下一代Wi-Fi 6技术对工业物联网的影响

Wi-Fi是有史以来发明的最广泛的技术之一，可提供更快，更可靠的连接。最新一代的Wi-Fi连接技术，即Wi-Fi 6或802.11ax以及5G蜂窝网络将改变我们彼此之间的互动方式，甚至重塑智能设备用于通信的方式。与任何其他一代相比，Wi-Fi 6具有更高的可靠性和最大的安全性，并为各种设备提供支持。随着IEEE批准了各种修正案，让我们参观一下利用最新的IEEE 802.11ax差异与快速增长的物联网。

为什么与前代版本相比，Wi-Fi 6 在应用中提供了更多价值？

更高的数据速率：在计算可能的最高数据速率时，需要考虑所选MCS的类型，支持的空间流数量，要使用的频谱宽度以及符号之间的保护间隔。通过采用两种新的调制和编码方案（MCS10~MCS11）1024QAM，用户将在Wi-Fi 6上体验到高达9.6Gbps的数据速率，改进的符号周期（12.8 μs），减小子载波宽度（78.125 kHz），最多8个空间流，信道带宽（160MHz）和允许的多范围保护间隔（0.8 μs，1.6 μs或3.2 μs）比802.11ac高

卓越的流量管理：网络中最具挑战性的功能是在提供的带宽内有效地分配不一致、负载不同的有效载荷。Wi-Fi 6 利用 MU-MIMO 进行下行链路以及站和接入点之间的上行链路通信

与MU-MIMO一起，Wi-Fi 6促进了OFDMA的使用，在单个20MHz信道中增加了调制数据子载波（234）的数量。使用下行链路 OFDMA，接入点可以对子载波进行分组，以容纳多个站点的数据。这类似于专用于每辆车的道路上的多个单向车道

在上行链路方向上与每个站点的子载波组的隔离组类似。这种技术最终降低了单个站点的传输开销，并提高了效率，此外还允许较小尺寸的数据包并行传输，这是Wi-Fi 6在拥挤的BSS（基本服务集）中的最佳优势。BSS 着色是使 ESS（扩展服务集）网络中流量多样化的另一种机制

延长电池寿命：Wi-Fi 6 或 802.11ax 提出了一种维护电源和争用管理的新方法，其中接入点可以提前控制单个站的唤醒和睡眠时间，称为目标唤醒时间 （TWT），最初在 802.11ah 修正案中描述为 Wi-Fi – HaLow，并在 Wi-Fi 6 中得到改进。这将即兴增加车站的打瞌睡时间，并最终可以维持更多的电力来运行更长时间。它还增强了AP的性能，减少了丢弃数据包的机会，因为它知道该站何时会回来获取其数据

更好的安全性：据预测，Wi-Fi 6可以强制使用WPA3，在WPA3个人和基于GCMP-256的保护中使用WPA3，在WPA3-Enterprise中提供可选的192位安全模式。WPA3使用最新的安全方法来减少暴力攻击，字典攻击。WPA3还规定了保护管理框架（PMF）

增加的连接站：在设备连接日益紧密的时代，网络人员更感兴趣的是使中央设备能够为尽可能多的设备提供服务，而不会影响对通道的公平访问。Wi-Fi 6 现在可用于工业物联网 （IIOT） 网络，由于单个子载波间距比 Wi-Fi 5 减少了 4 个，因此可以同时为在 20Mhz 宽信道下运行的近 9 个站点和在 40Mhz 宽信道下运行的 18 个站点提供服务

Wi-Fi 6 如何满足工业物联网 （IIoT） 的需求？

安装HMI-PLC-SCADA的制造单元、医疗保健场所、物流、采矿、石油/天然气厂、农业等行业都需要以下可能影响性能的最小参数：

空气密集通信：Wi-Fi 6的主要目标之一是在拥挤的网络中实现高效传输。工业占地超过10至100英亩，根据数百家供应商进行单一生产，提供多种产品。例如，从集中式网络下的专用机器扫描产品不同部分的条形码可用于将所有相关信息报告给中央服务器。具有关键上行链路 OFDMA 管理的 Wi-Fi 6，集中式设备可以通过接受来自专用的预先协商的不同分组子载波信道的有效载荷同时从多个站点获取数据，并减少前导码开销。在ESS网络中，Wi-Fi 6的BSS着色是最适合更大网络的流量管理方案。

电源效率：IIoT 设备应用从小有效载荷到视频监控以捕获实时关键数据，需要更好地管理节能对话，以延长设备多年来的耐用性。定期观察IIoT传感器有助于我们远程控制机器并检查机器的维护要求，以便及时交付出口。这需要数以千计的读数，这些读数需要与耗电传感器持续交互。除了波束成形之外，Wi-Fi 6的TWT还可以以最小的功耗扩展操作范围。

可扩展性：监控必须在定义的操作协议限制内工作的关键机器，例如操作温度、最大允许电流、氧化影响。这需要连续的监测和数据收集过程，每个仪器基座需要多个传感器。在与某些热量产生绑定的锅炉机周围可能是危险的。Wi-Fi 6 已扩展以同时管理来自更多传感器的数据，同时保持每个设备的统一数据速率

可靠性：IIoT的关键方面之一是不间断的可靠通信。为多种类型的设备操纵从各种传感器定期收集的数据会导致整个系统中的早期故障呼叫。最终，它加快了流程，减少了不必要的物质延迟的机会，并提高了可靠的交付。借助 UL/DL OFDMA，Wi-Fi 6 只需一次传输机会即可处理来自各种设备的定制和不同加权有效载荷，而不会错过来自多个子载波宽度较短的传感器的单个事件。Wi-Fi 6 永远不会分崩离析，提供与众多站点的无缝连接

安全保障：生产规模越大，设计稿越多，即使在同一个生产单位下也必须保密。这需要通信器之间安全可靠的数据交换。与其他IoT（物联网）技术相比，Wi-Fi 6多年来使用强大的WPA3评估了其安全性。安全性的不断提高使 Wi-Fi 6 成为防盗网络的最佳选择

审核编辑：郭婷