Технологии беспроводной передачи данных в торговле и складской логистике

Технологии беспроводной передачи данных в торговле и складской логистике

Современное торговое предприятие, в состав которого может входить и складской комплекс — это, как правило, специально оборудованное здание, снабженное системами кондиционирования, видеонаблюдения, безопасности и т. д. Разумеется, одним из важнейших элементов оснащения такого предприятия является программно-аппаратный комплекс на базе соответствующей информационной системы. Сегодня важным требованием к таким решениям является мобильность, которая достигается за счет внедрения технологий беспроводной передачи данных. Все больше торговых предприятий проявляют к ним интерес и остаются довольными их внедрением.

О технологиях

Юрий Кушпель, заместитель директора отделения автоматической идентификации компании «ДатаКрат»: Wireless Fidelity (в переводе с английского — «беспроводная привязанность») — это беспроводной аналог популярного стандарта Ethernet, на основе которого сегодня построена большая часть офисных компьютерных сетей. В основе технологии передачи данных по беспроводной сети лежит разработанный фирмой Symbol Technologies стандарт Spectrum 24, имеющий официальное название IEEE802.11a/b/g.
Подобно традиционным проводным технологиям, Wi-Fi объединяет устройства в единую сеть, обеспечивает доступ к серверам, хранящим базы данных или программные приложения, позволяет выйти в Интернет, распечатывать файлы через сетевой принтер и т. д.

Основным узлом такой радиосети является точка доступа Access Point — Wi-Fi1 устройство, выполняющее функции приема-передачи данных по принципу радиосвязи. Это устройство необходимо подключить к серверу для обеспечения доступа других устройств к сетевым ресурсам. Особенность беспроводной сети в том, что все компьютеры, объединенные в сеть, не соединяются друг с другом проводами и не подключены к сетевой «розетке». Все компьютеры в сети оснащены радиоадаптерами, получающими сигналы от точки доступа. Достаточно разместить компьютер с радиоадаптером в радиусе действия точки доступа и информация будет передаваться посредством радиоволн.

Wi-Fi-технология позволяет решить две важные задачи:
упростить связь с мобильным компьютером (исключить провода);
создать локальную сеть в помещениях, где прокладка кабеля невозможна или чрезмерно дорога.

Как добавил Максим Селиванов, коммерческий директор компании «ТЭНДО»: технология Wi-Fi используется для построения беспроводных сетей (WLAN) в ограниченном диапазоне, с использованием точек доступа. От их количества и расположения зависит площадь покрытия сети. Радиус действия стандартной точки доступа Wi-Fi составляет примерно 90 м. Исходя из этого, можно посчитать, сколько понадобится точек доступа для работы, например, на складе без потери качества связи.

Для обеспечения мобильности сотрудников предприятия может использоваться не только технология Wi-Fi. Примером может послужить работа менеджера, использующего мобильный терминал сбора данных. Данный терминал — мобильное место работы менеджера — может работать, используя следующие виды соединения:
Технология Wi-Fi позволяет на объекте, на основе радиосети, перемещаться и соединятся с сервером и другими компьютерами (взаимодействие с базой данных).

На основе технологии Bluetooth, которая обеспечивает взаимодействие двух устройств по радиосигналу без провода, терминал связывается, например, с мобильным принтером, если необходимо напечатать этикетку или с другим мобильным устройством.
Технология Wi-Max, которая используется при создании беспроводной сети масштаба мегаполиса для широкополосного доступа там, где трудно проложить проводные соединения, позволяет менеджеру уйти от здания и использовать терминал сбора данных, например в офисе клиента, при доставке или получении груза.

Таким образом, используя разные технологии беспроводной передачи данных, можно добиться максимальной эффективности работы каждого сотрудника.

Преимущества использования беспроводных технологий

По словам Алексея Каменева, ведущего инженера компании «Пилот», основное преимущество WLAN2 (Wireless LAN) — обеспечение мобильности клиентских устройств и нередко самой беспроводной инфраструктуры. WLAN обеспечивает доступ мобильных устройств к среде и достаточно быстро и гибко интегрируется в LAN. Это достаточно актуально для организаций, мигрирующих из одного офисного помещения в другое, позволяет сохранить инвестиции в инфраструктуру и на порядок сократить время развертывания инфраструктуры. При необходимости мобильная инфраструктура очень быстро и легко масштабируется. Если организация располагается в нескольких несвязанных проводной сетью зданиях, всегда можно объединить LAN посредством беспроводных мостов, не прибегая к работам по прокладке кабеля.
Как рассказал Михаил Колганов, менеджер проектов компании «Галакси», первая беспроводная сеть передачи данных была создана в 1971 году. Уже во второй половине 70-х годов эта технология получила распространение на предприятиях и логистических терминалах.

