京东普通库房无线覆盖方案

 解决方案     |      2019-04-22 09:15

一、 需求概述

京东作为全国最大自营式电商平台,已在全国范围内建立了200余家物流中心及库房

 

其中,绝大部分为亚一普通库房,随着业务量的增加,业务系统对无线网络的覆盖和连接质量也提出了更高要求,要求无线网络能为持续性物流扫码业务提供不间断并稳定可靠的接入能力。

由于普通库房数量众多,内部货架类型及布放结构也多种多样,需根据不同货架场景进行相应的点位设计规划,才能达到较好的业务承载效果。

阶段京东库房常见的货架场景如下:

1、 高架货架区

货架高度7米以上,这种仓库利用多种物料搬运机械进行搬运、堆垛和存取作业。仓库货架是多层的,而且很高,所以空间利用率较好,适用于多品种货物的储存。采用侧向或三向堆垛叉车、桥式堆垛起重机或巷道式堆垛起重机堆垛。

 

 

2、 架货架区

矮架仓库又称为中轻型货架仓库,一般都可以拆装组合,层板高度可以调节。

矮架仓库的特点是货架低(2米以下),一般存储体积,重量较小的货物,需要人工频繁的捡货处理。这种仓库业务人员需要在货物边完成扫码工作,因为主要是小件物品,所以扫码频率高,扫描完成即需要快速将货品转移至发货区。

 

 

3、 多层钢平台货架

多层钢平台区域又分为两种情况

第一种为每层高度为3米,货架高度2米左右,货架为单层货架,且货架与层顶有1米左右间隙

第二种为货架层顶无明显间隙,且货架为新型双层货架

 

4、 地堆、拣货临时堆放等室内空旷区域

该类区域,货物码放高度一般不会超过两米,且扫描枪与AP之间明显遮挡。

 

 

 

5、 月台卸货区

仓储月台是指仓库室外修建的装卸货平台。借助月台,货车和搬运叉车能够安全快速的进行装卸货作业。仓储月台存在于仓储大门前,供货车装卸货物使用。月台内侧为空旷区域,给予货物临时堆放。该区域无明显遮挡,但由于在室外,需要考虑防潮,抗低温。

 

 二、 需求分析

1、扫码枪终端移动网络不中断

 

全国普通库房有高架仓库、矮架仓库、多层钢结构仓库、地堆出入库月台等多种主要扫码枪应用场景,无线网络的覆盖设计必须尽可能保证扫码枪在这些业务场景的移动使用过程中数据传输及接收的稳定性和可靠性,确保扫码枪在库区 AP覆盖范围内移动时以及跨AP漫游时信号切换不发生中断和不影响业务的连续性。

Extreme无线产品前身为Symbol是业内唯一一家同时生产终端扫描设备和无线AP设备的厂家,AP产品设计就是基于库房场景下,终端不断移动漫游状态而设计。与其它品牌AP基于办公环境终端固定在工位的设计完全不同京东部署Extreme库房,绝大多数情况下均能实现终端漫游无丢包的使用效果,到一线京东人员的广泛认可。

同时,基于Extreme(motorola)京东十年间深入的合作,我们对于京东库房场景和应用情况有着深入的理解和丰富的经验,从而能够为京东库房内各种库区场景,根据京东实际业务使用需求设计最为适用的AP点位设计。这种基于长期合作经验积累和对业务深入理解所进行的规划设计,仅基于普遍通用概念数据指标进行的规划设计,在最终库房使用效果上会带来巨大的差异。

2、扫码终端并发有保障

 

无线网络系统需具有较高的可靠性和可用性,具有较强的多种终端接入功能,通过合理的 AP分布,保障有效覆盖范围内的无线信号强度和信号质量,同时应在设计上保证一定的终端承载冗余。在业务集中时期,允许指定区域内的终端数量有一定增加,在无干扰的情况下单AP无线接入能力能达到40~100个。

