光無線通信技術(shù)（Li-Fi）和超寬帶（UWB）等多項(xiàng)技術(shù)的統(tǒng)稱，可以連接幾米到幾百米距離內(nèi)的設(shè)備，通常用于覆蓋特定區(qū)域，例如家庭、辦公室、倉庫或工廠。
1.無線網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi）
Wi-Fi是最知名、應(yīng)用最廣泛的無線技術(shù)之一。它不僅速度快，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)3.46Gbps，而且在室內(nèi)也有廣泛的應(yīng)用范圍，適用于私人住宅、公共空間以及廣泛使用的每臺電腦和智能手機(jī)。
然而，Wi-Fi面臨的最大挑戰(zhàn)也是它自身的成功。該技術(shù)使用未經(jīng)授權(quán)的部分無線電頻譜，通常在2.4GHz和5GHz之間，將可用頻率分成若干重疊的頻道，在大多數(shù)家庭、辦公室和城市空間，多個Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)爭奪有限的無線電頻譜。此外，Wi-Fi網(wǎng)關(guān)所能支持的同步連接數(shù)量也是有限的，會導(dǎo)致干擾、擁塞和性能下降。
Wi-Fi的最新版本稱為Wi-Fi6或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.11ax，是業(yè)界嘗試應(yīng)對挑戰(zhàn)而提供的更強(qiáng)大的解決方案。該技術(shù)的峰值速度可達(dá)9.6Gbps，比之前的技術(shù)快三倍左右，但新標(biāo)準(zhǔn)中的大部分變化旨在提高多設(shè)備繁忙網(wǎng)絡(luò)的性能。
Wi-Fi6允許路由器以一對多的方式同時(shí)與多臺設(shè)備進(jìn)行通信。在實(shí)踐中，這可以極大地提高體育場等多人訪問相同數(shù)據(jù)流的環(huán)境的容量。
Wi-Fi6還具有專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所設(shè)計(jì)的功能，這些設(shè)備通常優(yōu)先考慮低功耗而不是高數(shù)據(jù)傳輸率。這些設(shè)備可以在路由器上安排簽到時(shí)間，允許它們關(guān)閉無線電系統(tǒng)以節(jié)省能源，然后快速重新連接并發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
Wi-Fi6現(xiàn)在已可投入使用，預(yù)期許多國家的監(jiān)管機(jī)構(gòu)將在2020年允許設(shè)備在新的頻段運(yùn)行，這一變化將增加額外的容量，因此廣受歡迎。不過，由于它在設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面都需要新的硬件和軟件，比如電纜、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)和其他基礎(chǔ)設(shè)施可能需要更換，因此，升級周期可能會很長，成本也會很高。
2.可見光無線通信技術(shù)（Li-Fi）
Wi-Fi可能是無線局域網(wǎng)的主導(dǎo)者，但并不是唯一的技術(shù)。一種使用無線電頻率的替代方法，即Li-Fi（可見光無線通信技術(shù)），它利用LED光源可以極快調(diào)整亮度的優(yōu)勢，能以人眼無法察覺的速度的閃爍來傳輸信號，但接收設(shè)備中的光學(xué)傳感器可以看到各種變化并解碼信息。
Signify公司（原飛利浦照明）是這一領(lǐng)域的先驅(qū)，最近推出了Trulifi系統(tǒng)，它可被集成安裝到房間和公共空間的照明單元中，并且，合適的光源和傳感器可以作為筆記本電腦和移動設(shè)備的適配器，并可商業(yè)化采購。由于Li-Fi是在可見光波段而不是無線電波段中工作，因此，它有希望避免困擾當(dāng)前這一版本W(wǎng)i-Fi的擁塞問題。這也意味著它適用于如使用無線電頻率有可能會造成安全問題的環(huán)境中操作，如醫(yī)療設(shè)施和處理危險(xiǎn)貨物的設(shè)施。
雖然Li-Fi還處于起步階段，但它最大的增值點(diǎn)可能是通過消除專用網(wǎng)絡(luò)電纜和設(shè)備，特別是在新建物流設(shè)施方面，降低成本。Li-Fi基礎(chǔ)設(shè)施與照明裝備一起有效地內(nèi)置，使掃描設(shè)備、打包臺席和其他固定設(shè)備都可以部署在任何有可見光的地方，并可以受益于高吞吐量的安全連接。這樣就避免了布線的材料和人工成本。
3.超寬帶（UWB）
超寬帶最初是在20世紀(jì)中期被用于雷達(dá)定位和通信技術(shù)，如今在業(yè)界又卷土重來，影響力比最初更大，可以用于較小規(guī)模的室內(nèi)定位。
超寬帶（UWB）對于工業(yè)室內(nèi)定位應(yīng)用很有吸引力，因?yàn)樗植荚?00米范圍內(nèi)的大量頻率上。這意味著，在相對較大的空間內(nèi)不會對其他無線技術(shù)造成干擾。超寬帶（UWB）可以在現(xiàn)有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙設(shè)備之間安全共存。由于利用了電磁頻譜的高頻，超寬帶信號還可以穿透墻壁和門等障礙物。這大大簡化了在特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效超寬帶覆蓋的基礎(chǔ)設(shè)施要求。超寬帶產(chǎn)生的短脈沖可以被非常精確地測量。這使得基于該技術(shù)的應(yīng)用程序能夠?qū)崿F(xiàn)精確的定位讀數(shù)，甚至可以精確到幾毫米。
局域網(wǎng)技術(shù)在物流中的應(yīng)用案例
局域網(wǎng)技術(shù)的覆蓋范圍決定了其主要應(yīng)用于室內(nèi)物流作業(yè)場景。
