下一代Wi-Fi 6技術(shù)對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的影響

Wi-Fi是有史以來(lái)發(fā)明的最廣泛的技術(shù)之一，可提供更快，更可靠的連接。最新一代的Wi-Fi連接技術(shù)，即Wi-Fi 6或802.11ax以及5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)將改變我們彼此之間的互動(dòng)方式，甚至重塑智能設(shè)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(shè)備提供支持。隨著IEEE批準(zhǔn)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(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)。

為什么與前代版本相比，Wi-Fi 6 在應(yīng)用中提供了更多價(jià)值？

更高的數(shù)據(jù)速率：在計(jì)算可能的最高數(shù)據(jù)速率時(shí)，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(hào)之間的保護(hù)間隔。通過(guò)采用兩種新的調(diào)制和編碼方案（MCS9~MCS6）6QAM，用戶將在Wi-Fi 10上體驗(yàn)到高達(dá)11.1024Gbps的數(shù)據(jù)速率，改進(jìn)的符號(hào)周期（12.8 μs），減小子載波寬度（78.125 kHz），最多8個(gè)空間流，信道帶寬（160MHz）和允許的多范圍保護(hù)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(luò)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(fù)載不同的有效載荷。Wi-Fi 6 利用 MU-MIMO 進(jìn)行下行鏈路以及站和接入點(diǎn)之間的上行鏈路通信

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

在上行鏈路方向上與每個(gè)站點(diǎn)的子載波組的隔離組類似。這種技術(shù)最終降低了單個(gè)站點(diǎn)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(wù)集）中的最佳優(yōu)勢(shì)。BSS 著色是使 ESS（擴(kuò)展服務(wù)集）網(wǎng)絡(luò)中流量多樣化的另一種機(jī)制

延長(zhǎng)電池壽命：Wi-Fi 6 或 802.11ax 提出了一種維護(hù)電源和爭(zhēng)用管理的新方法，其中接入點(diǎn)可以提前控制單個(gè)站的喚醒和睡眠時(shí)間，稱為目標(biāo)喚醒時(shí)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(jìn)。這將即興增加車站的打瞌睡時(shí)間，并最終可以維持更多的電力來(lái)運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間。它還增強(qiáng)了AP的性能，減少了丟棄數(shù)據(jù)包的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗涝撜竞螘r(shí)會(huì)回來(lái)獲取其數(shù)據(jù)

更好的安全性：據(jù)預(yù)測(cè)，Wi-Fi 6可以強(qiáng)制使用WPA3，在WPA3個(gè)人和基于GCMP-256的保護(hù)中使用WPA192，在WPA3-Enterprise中提供可選的3位安全模式。WPA3使用最新的安全方法來(lái)減少暴力攻擊，字典攻擊。WPA<>還規(guī)定了保護(hù)管理框架（PMF）

增加的連接站：在設(shè)備連接日益緊密的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)人員更感興趣的是使中央設(shè)備能夠?yàn)楸M可能多的設(shè)備提供服務(wù)，而不會(huì)影響對(duì)通道的公平訪問(wèn)。Wi-Fi 6 現(xiàn)在可用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIOT） 網(wǎng)絡(luò)，由于單個(gè)子載波間距比 Wi-Fi 9 減少了 20 個(gè)，因此可以同時(shí)為在 18Mhz 寬信道下運(yùn)行的近 40 個(gè)站點(diǎn)和在 4Mhz 寬信道下運(yùn)行的 5 個(gè)站點(diǎn)提供服務(wù)

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(chǎng)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(biāo)之一是在擁擠的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效傳輸。工業(yè)占地超過(guò)10至100英畝，根據(jù)數(shù)百家供應(yīng)商進(jìn)行單一生產(chǎn)，提供多種產(chǎn)品。例如，從集中式網(wǎng)絡(luò)下的專用機(jī)器掃描產(chǎn)品不同部分的條形碼可用于將所有相關(guān)信息報(bào)告給中央服務(wù)器。具有關(guān)鍵上行鏈路 OFDMA 管理的 Wi-Fi 6，集中式設(shè)備可以通過(guò)接受來(lái)自專用的預(yù)先協(xié)商的不同分組子載波信道的有效載荷同時(shí)從多個(gè)站點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，并減少前導(dǎo)碼開銷。在ESS網(wǎng)絡(luò)中，Wi-Fi 6的BSS著色是最適合更大網(wǎng)絡(luò)的流量管理方案。

功率效率：從小有效載荷到視頻監(jiān)控以捕獲實(shí)時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的IIoT設(shè)備應(yīng)用需要更好地管理節(jié)能的對(duì)話，以延長(zhǎng)設(shè)備多年來(lái)的耐用性。定期觀察IIoT傳感器有助于我們遠(yuǎn)程控制機(jī)器并檢查機(jī)器的維護(hù)要求，以便及時(shí)交付出口。這需要數(shù)以千計(jì)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(kuò)展操作范圍。

可擴(kuò)展性：監(jiān)控必須在定義的操作協(xié)議限制內(nèi)工作的關(guān)鍵機(jī)械，例如操作溫度、允許的最大電流、氧化影響。這需要連續(xù)的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集過(guò)程，每個(gè)儀器基座需要多個(gè)傳感器。在與某些熱量產(chǎn)生綁定的鍋爐機(jī)周圍可能是危險(xiǎn)的。Wi-Fi 6 已擴(kuò)展以同時(shí)管理來(lái)自更多傳感器的數(shù)據(jù)，同時(shí)保持每個(gè)設(shè)備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)速率

可靠性：IIoT的一個(gè)關(guān)鍵方面是不間斷的可靠通信。為多種類型的設(shè)備操縱從各種傳感器定期收集的數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(jī)會(huì)，并提高了可靠的交付。借助 UL/DL OFDMA，Wi-Fi 6 只需一次傳輸機(jī)會(huì)即可處理來(lái)自各種設(shè)備的定制和不同加權(quán)有效載荷，而不會(huì)錯(cuò)過(guò)來(lái)自多個(gè)子載波寬度較短的傳感器的單個(gè)事件。Wi-Fi 6 永遠(yuǎn)不會(huì)分崩離析，提供與眾多站點(diǎn)的無(wú)縫連接

安全和安保：產(chǎn)量越大，設(shè)計(jì)草案就越多，即使在同一個(gè)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(shù)相比，Wi-Fi 6多年來(lái)使用強(qiáng)大的WPA3評(píng)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(luò)的最佳選擇

審核編輯：郭婷

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