得益于Extreme(motorola)AP设备基于库房场景的设计理念,设备多终端高并发,有着极好的支持。至今Extreme AP设备保持单AP最高接入终端并发业务的吉尼斯世界纪录,而且,Extreme 所支持的高终端并发均是指承载业务的实际使用环境下的高用户数并发。与其厂家AP设备指标中所宣称的无业务流量场景下的并无实际意义的并发接入有着本质的不同。

Extreme与京东长达10年的合作中,经过无数次6.18双十一等单量突发的情况,Extreme AP设备均完美的完成了终端及单量暴增极端情况业务转发处理任务,从未出现由于AP接入终端数量不够而影响业务的问题

3、多种扫码终端稳定连接

 

不同厂家的扫码枪处于成本的考虑,扫码枪选用的无线网卡一般规格都比较低。一般情况下是单路工作在2.4GHZ频段下,支持802.11b/g/n工作模式。由于在无线仓储的应用中,仓储操作员会携带扫码枪在仓库内大范围的移动。当扫码枪从一个AP的信号覆盖范围漫游到另一个AP的信号覆盖范围内时,由于扫描枪的主动漫游能力弱,则要求无线网络的信号强度及信号质量能在重要业务区域满足扫码枪的最低接入能力。

Extreme AP设备对扫码枪使用的各主流无线芯片均能提供良好的兼容。现在京东库房中,不能够对Zebra(原motorola)的扫描枪提供优异的无线业务支持。同时很好的支持霍尼韦尔、卡西欧等其它品牌的扫描枪无线业务。

4、设备统一管理

 

京东普通库房数量巨大,分布零散,若无统一集中的管理,则会出现各地执行标准不统一,管理维护工作量大,投入的人员众多的问题库区人员私自改动设备配置影响网络正常运行等各类问题。

京东现在总部已布放Extreme集中管理AC于总部机房,由总部AC集中管理并监控各地分支库区的设备运行状态,并统一进行配置下发及设备版本升级。IT人员可及时看到各地设备运行是否正常,收到告警,及时发现并解决问题。而且由于设备配置权限由总部统一管理,便于各地的配置规范统一,减少由于误操作带来的问题。

 

5、网络健壮性需求

 

库房业务为京东最为关键的业务,无线服务对于不能提供服务断网的情况是零容忍的。基于Extreme完善的本地转发架构,能够实现AC宕机的情况下,库房业务丝毫不受影响Extreme是业内唯一能够提供正式商用环境下,AC宕机不影响AP任何业务转发的厂商。京东与Extreme的合作从11g时代开始,从未出现任何一个库房大面积断网终端业务无法使用的情况。

若不采用该架构,可试想一库房AC设备或AC链路出故障,由于库房位置一般均不在市中心位置,厂商维护人员赶往现场可能需要数个小时甚至对于偏远库房可能是几天的时间,对于库房业务损失是巨大的。

也是基于以上原因,国际知名连锁商超品牌W,经过一段使用C厂商设备,决定整网换回Extreme AP设备。

 

6、 设备易用性及快速排障需求

 

经过Extreme与京东的长期深度合作,京东一线IT人员均非常了解Extreme AP设备的配置及各种特性,可以说每位京东IT人员都是Extreme产品的专家。这对于无线网络的部署和故障定位排查都是一个巨大的优势。

同时,Extreme对于京东对口维护人员,也是常年专门为京东提供支持服务,对于京东库房的业务情况常见问题了然于胸。对于京东库房出现的各类问题,在第一时间即可做出准确的判断并快速的解决。这对于库房这类对于排障时间非常敏感的关键性业务非常重要。

 

三、 网络设计

 

1、 不同库区AP点位设计及推荐AP型号

 

高架货架区

推荐AP型号AP7622

高货架区域,货架高度在11米左右,整体高度在12米内,AP部署在货架通道上方,AP安装为吊装,正面垂直向下,如果货架上方有横向固定横梁,则安装在横梁上方30厘米高度,如果无横梁,则吊下安装,AP离地高度为12米到13米(根据现场实际环境以及取叉车在操作中不会碰到AP的高度安装)。