1.Wi-Fi6在物流中的應(yīng)用案例
在室內(nèi)物流環(huán)境中，如倉庫、交叉轉(zhuǎn)運(yùn)垛口和分揀設(shè)施，Wi-Fi已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的無線技術(shù)。無線掃描儀是倉庫中最普遍和最重要的工具，幾乎無一例外地使用Wi-Fi。物流用戶可能會歡迎Wi-Fi6提供的額外容量，因?yàn)樗麄兙W(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備數(shù)量一直在持續(xù)增加。
（1）增強(qiáng)機(jī)器人和可穿戴設(shè)備的部署能力
到2027年，倉庫機(jī)器人的年復(fù)合增長率估計(jì)為12%，物流行業(yè)正在擁抱倉庫自動化的新常態(tài)。行業(yè)分析師對工業(yè)可穿戴設(shè)備的增長前景更為樂觀，預(yù)計(jì)到2024年，復(fù)合年增長率將達(dá)到50%，主要得益于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)最終將在日常運(yùn)營中得到廣泛應(yīng)用。這些設(shè)備的共同點(diǎn)是——快速、可靠的Wi-Fi連接是部署它們的關(guān)鍵因素，因?yàn)樗鼈冃枰c倉庫管理系統(tǒng)（WMS）進(jìn)行可靠、高頻通信來執(zhí)行任務(wù)。比如，DHL已經(jīng)在使用倉庫機(jī)器人公司Locus Robotics的自主移動機(jī)器人車隊(duì)用于輔助訂單揀選，而可穿戴設(shè)備、智能眼鏡和指環(huán)掃描儀是DHL設(shè)施中日益常見的創(chuàng)新。
（2）柔性峰值設(shè)備的可擴(kuò)展性
Wi-Fi6允許更多有線設(shè)備轉(zhuǎn)換為無線設(shè)備。在倉庫和制造環(huán)境中，這簡化了設(shè)備的安裝和維護(hù)，使業(yè)主更容易快速地重新配置空間，以適應(yīng)流程或需求的變化。在節(jié)日旺季，倉配業(yè)務(wù)會因訂單量過大而不堪重負(fù)，需要增加臨時(shí)工作人員并為他們配備適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。Wi-Fi6有望為無線網(wǎng)絡(luò)提供擴(kuò)展的空間，以部署多達(dá)數(shù)百個新的掃描儀、移動工作站和其他物流處理設(shè)備。
2.超寬帶（UWB）物流應(yīng)用案例
對于物流行業(yè)來說，超寬帶在日益復(fù)雜的倉庫環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了對物料、資產(chǎn)和人員進(jìn)行室內(nèi)定位的高度準(zhǔn)確的可視化。
（1）實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)
實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）是物流行業(yè)特別感興趣的一種技術(shù)。在這一系統(tǒng)中，附在人或物體上的標(biāo)簽與位于倉庫、分揀設(shè)施或類似配送中心周圍的許多基站交換短消息。需要指出的是，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）可以由藍(lán)牙、Wi-Fi和RFID等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供支持，但是，專用超寬帶定位技術(shù)的制造商聲稱其系統(tǒng)可以提供無與倫比的范圍、定位精度和功耗優(yōu)勢。
物流操作，尤其是分揀、履單和配送依賴于大量的周轉(zhuǎn)箱以及滾筒架和其他物料搬運(yùn)設(shè)備，除了管理貨物的物流，也必須管理這些處理單元的物流。例如Kinexon解決方案，其所應(yīng)用的超寬帶（UWB）定位解決方案可用于繁忙環(huán)境中的定位和此類設(shè)備、工具的使用管理，這在如今的制造和生產(chǎn)環(huán)境中變得越來越普遍。
在實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)中，UWB的關(guān)鍵優(yōu)勢在于其技術(shù)的精確度——它提供的定位精度可達(dá)幾厘米，而Wi-Fi的定位精度可能粗糙到幾米。此外，超寬帶的覆蓋范圍使它比藍(lán)牙或RFID更有吸引力，不只僅需要更少的基礎(chǔ)設(shè)施，而且還不受倉庫和分揀設(shè)備密集的物理布局的影響。
（2）倉庫布局優(yōu)化
除了對單個物品進(jìn)行定位外，超寬帶（UWB）還可用于獲取整個設(shè)施運(yùn)行的詳細(xì)圖像。這使管理者能夠重新配置空間，從而發(fā)現(xiàn)減少擁堵和縮短行駛時(shí)間的機(jī)會。DHL和業(yè)界領(lǐng)先的基于超寬帶技術(shù)的實(shí)時(shí)定位服務(wù)提供商紅點(diǎn)定位公司（Redpoint Positioning）合作，提供一系列智能倉儲應(yīng)用。通過在新加坡的一個倉庫部分安裝紅點(diǎn)超寬帶（Redpoint UWB）標(biāo)簽，DHL團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠通過創(chuàng)建近距離警報(bào)來避免與叉車和物料處理設(shè)備發(fā)生碰撞，從而提高工人的安全性。除了安全之外，跟蹤物品、資產(chǎn)和人員的流動有助于通過減少擁堵、改進(jìn)資源規(guī)劃和更好的工作量分配，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。
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