За три десятилетия беспроводная передача данных прочно вошла во все сферы бизнеса и сегодня эффективную работу крупного или среднего предприятия уже трудно представить без использования таких сетей, что обусловлено их неоспоримыми преимуществами, среди которых:
Удобство. Беспроводные сети позволяют пользователям получать мгновенный доступ к данным в любой точке предприятия, а при использовании мобильного оборудования, например, терминалов сбора данных, обмен информацией между рабочими местами становится гибким, совершенно прозрачным процессом.
Производительность. Имея возможность обратиться к данным в любой момент и в любой точке предприятия, сотрудники повышают производительность труда, сокращая время на перемещения между фиксированными рабочими местами.

Организация сети. Беспроводные технологии предоставляют большую скорость развертывания сети передачи данных и сокращают затраты на ее организацию по сравнению с традиционными проводными сетями.
Масштабируемость. Беспроводная сеть может быть легко и оперативно расширена с минимумом затрат времени и средств.

Затраты.
В масштабах предприятия затраты на внедрение и эксплуатацию беспроводной системы значительно ниже, чем для традиционных проводных.
Юрий Кушпель также отметил, что основными преимуществами внедрения технологий беспроводной передачи данных являются:
Существенное сокращение затрат на организацию сети предприятия за счет отсутствия крупных финансовых затрат, связанных со строительно-монтажными работами по прокладке сети. Часто складские комплексы используются на арендной основе. Очевидно, что невыгодно разворачивать постоянные проводные коммуникации на арендуемой территории, более удачным решением являются беспроводные технологии: устанавливается точка доступа под потолок склада, к пользовательским компьютерам подключаются несколько недорогих сетевых радиоадаптеров — и весь комплекс можно запустить в работу за один час. Wi-Fi сеть можно развернуть не только локально на одном складе, но и объединить между собой все склады и помещения предприятия.

Возможность при необходимости быстро сменить местоположение стационарного оборудования, подключенного к радиосети.
Масштабируемость решения: подключение новых устройств в будущем требует затрат только на приобретение оборудования (скорость разворачивания беспроводных устройств и беспроводной сети в 10-15 раз быстрее проводной).

Возможность подключения любых периферийных устройств (ПК, ноутбуки, КПК, весы, терминалы сбора данных, принтеры и пр.) Устройства различных производителей, поддерживающих 802.11a/b/g, полностью совместимы между собой.

Высокая мобильность персонала (нет привязки к стационарному месту с ПК). Благодаря высокоскоростным технологиям WLAN, рабочее место сотрудника можно развернуть мгновенно и без лишних усилий в любой точке помещения. Это преимущество позволяет легко менять расположение оборудования внутри одного здания и без труда перемещать в другое. Совершенно новые перспективы открываются и для организации труда, не привязанного к конкретному месту и компьютеру.
Лучшая управляемость и облегченное планирование по всей логистической цепочке (за счет актуальности данных).
Наличие широкого спектра радиочастотного оборудования различных производителей, поддерживающего стандарт Wi-Fi (802.11a/b/g) по стоимости и функциональности (от очень дешевых и простых до дорогих и производительных)
Легкое администрирование, как самой сети, так и всех мобильных устройств (терминалов): централизованное управление правами доступа, смена или апгрейд программного обеспечения на терминалах, настройка и конфигурирование мобильных устройств.
Высокий уровень безопасности сети.
Немаловажным преимуществом является повышение имиджа компании, использующей современную технологию Wi-Fi. Беспроводная технология может стать как основой IT-инфраструктуры компании, так и дополнением к уже существующей системе.

