eLTE-U免授權行業無線寬帶接入助力AGV搬運更高效

華為企業無線高級營銷經理 寇超

截至目前，我國營業性倉庫面積已達10億平方米，但倉儲自動化程度還不到20%，很多倉儲貨物的搬運甚至還靠人工完成，效率低下、搬運出錯的問題時常發生。從這個角度，建立智能倉儲系統是大勢所趨。

作為智能倉儲系統的關鍵一環，從亞馬遜的Kiva倉儲AGV(Autonomous Guided Vehicle)開始，AGV逐步從重工業領域延伸到倉儲、制造以及醫療等更廣泛行業。以倉儲物流行業為例，根據《Mobile Robot Platforms, Shuttle Automated Storage and Retrieval Systems, Industrial Robotic Manipulators, and Gantry Robots: Global Market Analysis and Forecasts》預測，到2021年倉儲AGV出貨量可達62萬臺，市場規模達到224億美元。

目前，倉儲行業AGV系統普遍包含分揀或搬運AGV和 AGV調度系統兩部分，二者分工如下。

AGV：通過掃描二維碼、激光定位等方式確認自身的位置，接收調度系統下發的指令，完成貨物的往復搬運和分揀。其中定位和避障等計算處理均在AGV本地完成。

AGV調度系統：根據AGV上報的位置和狀態信息完成AGV路徑規劃，并根據貨物堆放情況為每一臺AGV下達搬運指令，指引區域內所有AGV互不干擾地工作。

AGV與調度系統間的基本信息交互過程如下。

◎AGV以百毫秒級為周期上報“心跳數據”給調度系統，該數據包含AGV位置、電量等信息。

◎ 調度系統根據接收到的信息對AGV路徑進行規劃，并將調度指令通過“心跳數據”確認信息下發給AGV，指引其行駛至目的地，并在AGV電量不足時指引其自動充電。

◎ 為防止故障導致AGV失聯，當AGV超出設定的時間收不到調度指令時會自動停止，同時調度系統將AGV最后一次上報的位置信息一定范圍內的路徑設置為不可用，并重新規劃其余所有AGV行駛路徑，防止一輛AGV故障導致AGV整體調度出現混亂。

目前，業界通常采用有線寬帶的無線延伸——WLAN讓AGV在移動的過程中與調度系統完成信息交互。然而，對于應用場景中海量AGV，倉儲無線環境復雜等獨特之處，使WLAN技術在AGV大規模部署場景中面臨如下挑戰。

◎ 容量與性能間的取舍：WLAN的競爭接入機制等因素決定其在AGV大規模部署時整體性能會受到影響。一般而言，當超過約30個終端同時工作時，系統的時延、帶寬等性能就會出現不同程度惡化，使各個AGV的通信時延增大導致其難以滿足AGV正常工作的需求。

◎覆蓋受限：通常WLAN在室內覆蓋距離只有幾十米，如果考慮倉儲庫房金屬貨架及地板對信號造成的損耗，覆蓋范圍將進一步縮小。對于大型倉儲庫房而言，用WLAN方案提供無線覆蓋意味著更加密集的AP節點，進而導致更高的系統故障率和維護成本，設備故障導致的停產將直接影響整個AGV搬運效率。

遵循3GPP標準的LTE是已成熟應用于世界各大運營商的無線通信技術，通過廣覆蓋、安全與可靠等特性為普通消費者提供高質量的服務。然而，被認為是非運營商企業難以企及的稀缺資源——專用頻譜，曾經是阻礙LTE技術應用于行業領域的最大障礙。

作為全球領先的ICT解決方案供應商，華為開創性地將4.5G技術應用于免授權頻譜，針對行業推出了eLTE-U工業無線寬帶接入解決方案，很好地滿足了倉儲AGV大規模部署面臨的無線通信挑戰。

◎ 高容量、低時延：單基站最大支持128臺AGV同時在線，通過干擾協調和消除機制保障多臺AGV同時運行時延低于20ms，完全滿足AGV與調度系統間頻繁的數據通信。

◎ 廣覆蓋：基于LTE先進的調制方式，可以為終端提供更高的接收靈敏度，覆蓋范圍可達普通WLAN AP的2～3倍，基站數量相比WLAN AP可節省70%以上，大幅降低網絡部署及運維成本。

◎ 端到端適配：解決方案提供miniPCIe無線模組，可內置于各類AGV，通過調用標準的AT指令集即可實現AGV與eLTE-U網絡的無縫連接。

事實上，不止在倉儲行業，華為eLTE-U解決方案在港口、智能制造等AGV場景也都得到應用。以上海洋山港四期自動化碼頭為例，通過綜合分析AGV工業控制指標、碼頭工藝要求以及復雜電磁環境等，振華港機最終選擇eLTE-U作為港口AGV無線承載系統，使高峰作業時60臺AGV同時穩定接入，助力實現集裝箱搬運效率最大化。

同時，華為eLTE-U解決方案還可勝任例如無線視頻監控、無線生產數據回傳等各類對廣覆蓋、移動性、低時延、高容量有需求的應用場景。伴隨著行業數字化轉型的深入，解決方案已在公共安全、電力、交通、能源、制造等領域得到實踐，并將在更多行業得到廣泛應用。