点位安装参考如下图:AP间隔通道布放,除覆盖AP布放本通道外,同时覆盖临近货架通道,为避免某一AP故障,影响业务,在没有布放AP的通道,会图中上下两个临近通道AP进行共同覆盖,此种覆盖方式,不但解决单个AP故障后的信号点,同时也能够对货架货物放满后,产生的信号阻挡提供的信号补充。在隔壁货区通道(图中右侧货架),AP点位与左侧货区形成Z字形间隔布放,达到信号尽量平均分布的目的,避免某些通道信号过强,某些通道信号过弱,分布不均的现象。AP布放覆盖半径不超过20米。

 

 

 

架货架区

推荐AP型号AP7622

矮货架区域,货架高度在2米左右, AP部署在货架上方,AP安装为吊装,正面垂直向下, AP离地高度为12米内。AP覆盖半径20米,安装位置交错分布。

 

 

多层钢平台货架

场景一:单层货架,货架没有与层顶相连

推荐AP型号AP7622

AP布放规则与矮货架区布放规则相同,AP覆盖半径20米,安装位置交错分布。

 

 

不同楼层之间AP点位布放,纵向交叉布放,以实现纵向信号均匀分布。

黄色为一层吊顶安装、红色为二层吊顶安装、蓝色为三层安装。

 

 

场景二层货架,货架与层顶相连

推荐AP型号AP7522

由于该场景,货架之间信号阻挡较为严重,采用直接布放的方式,会造成非AP布放通道的信号较弱。建议采用定向天线做覆盖。一个AP通过32公分分出4个接口,接4面定向天线,每面天线覆盖一个通道。

 

地堆、拣货临时堆放等室内空旷区域

推荐AP型号AP7622

该区域无明显遮挡,信号传递较好。AP安装为吊装,正面垂直向下, AP离地高度为12米内。AP覆盖半径25米,安装位置交错分布。

 

月台卸货区

推荐AP号AP6562

恶劣环境(最低温度零下30度以下)荐AP型号AP7562

月台外区域,无货架、空旷区域, AP安装为贴墙安装。安装高度可以与监控同高度,约3米。

图中蓝色点位为AP安装位置,覆盖半径30米。

 

 

 

 

 

 

 

 

2、 设备统一管理方案设计

 

阶段京东多个分支库区AP设备已部集中管理AC设备NX95进行统一管理。

 

总部NX95设备上为不同库房或办公区分配不同的RF射频域及不同的配置文件模板。

各分支机构仅有设备状态察看权限,不具有配置更改权限。

具体规则如下:

每分支机构划分一个RF-domain,例如,京滨园区名称为 HBJD-TJ-JingBin(华北京东-天津-京滨)

每分支机构中的每款设备型号建立一个profile,例如京滨园区AP6521设备为profile ap6521 HBJD-TJ-Jingbin

注:如果该分支机构中同一款AP有多种构成,则需要建立多个profile,例如在同一分支机构中AP6532有配置全向天线的也有AP6532配置定向天线的,则需要为全向天线的AP6532建立一个profile,为定向天线的AP6532建立另一个profile.

对于各地新建分支机构设备管理vlan,业务vlan由总部统一规划。

根据库房规模,分配2、4、6、8、10、12、14、16个vlan

250个AP以下规模的分支机构使用其中一个vlan作为设备管理vlan

250个AP以上规模的分支机构使用其中2个vlan作为设备管理vlan

其余vlan作为用户终端业务vlan

Vlan号从100开始,顺序使用,一般使用100作为管理vlan

对于已在运营的分支机构,vlan规划以现网实际使用的vlan为准,不做更改。

各地分支机构设备管理IP地址,业务IP地址网段,由总部统一规划。

本地具备DHCP服务器的分支机构AP设备基于总部NX9510策略,自动分配所属RF-domain和Profile

本地没有DHCP服务器的分支机构手工配置AP设备管理IP地址和所属RF-domain和Profile

 

3、 网络健壮性设计

 

基于Extreme Wing5系统的种种领先技术,使用该系统的Extreme 单台AP可承载84台便携机同时观看带宽为1M的视频,打破《吉尼斯世界纪录》被评为“世界上最为强大的AP”。

 