Для примера реального использования преимуществ беспроводной передачи данных предприятиями розничной торговли можно рассмотреть процесс проведения инвентаризации в торговом зале супермаркета. Достаточно установить точку доступа, имеющую связь с сервером базы данных предприятия и использовать терминал сбора данных, работающий по технологии Wi-Fi — и оператор, свободно перемещаясь по залу, получает актуальную информацию в режиме реального времени. Терминалы незаменимы также при приемке и отгрузке товаров, для слежения за процессом конвейерной сборки или обработки корреспонденции и грузов. Автоматизация при помощи Wi-Fi позволяет сократить время проведения инвентаризации, приемки, отгрузки товаров, исключить ошибки, нередко возникающие при загрузке/выгрузке данных оператором. Наши клиенты уже оценили преимущества использования технологии беспроводной передачи данных.

Оборудование
По мнению Михаила Колганова, в современных условиях жесткой конкуренции как никогда актуален принцип «Время — деньги». Этот принцип может быть реализован исключительно повышением производительности труда работников всех уровней предприятия и их мобильности. Спектр оборудования для беспроводных сетей широк. Для складских комплексов — портативные терминалы сбора данных, оборудованные сканерами штриховых кодов и радиочастотной идентификации RFID, портативные принтеры. В торговле используются беспроводные POS-терминалы, а также терминалы сбора данных. Безусловное требование к такому оборудованию — это надежность. Индустриальное беспроводное оборудование должно бесперебойно и стабильно работать в самых неблагоприятных условиях: на улицах, в морозильных камерах, помещениях с большой влажностью и запыленностью и т. д. Кроме того, решение должно быть гибким и расширяемым — такое решение будет расти вместе с аашим бизнесом и обеспечивать переход к более сложным конфигурациям при минимуме затрат.

Как рассказал Юрий Кушпель, минимальный набор оборудования для установки системы Wi-Fi, который предлагает компания «ДатаКрат» — это точка доступа (access point) и Wi-Fi-адаптеры для всех компьютеров с беспроводным подключением. У современных ноутбуков и терминалов сбора данных, использующихся при автоматизации, устройство, необходимое для работы с Wi-Fi, входит в стандартную комплектацию. Для организации малой сети достаточно минимального набора, но если речь идет о полном переходе к беспроводной инфраструктуре, то оборудование, используемое в решении должно быть более серьезным. Так, основным управляющим звеном беспроводной сети становится беспроводной коммутатор — Wireless Switch. В отличие от обычных точек доступа, коммутатор предоставляет возможность централизованного управления беспроводной сетью, контроль доступа, аутентификацию и кодирование, что важно для безопасности любой сети.

К беспроводной сети, отметил Алексей Каменев, могут быть подключены также ноутбуки, КПК, смартфоны, терминалы сбора данных, принтеры, устройства видеонаблюдения, охранная сигнализация, то есть любые устройства, имеющие радиомодуль стандарта 802.11 B/G.

Поставщики оборудования
для беспроводных решений
Михаил Колганов рассказал об истории создания компании Psion Teklogix, которая в настоящее время является ведущим поставщиком комплексных промышленных решений для беспроводного доступа к данным во всем мире. Компания Teklogix, основанная в 1967 году в Канаде, была одним из пионеров в области разработки и внедрения индустриальных беспроводных решений. Накопленный более чем за 30 лет опыт позволил компании стать лидером в этой области. После слияния в 2000 году с британской компанией Psion, также имеющей многолетний опыт в области разработки портативных устройств сбора данных, была образована компания Psion Teklogix. «Для решения задач наших заказчиков, мы используем широкий спектр высококачественного, надежного оборудования и программного обеспечения этой компании, интеграцию передовых технологий штрихового кодирования, радиочастотной идентификации (RFID) и голосового управления».

Максим Селиванов рекомендует использовать для построения беспроводной сети торговых и других предприятий профессиональное промышленное оборудование компании Symbol. Использование данного оборудования гарантирует работу сети Wi-Fi в производственном цехе, где могут вестись, например сварочные работы, работать станки или другое оборудование, которое излучает помехи и снижает качество передаваемого сигнала. Построение сети с использованием оборудования компании Symbol является достаточно дорогим решением, так как соответствует профессиональным требованиям его эксплуатации, например точки доступа Wi-Fi поддерживают режим роуминга, то есть при переходе от одной точки к другой связь не теряется. Благодаря этому обеспечивается мобильность и высокое качество работы персонала в помещениях любой площади.

