AGV Sistemleri İçin Kablosuz İletişim

AGV nedir?

Otonom Mobil Robot (AMR) olarak da adlandırılan AGV, otomatik güdüm sistemi barındıran bir araçtır. AGV’ler, zeminde işaretlenmiş uzun çizgileri veya telleri takip edecek şekilde tasarlanabilirler. Radyo dalgaları, vizyon kameralar, mıknatıs veya lazer kullanarak hareket etmelerini sağlamak da mümkündür.

AGV’ler daha çok endüstriyel uygulamalarda, fabrika veya depo gibi büyük alanlarda ağır yük veya malzemeleri taşımak için kullanılırlar.

20. yüzyılın sonlarında AGV kullanımı artmaya başlamıştır. İlk AGV, 1950 yılında Barrett Electronics tarafından pazara sürülmüştür. Araç, ray yerine bir çizgi halinde uzatılmış bir teli takip ediyordu. Günümüzde AGV’ler; fabrikalar ve depolarda malların güvenli ve hızlı bir şekilde doğru yere aktarılmasında önemli bir rol üstlenmişlerdir.

 

 

AGV sistemlerinin hangi işleri nasıl yapacağı merkezi bir yönetim sistemi tarafından belirlenmeli ve kontrol edilmelidir. Bu açıdan bakıldığında, AGV bir mobil cihaz olduğuna göre merkezi nokta ile kablosuz iletişim kurmalıdır, iletişim seçeneği olarak da karşımıza Wi-Fi ve hücresel temelli 4G/5G teknolojileri çıkmaktadır. Hatta bazı projelerde ve araç tiplerinde uydu iletişimi bile cazip bir seçenek olarak düşünülebilir.

Wi-Fi İletişim

Wi-Fi iletişim için AGV’nin güzergahında kablosuz ağ yayını olmalıdır. AGV üzerindeki Wi-Fi client ünitesi, hareket halindeyken AP cihazları (Access Point – Kablosuz Erişim Noktası) arasında hızlı bir şekilde Roaming (bir AP’den diğer AP’ye kesintisiz geçiş) yapabilmelidir. Ancak Wi-Fi teknolojisi kullanılırken ortaya çıkabilecek çok sayıda zorluklar vardır. Wi-Fi frekans bandı (özellikle 2.4GHz bandı) yoğun bir bant olduğundan enterferans (başka AP’ler ile girişim) ile karşılaşma riski yüksektir. Kör noktaların olması ve bu noktalarda yaşanabilecek olası kesintiler AGV işleyişine etki edebilir. Roaming geçişleri esnasında, ağ gecikmelerinin bir noktada 50ms iken diğer bir noktada 2sn mertebelerinde olması gibi olası düzensizlikler de sistemin kesintisiz ve düzgün şekilde çalışmasını olumsuz yönde etkileyebilir.

Günümüzde WiFi iletişim; kolay erişilebilirlik, ucuzluk ve yaygın bir teknoloji olması gibi sebeplerle ön plana çıkmaktadır. Böylece diğer teknolojilere göre daha düşük CAPEX ve OPEX değerlerine sahiptir.

 

4G/5G İletişim

AGV-merkez iletişimi için diğer seçenek ise,  4G veya 5G şebekelerini kullanmaktır. Bu servisler iki başlıkta incelenebilir:

  • Public 5G/LTE service
  • Private 5G service

4G servisi, şu anda public (halka açık) olarak yaygındır. Public LTE için zorluklardan biri, fabrika veya depodaki AGV’nin çalışacağı her noktada Public LTE kapsama alanı ve yeterli sinyal gücü gerekliliğidir. Ayrıca Public LTE servisi abonelik gerektirdiğinden OPEX yaratan bir çözümdür, gönderilen veri miktarı arttıkça OPEX de yükselecektir.

Her iki iletişim altyapısını da kullanarak, hem yedekli hem de kesintisiz bir çözüm sunmak mümkün müdür?

Peplink 5G/LTE Router portföyü bu konuda çok iyi ve esnek çözümler sunabilmektedir. Bu senaryoda kesintisiz iletişim çözümü yaratabilmek için merkezi noktada da bir “Hardware Gateway” veya “Virtual Gateway” konumlandırılmalıdır.

Aşağıdaki topolojide görülen uygulamada Peplink BR1 Pro 5G Router, aynı anda hem Wi-Fi ağına, hem de 4G/5G ağına bağlanarak iki farklı underlay üzerinden Bonding Overlay Tünel kurmaktadır. WAN Smoothing teknolojisi ile paketlerin kopyaları bu iki underlay üzerinden aktarılarak sıfır paket kaybı ile iletişim sağlanabilir, böylece Wi-Fi underlay katmanından akan bir paket kaybolsa dahi, kopyası LTE üzerinden hedefine ulaşabilmektedir.

