下一代Wi-Fi 6技術對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的影響

Wi-Fi是有史以來發(fā)明的最廣泛的技術之一，可提供更快，更可靠的連接。最新一代的Wi-Fi連接技術，即Wi-Fi 6或802.11ax以及5G蜂窩網(wǎng)絡將改變我們彼此之間的互動方式，甚至重塑智能設備用于通信的方式。與任何其他一代相比，Wi-Fi 6具有更高的可靠性和最大的安全性，并為各種設備提供支持。隨著IEEE批準了各種修正案，讓我們參觀一下利用最新的IEEE 802.11ax差異與快速增長的物聯(lián)網(wǎng)。

為什么與前代版本相比，Wi-Fi 6 在應用中提供了更多價值？

更高的數(shù)據(jù)速率：在計算可能的最高數(shù)據(jù)速率時，需要考慮所選MCS的類型，支持的空間流數(shù)量，要使用的頻譜寬度以及符號之間的保護間隔。通過采用兩種新的調(diào)制和編碼方案（MCS10~MCS11）1024QAM，用戶將在Wi-Fi 6上體驗到高達9.6Gbps的數(shù)據(jù)速率，改進的符號周期（12.8 μs），減小子載波寬度（78.125 kHz），最多8個空間流，信道帶寬（160MHz）和允許的多范圍保護間隔（0.8 μs，1.6 μs或3.2 μs）比802.11ac高

卓越的流量管理：網(wǎng)絡中最具挑戰(zhàn)性的功能是在提供的帶寬內(nèi)有效地分配不一致、負載不同的有效載荷。Wi-Fi 6 利用 MU-MIMO 進行下行鏈路以及站和接入點之間的上行鏈路通信

與MU-MIMO一起，Wi-Fi 6促進了OFDMA的使用，在單個20MHz信道中增加了調(diào)制數(shù)據(jù)子載波（234）的數(shù)量。使用下行鏈路 OFDMA，接入點可以對子載波進行分組，以容納多個站點的數(shù)據(jù)。這類似于專用于每輛車的道路上的多個單向車道

在上行鏈路方向上與每個站點的子載波組的隔離組類似。這種技術最終降低了單個站點的傳輸開銷，并提高了效率，此外還允許較小尺寸的數(shù)據(jù)包并行傳輸，這是Wi-Fi 6在擁擠的BSS（基本服務集）中的最佳優(yōu)勢。BSS 著色是使 ESS（擴展服務集）網(wǎng)絡中流量多樣化的另一種機制

延長電池壽命：Wi-Fi 6 或 802.11ax 提出了一種維護電源和爭用管理的新方法，其中接入點可以提前控制單個站的喚醒和睡眠時間，稱為目標喚醒時間 （TWT），最初在 802.11ah 修正案中描述為 Wi-Fi – HaLow，并在 Wi-Fi 6 中得到改進。這將即興增加車站的打瞌睡時間，并最終可以維持更多的電力來運行更長時間。它還增強了AP的性能，減少了丟棄數(shù)據(jù)包的機會，因為它知道該站何時會回來獲取其數(shù)據(jù)

更好的安全性：據(jù)預測，Wi-Fi 6可以強制使用WPA3，在WPA3個人和基于GCMP-256的保護中使用WPA3，在WPA3-Enterprise中提供可選的192位安全模式。WPA3使用最新的安全方法來減少暴力攻擊，字典攻擊。WPA3還規(guī)定了保護管理框架（PMF）

增加的連接站：在設備連接日益緊密的時代，網(wǎng)絡人員更感興趣的是使中央設備能夠為盡可能多的設備提供服務，而不會影響對通道的公平訪問。Wi-Fi 6 現(xiàn)在可用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIOT） 網(wǎng)絡，由于單個子載波間距比 Wi-Fi 5 減少了 4 個，因此可以同時為在 20Mhz 寬信道下運行的近 9 個站點和在 40Mhz 寬信道下運行的 18 個站點提供服務

Wi-Fi 6 如何滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 的需求？

安裝HMI-PLC-SCADA的制造單元、醫(yī)療保健場所、物流、采礦、石油/天然氣廠、農(nóng)業(yè)等行業(yè)都需要以下可能影響性能的最小參數(shù)：

空氣密集通信：Wi-Fi 6的主要目標之一是在擁擠的網(wǎng)絡中實現(xiàn)高效傳輸。工業(yè)占地超過10至100英畝，根據(jù)數(shù)百家供應商進行單一生產(chǎn)，提供多種產(chǎn)品。例如，從集中式網(wǎng)絡下的專用機器掃描產(chǎn)品不同部分的條形碼可用于將所有相關信息報告給中央服務器。具有關鍵上行鏈路 OFDMA 管理的 Wi-Fi 6，集中式設備可以通過接受來自專用的預先協(xié)商的不同分組子載波信道的有效載荷同時從多個站點獲取數(shù)據(jù)，并減少前導碼開銷。在ESS網(wǎng)絡中，Wi-Fi 6的BSS著色是最適合更大網(wǎng)絡的流量管理方案。

電源效率：IIoT 設備應用從小有效載荷到視頻監(jiān)控以捕獲實時關鍵數(shù)據(jù)，需要更好地管理節(jié)能對話，以延長設備多年來的耐用性。定期觀察IIoT傳感器有助于我們遠程控制機器并檢查機器的維護要求，以便及時交付出口。這需要數(shù)以千計的讀數(shù)，這些讀數(shù)需要與耗電傳感器持續(xù)交互。除了波束成形之外，Wi-Fi 6的TWT還可以以最小的功耗擴展操作范圍。

可擴展性：監(jiān)控必須在定義的操作協(xié)議限制內(nèi)工作的關鍵機器，例如操作溫度、最大允許電流、氧化影響。這需要連續(xù)的監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集過程，每個儀器基座需要多個傳感器。在與某些熱量產(chǎn)生綁定的鍋爐機周圍可能是危險的。Wi-Fi 6 已擴展以同時管理來自更多傳感器的數(shù)據(jù)，同時保持每個設備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)速率

可靠性：IIoT的關鍵方面之一是不間斷的可靠通信。為多種類型的設備操縱從各種傳感器定期收集的數(shù)據(jù)會導致整個系統(tǒng)中的早期故障呼叫。最終，它加快了流程，減少了不必要的物質(zhì)延遲的機會，并提高了可靠的交付。借助 UL/DL OFDMA，Wi-Fi 6 只需一次傳輸機會即可處理來自各種設備的定制和不同加權有效載荷，而不會錯過來自多個子載波寬度較短的傳感器的單個事件。Wi-Fi 6 永遠不會分崩離析，提供與眾多站點的無縫連接

安全保障：生產(chǎn)規(guī)模越大，設計稿越多，即使在同一個生產(chǎn)單位下也必須保密。這需要通信器之間安全可靠的數(shù)據(jù)交換。與其他IoT（物聯(lián)網(wǎng)）技術相比，Wi-Fi 6多年來使用強大的WPA3評估了其安全性。安全性的不斷提高使 Wi-Fi 6 成為防盜網(wǎng)絡的最佳選擇

審核編輯：郭婷