Специфика проектирования беспроводных
сетей и рекомендации по их построению
По мнению Алексея Каменева, в первую очередь, прежде чем планировать беспроводную сеть, необходимо разобраться, какие приложения вы планируете использовать. Здесь ключевыми моментами являются:
Расчетная производительность в пересчете на одного клиента.
Потоковые и пульсирующие типы приложений.
Конкуренция за среду передачи и задержка выполнения приложений.

В зависимости от ключевых моментов принимается решение о методологии развертывания WLAN. Существуют две основные методологии:
ориентированная на максимальную зону обслуживания;
ориентированная на максимальную пропускную способность.

WLAN, ориентированные на максимальную зону обслуживания, в основном применяются в торговых сетях и складских комплексах. В них используют приложения пульсирующего типа с низкой скоростью передачи пакетов, такие как сканеры штриховых кодов, и приложения, формирующие запросы к базам данных. Совокупная стоимость оборудования и работ по развертыванию такой WLAN ниже, чем ориентированной на максимальную пропускную способность.

Далее проводится картирование (радио-исследование) согласно выбранной методологии посредством программного обеспечения. От качества применяемого программного обеспечения будет зависеть качество и стоимость WLAN, при этом многие компании несерьезно относятся к такой процедуре, экономя инвестиции. Но результат нередко получается обратным — применение специального программного обеспечения позволяет оптимально разместить наименьшее количество APs (Access Point) для покрытия максимально большей территории тем самым сокращается стоимость оборудования. Замещение качества процедуры картирования избыточностью APs приводит к существенному ухудшению пропускной способности WLAN, так как AP — радиоприемное устройство, и оно подвержено интермодуляции. Некоторые компании практикуют такое замещение, применяя дешевое, а иногда и свободно распространяемое программное обеспечение. «Мы, например, используем профессиональный пакет программ AirMagnet стоимостью в десятки тысяч долларов. Таким образом, особое внимание необходимо уделить выбору поставщика услуг по развертыванию WLAN и спрашивать, какое программное обеспечение применяется при картировании».

Как отмечает Михаил Колганов, дальность действия точки доступа ограничена и обусловлена многими факторами — режимом работы, конфигурацией окружения, типом используемой антенны и т. п. В индустриальных условиях таких факторов становится еще больше, поскольку, как правило, среда промышленных предприятий неблагоприятна для работы электронных устройств. Поэтому при проектировании беспроводной сети необходимо определить рабочие зоны, в которых радиопокрытие должно быть гарантированным, а затем — количество и места расположения оборудования беспроводной инфраструктуры (точек доступа, мостов, контроллеров) и коммуникаций к нему. В условиях построения крупных индустриальных беспроводных сетей инженерами, осуществляющими внедрение беспроводной сети, обязательно должна производиться процедура радиоисследования (Site Survey), при которой в различных точках рабочих зон производятся замеры качества радиосигнала. Затем полученная информация обрабатывается, и на основе общей картины вырабатываются рекомендации по конфигурации и построению сети.

Безопасность беспроводных сетей
Михаил Колганов считает, что по мере все более широкого распространения беспроводных сетей, на первое место выходит вопрос об их безопасности: не секрет, что физически получить доступ к передаваемой по радио информации гораздо проще, чем к данным в проводных сетях. Для пресечения несанкционированного доступа к беспроводным сетям применяются стойкие алгоритмы шифрования и механизмы аутентификации и авторизации пользователей.
По словам Алексея Каменева, основной отличительной особенностью беспроводных сетей от проводных, является то, что при беспроводной передаче сетевой трафик не замыкается инфраструктурой сети, как в случае с проводной сетью. Данные проходят сквозь стены и границы, оказываясь доступными для всех желающих, причем злоумышленник может не только принимать, но и передавать данные. Поэтому с момента принятия стандарта IEEE 802.11 (1999 год), он с самого начала обеспечивал шифрование для передачи конфиденциальных данных. Стандарт безопасности Wired Equivalent Privacy (WEP — безопасность, эквивалентная проводной сети), был призван защитить авторизованных пользователей беспроводной сети от перехвата данных. Однако схема шифрования оказалась слабой, а защита 802.11 — ненадежной.