 

 

Private 5G

Public 4G/5G çözümünde servis sağlayıcının, müşteriye ait fabrika veya depo ortamında kapsama alanını genişletmek ve kör noktaları ortadan kaldırmak üzere ek baz istasyonu yatırımları yapması gerekebilir. Bu da OPEX maliyetlerini yükseltebilir. Çözüm ise müşteriye özel Private 5G altyapısı kurmaktır. Son zamanlarda, Private 5G çözümleri çok daha popüler hale gelmiştir. Private 5G ile müşteriye ait, kapalı, güvenli, yüksek performanslı hücresel temelli bir ağ elde edilebilir. Bu çözümde de Peplink BR1 Pro 5G modeli gönül rahatlığı ile tercih edilebilir. Peplink BR1 Pro 5G modeli aynı zamanda, olası bir arızaya karşı, üretim ve lojistik kayıplarını önlemek için Wi-Fi yedekliliği de sunacaktır.

 

Peplink BR1 Pro 5G Özellikleri

  • 2 adet GbE bakır bağlantı, 1Gbps routing performansı
  • 256-bit AES şifrelemeli bonding tünel ve 200Mbps throughput
  • İki farklı datacenter ile 2 adet ayrı bonding tünel kurulumu ve kesinti durumunda ikinci DC üzerinden iletişim
  • Standard IPSec VPN desteği ile diğer marka firewall ve VPN sunucularla tünel kurabilme
  • Aynı anda hem 2.4GHz, hem de 5GHz destekli çift radyolu Wi-Fi 6 desteği
  • Endüstriyel tasarım
  • E-mark, EN 61373 Shock and Vibration Resistance, EN 50155 Railway standart desteği
  • 10-30V DC besleme aralığı
  • Fansız ve katı soğutmalı metal şasi
  • -40° ile +65° C çalışma sıcaklık aralığı
  • GPS özelliği ile GPS konum bilgisinin 4G/5G, WiFi WAN veya VPN tüneller üzerinden merkezi noktalara aktarılması

 

 

 

AGV İletişimi İçin Senaryolar

  • Senaryo 1: Wi-Fi Roaming ile İletişim
  • Senaryo 2: Public LTE ile İletişim
  • Senaryo 3: Private LTE ile İletişim
  • Senaryo 4: Wi-Fi ve LTE ile Yedekli İletişim

Senaryo 1:  Wi-Fi Üzerinden Roaming ile İletişim

 

 

 

Ortamda sadece Wi-Fi ağı varsa, Peplink BR1 Pro 5G ile kesintisiz AGV iletişim altyapısı sağlamak mümkündür. Kullanılacak Wi-Fi ağı halihazırda çalışan ve farklı bir çözüm ile kurgulanmış olabilir.

Eğer Wi-Fi ağı hem 2.4GHz, hem de 5GHz frekanslarında yayın yapıyorsa, Peplink cihazı 2.4GHz ve 5GHz Wi-Fi linklerini iki ayrı WAN underlay gibi düşünerek “Merkez Router” ile bir overlay tünel kurar. Wi-Fi frekanslarının birinde oluşacak bir kesinti bu overlay tüneli etkilemez, yani veri kesintisi yaşanmaz.

AGV hareket halinde iken, BR1 Pro 5G bir Wi-Fi hücreden diğerine sorunsuz şekilde Roaming yapacaktır.

 

 

Senaryo 2: Public LTE Üzerinden İletişim

 

 

Peplink BR1 Pro 5G, Public 5G veya Public LTE servisi veren bir servis sağlayıcı üzerinden public ağa bağlanır ve bu public ağ üzerinden AES 256bit şifreleme yaparak merkezdeki router ile bir overlay tünel kurar. AGV tarafındaki BR1 Router’larda dinamik IP adresli SIM kartlar kullanılabilir.

Yine de güvenlik endişesi varsa, X509 sertifika sistemi ile daha yüksek güvenlikli overlay tünel kurmak da mümkündür. Bu durumda sadece yetkili sertifika yüklü Peplink cihazları birbirleri ile tünel kurabilirler.

 

 

Senaryo 3: Private LTE ile İletişim

 

 

 

Peplink BR1 Pro 5G, müşteri lokaline kurulacak Private 5G LTE ağına bağlanır. İletişim için iki seçenek vardır:

  • Private 5G ağ üzerinden AES 256bit şifreleme ve/veya X509 sertifika kullanılarak merkez router ile bir overlay tünel kurulması
  • VPN kurulmadan kapalı ağda IP routing ile trafiği aktarmak

 

 

Senaryo 4:  Wi-Fi ve LTE ile yedekli İletişim

 

 

BR1 Pro 5G Router, aynı anda hem Wi-Fi ağına, hem de 4G/5G ağına bağlanarak iki farklı underlay üzerinden bir “Bonding Overlay” tünel kurar. WAN Smoothing teknolojisi ile paketlerin kopyaları bu iki underlay üzerinden aktarılarak sıfır paket kaybı ile iletişim sağlanabilir, böylece Wi-Fi underlay katmanından akan bir paket kaybolsa dahi, kopyası LTE üzerinden hedefine ulaşabilmektedir. Aslında mimaride 2 adet Wi-Fi, 1 adet 4G/5G olmak üzere toplamda üç underlay bulunmaktadır. Bu üç underlay katmanından biri ayakta kaldığı sürece merkez ile iletişim kesintisiz olarak devam edecektir.