Extreme Wing5无线操作平台,为现在802.11无线网络出现的诸多新需求而作了多方面的优化处理。由于802.11ac设备的广泛应用,无线网络对于数据的传输能力相较之前的a/g/n网络,已有大幅度的提升。传统的集中控制无线架构,所有数据流量都需要经由AC进行转发,这将导致AC成为网络性能的瓶颈。Wing5系统平台提供了一个新式的分布架构模型,依托高性能智能化的AP设备使得网络相较于传统集中转发更易于配置、具有更强的服务交付能力,也更加稳定可靠。AP设备仅将管理报文流量传送至AC处理,数据流量直接转送至路由交换网络进行数据传输,极大的减小了AC端口流量,解决802.11ac网络流量瓶颈问题。基于该架构,Wing5系统在AP上即可实现L2/L3防火墙、QOS、Smart-rf、本地路由转发等多种高级功能。在最靠近用户的网络边缘,直接对用户的业务流量进行优化处理,使得网络的安全性与可靠性大大增强。同时,该种架构即使AP与AC之间的链路发生意外中断,也不会影响现网用户的正常上网业务。

 

Extreme 的无线系统广泛为零售行业、仓库、物流中心等需要高可靠性无线系统的企业所采用,经过多年的运营使用,经受了各种复杂和恶劣网络环境的考验,是最为稳定、最高性能、最高安全性、最可信赖及最高性价比的系统,能够提供最为稳定的无线网络环境。

Extreme 无线网络具有很高的可靠性,在链路、设备、应用层面都有多项的容错机制。

A、 有线线链路容错:

Ø 支持多链路聚合,当某条物理链路故障时,聚合组中的其它链路可正常继续转发流量。

Ø 支持STP技术,防止环路,链路故障时自动切换至其它链路转发。

B、 无线连路容错:

Ø 出现干扰时,自动调整工作信道。

Ø 邻近AP出现故障时,自动加大发射功率,防止出现无线信号漏洞。

C、 设备容错:

Ø AC集群,当单台AC出现故障时,下带AP和用户可由集群中的其它AC进行管理,保障网络业务。

Ø AP作为管理器,当仅有一台AC设备没有配置集群时,若AC出现故障,独立型AP仍会继续转发用户业务,所有原网络对用户的安全和控制策略无损。

D、 AAA服务器容错:

Ø 为保障用户认证计费的准确,Extreme 设备最多可与6台AAA服务器同时工作,保障认证计费的容错能力。

 

 

4、 Extreme无线设备对库房关键业务保障说明

 

对于京东库房条码扫描技术是保证其工作效率的必选技术,而大部分条码设备及应用则依赖无线网络工作以确保其实时性,无线网络的中断或者设计不佳将大幅度降低工作效率,Extreme对Mission Critical型的无线网络及应用提供了绝佳的无线平台。

 

对于Mission Critical型无线网络,Extreme从五个维度进行了定义:

· 终端适配能力强大,确保各类终端可以稳定接入无线网络,保障业务的正常运行

· 无线网络稳定性强,无单点故障,确保无线网络对终端业务7*24小时的服务能力

· 对终端友好,可以帮助终端节省电力开销,提高其续航能力;确保其漫游切换时极低的时延,从而保证终端设备在各种环境下的工作效率

· 通过合理的网络架构保护投资,并保证部署快速,网络改造简单易行。

· 确保多分支/大型/超大型网络的运行成本低廉,排错简单,安全性好。

强大的基于终端类业务的无线接入能力

有别于其他厂家的无线网络,Extreme无线网络技术在收购Symbol无线网络产品基础上增加了Motorola 83年在射频领域的经验积累。众所周知Symbol开创了企业移动解决方案的先河,其MCD/RFID等技术及产品至今在行业内居于领先水品。因此Extreme提供的无线网络技术自诞生之日起的主要服务对象就有别于其他无线厂家,也就是Extreme无线网络最初设计理念是为PDA等移动式设备服务,由于工作环境的差异Extreme在无线产品的设计理念上与一般无线厂家有着本质的不同。一方面,PDA设备由于尺寸小,要求的连续工作时间长,必须在无线发射功率等方面进行妥协,其无线发射功率远远小于笔记本电脑等办公设备。另一方面,PDA等终端在仓库等区域工作时,密度不均匀,而且不同区域内PDA的密度可能随时发生数量级的变化。