  Еще на ранней стадии, специалисты смогли выявить бреши в безопасности беспроводных сетей и приступить к разработке механизмов и протоколов по увеличению защищенности радиосетей.
Работы велись как IEEE Task Force — в плане разработки нового стандарта безопасности — была создана рабочая группа 802.11i, так и альянсом Wi-Fi Alliance, которому было необходимо предоставить пользователям решение по безопасности уже сегодня, не дожидаясь окончания работы группы IEEE.
На сегодняшний день спецификация стандарта 802.11i позволяет достичь если не абсолютной, то гарантированной защиты беспроводной сети по всей цепочки взаимодействия мобильных клиентов (регистрация, обмен учетными данными, аутентификация и шифрование).

Доступны следующие характеристики:
Новый алгоритм шифрования. На замену WEP пришел полностью новый протокол шифрования. Он основан на надежных алгоритмах, которые криптографы позаимствовали из протокола Internet Protocol Security (IPsec) и других протоколов безопасности. Он носит название CCMP (Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) и для шифрования использует алгоритм AES (Advanced Encryption Standard).

Улучшение аутентификации. Замена оригинальной схемы аутентификации протоколом IEEE 802.1X, который предполагает, что для получения авторизованного доступа к сети пользователь должен пройти аутентификацию на сервере. В качестве сервера аутентификации (AAA-server) как правило, используется RADIUS-server.
Временная «заплатка» для WEP. Был разработан еще один протокол шифрования, который мог быть полностью реализован программно на базе уже установленного оборудования. Протокол, носящий название TKIP (протокол временной целостности ключей — Temporal Key Integrity Protocol), внедрялся параллельно с 802.1X. Его развитием как раз и занимался альянс Wi-Fi, а решение получило название WPA (Wi-Fi Protected Access). WPA позволил пользователям задействовать более стойкую защиту и начать процесс перехода к новому оборудованию, в котором реализуется более стойкое шифрование CCMP.

Исключение повторного использования ключей шифрования. Разработана схема, исключающая повторное использование ключей. Теперь для любой передачи данных требуется аутентификация. Каждый раз, когда пользователь подключается к точке доступа, создается новый сеансовый ключ, использующийся в качестве основы для шифрования.

Перспективы использования технологий
беспроводной передачи даных в торговле и логистике
«Мы работаем на рынке автоматизации торговли уже более 14 лет, — рассказывает Юрий Кушпель, — и предлагаем своим клиентам самые новые решения в области автоматизации торговли, в том числе с использованием технологий беспроводной и бесконтактной передачи информации в системе управления торговым предприятием. Эти технологии позволяют существенно повысить производительность труда, актуальность и достоверность данных, минимизировать пересортицу и связанные с ней потери. Эти технологии в скором будущем могут оказать значительное влияние на способность торговых компаний удовлетворять потребности покупателей».
«Опыт последнего десятилетия, — отмечает Михаил Колганов, — позволяет с уверенностью сказать, что беспроводные сети — лидирующая технология передачи данных, которая будет развиваться и в более широких масштабах, в первую очередь, в розничной торговле и логистике».

Максим Селиванов считает, что на фоне активного развития торговых розничных сетей использование беспроводной передачи данных становится наиболее актуальным. Одним из перспективных направлений является новый беспроводной стандарт Wi-MAX, позволяющий развернуть беспроводную сеть на территории города. Это многообещающая технология беспроводной связи следующего поколения, где заявлена хорошая дальность, хорошие скорости, хорошие сервисные возможности. «Я убежден, что рынок для Wi-MAX будет, так как это реальная перспектива развития технологии беспроводной передачи данных, которая уже нашла свое применение на конкретных работающих предприятиях в сфере розничной торговли и логистики».

В заключение хочется подчеркнуть, что современные компании, в которых сотрудникам для эффективного выполнения служебных обязанностей нужна мобильность, получают очевидные конкурентные преимущества, внедрив у себя беспроводную связь. Складская логистика и предприятия розничной торговли — наиболее перспективные ниши для Wi-Fi. Спектр применения WLAN постоянно расширяется, и Wi-Fi дополняет сегодняшние проводные технологии. Необходимость внедрения технологий беспроводной передачи данных определяется прежде всего мобильностью пользователей: на какие расстояния и как часто они перемещаются в процессе выполнения своих должностных обязанностей. Многие компании сегодня имеют сотрудников, у которых вообще нет стационарного рабочего места. В результате внедрения беспроводной сети компания экономит деньги, поскольку ее сотрудники, свободно перемещаясь по территории предприятия, могут в любой его точке получить доступ к корпоративной сети.

Юлия Самойлова