 

在上述两种情况下,Extreme凭借80余年的无线设计经验对AP设备进行了大幅度的优化:

在低信噪比识别能力(终端信号在到达AP时较笔记本电脑普遍偏弱,而实际使用环境中的噪声水平改变不大,因此在相对而言较高的噪声水平下仍可识别弱信号能力对终端接入能力至关重要)和接收灵敏度方面方面做了极大幅度的优化,保证发射功率弱的PDA等无线终端有良好的无线接入性能。

在高密度用户支持能力上,Extreme不断优化射频能力,除AP7131获得并发支持80台笔记本电脑平滑播放1M视频流的吉尼斯世界纪录外,在各种订货会中Extreme也表现出色,单一AP并发支持150-200PDA并发平滑工作。确保在不足1000平米空间内部署十几到几十AP,并发支持数千终端平滑工作的案例比比皆是。

 

强大的网络稳定性保障

对于网络稳定,Extreme定义了三个维度,一方面是在单一AP故障时可以通过射频恢复,另一方面是在无线控制器故障时对无线网络无影响,最后在无线网络受到攻击时可以最大限度保护网络并继续提供服务。

Extreme在单一AP发生故障时,其他AP将自动加大发射功率至最合理范围,尽量规避无线接入空洞发生。

Extreme无线网络采用本地转发模式,流量不通过无线控制器,因此当无线控制器宕机时,无论是否有备用无线控制器,无线网络仍然提供原有服务,并且没有服务中断。

Extreme所有无线设备,包括无线控制器和无线AP均提供本地安全能力,并且在本地没有无线控制器时无线AP仍然保持安全提供能力,在受到攻击时最大程度避免无线网络中断。

 

网络架构合理

集中许可管理,摩托罗拉的Mission critical网络架构合理,其license控制采用集中方式,在多分支机构情况下,传统WLAN网络在每个分支节点分别控制许可,由于许可购买通常为8的倍数,每个分支机构很难实现购买许可与实际AP数量的匹配,这种管理方式将导致许可的无谓浪费,尤其在网络规模变化,例如库房搬迁,缩减,关闭,扩张时这种管理模式将导致严重的浪费或效率低下。而Extreme采用许可集中管理方式,只需总部购买足够所有分支结构的许可即可保证许可的正常配给,而且在分支机构规模发生变化时可以快速适应所需的调整。

Extreme通过auto provisioning技术保证网络的快速部署,每个分支节点的设备无需配置即可立即开始工作。根据Tolly Group的测试报告,在部署超过10个分支节点的网络时,Extreme仅需主要同类产品厂商所需部署时间的25%-50%

确保多分支/大型/超大型网络的低运行成本及网络安全

对于多分支/大型/超大型网络,IT维护成本将超过采购成本成为主要压力。其中包括网络中断无法得到及时修复而导致的生产/点选环节损失,包括增加能够良好维护无线网络的IT维护人员的人力成本,包括保障IT网络安全时频繁变更密码导致每台中断频繁交付IT重新配置的生产效率损失。总之对于Mission Critical网络必须保证低运行成本。Extreme通过如下手段确保较低的网络运行成本。

Auto provisioning技术除部署优势外,在网络维护方面有无可比拟的优势,使原来需要网络设定的复杂AP更换工作,变成如更换普通电灯泡般简单。

在网络的安全性需要保证的情况下,使用长期不变的静态PSK密码将给网络带来安全隐患,而频繁的变更密码又会给IT部门带来沉重的负担,摩托罗拉提供简化的终端配置方案,通过扫描条码,终端即可完成配置从而以新的配置轻松接入网络,整个过程IT部门仅需打印条码即可。从而保证网络安全和IT部门低负担。

综上所述,Extreme提供完整的Mission critical无线网络解决方案,确保关键业务的有效运行,并降低总拥有成本,确保将无线网络故障引发的生产率下降减少到最低水平,为企业移动应用保驾护航。