本周有一份新鮮出爐的白皮書值得關注——它由無線寬帶聯盟發布，名為《應用于工業互聯網的Wi-Fi 6/6E：在萬物互聯的世界中實現確定性的Wi-Fi》，標志著Wi-Fi 6/6E正式邁入了工業互聯網的大門。
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物女皇：在(zai)不確(que)定中(zhong)建(jian)立確(que)定性
這是我在(zai)【物女(nv)心經(jing)】專(zhuan)欄(lan)寫的第260篇文章。
本周有一(yi)份新鮮出(chu)爐的(de)白(bai)皮(pi)書值得(de)關注——它(ta)由無線(xian)寬帶聯盟發(fa)布，名為《應用于工業互(hu)聯網的(de)Wi-Fi 6/6E：在(zai)萬物互(hu)聯的(de)世(shi)界中實現確定性的(de)Wi-Fi》，標(biao)志(zhi)著Wi-Fi 6/6E正(zheng)式(shi)邁入(ru)了工業互(hu)聯網的(de)大(da)門。
這份報告側重(zhong)于介紹將時(shi)間敏感網絡TSN的(de)特(te)性引(yin)入(ru)到Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的(de)無(wu)線網絡，以便滿(man)足工業(ye)互聯網對于無(wu)線通(tong)信技(ji)術獨特(te)而嚴苛的(de)需求。
白(bai)皮書中還介紹了Wi-Fi 6/6E在工業互聯網(wang)中的(de)重(zhong)點應用，涵蓋自主(zhu)移動機(ji)器(qi)人(ren)AMR、基于位置的(de)服務(wu)、安全(quan)控制、預測性維護、增強現實/虛擬(ni)現實/混合現實（AR/VR/MR）、安全(quan)控制等(deng)。
時(shi)間敏感的無線網絡WTSN為Wi-Fi開辟新市場
時間(jian)(jian)敏(min)感網(wang)絡對于工業領域的應用至關重要(yao)。日(ri)常生(sheng)活(huo)中(zhong)，幾乎每個人都使用過(guo)Wi-Fi網(wang)絡進行(xing)通信，在我們下載超大文件或(huo)者進行(xing)語(yu)音通話的過(guo)程(cheng)中(zhong)，可(ke)(ke)能會(hui)出現丟包、變慢(man)或(huo)卡頓的情況。這些問題在平(ping)時可(ke)(ke)能沒(mei)什么大不了，但(dan)是一旦類(lei)似問題發生(sheng)于工廠車(che)間(jian)(jian)，就可(ke)(ke)能導(dao)致(zhi)嚴重事故或(huo)者人身(shen)危險。
因此在工業領域，用戶對于(yu)通信的(de)低延遲和確定(ding)性(xing)有很嚴苛的(de)要求，Wi-Fi 6/6E的(de)方案是通過引入時間敏(min)感的(de)無線網絡WTSN來(lai)解(jie)決這個問(wen)題(ti)。
關(guan)于時(shi)間敏感(gan)網(wang)絡TSN，我(wo)在(zai)此前的文(wen)章中曾有過(guo)多次介紹（感(gan)興(xing)趣可點擊閱讀：《時(shi)間敏感(gan)型網(wang)絡TSN，如何成為(wei)智能制造(zao)落(luo)地的關(guan)鍵？》）。如果我(wo)們將(jiang)各種通信技術在(zai)不同設備之間傳遞數(shu)據(ju)的過(guo)程(cheng)，比喻為(wei)快遞公司(si)遞送包裹的過(guo)程(cheng)，那么數(shu)據(ju)對應(ying)貨(huo)物，通信網(wang)絡對應(ying)道路，攜帶數(shu)據(ju)的網(wang)絡報文(wen)對應(ying)送貨(huo)車輛。
Wi-Fi可以說非常適合運輸物聯網包裹(guo)，每個車輛的貨箱很大，一次可(ke)以(yi)運(yun)送大量貨物到就(jiu)近的分揀(jian)站，但是司機不(bu)太守(shou)時，零(ling)星包裹(guo)可(ke)能在運(yun)輸(shu)途中(zhong)損壞(huai)或丟失。
時間敏(min)感網絡(luo)TSN這類車輛專門(men)遞(di)送智能工業領域對時間極(ji)為(wei)敏(min)感、要求實時送達的(de)包裹，精確守時，確保包裹萬無一失。為(wei)了(le)解決(jue)實時性(xing)的(de)問題，TSN定制了(le)一種(zhong)特殊的(de)快(kuai)遞(di)車型，就(jiu)像電(dian)影《黑衣人》中(zhong)秒變火箭的(de)飛行汽車一樣，保證送貨車輛的(de)速度和時效。
以前TSN往往應用于有線(xian)網絡，隨著無線(xian)技術的普及(ji)，TSN與Wi-Fi、TSN與5G都在發生融合。
白皮書中重點介紹了時(shi)(shi)間敏感的無線(xian)網(wang)絡WTSN的構(gou)建方法，還描述了如何使用IEEE 802.11標準中定(ding)(ding)義的精(jing)確定(ding)(ding)時(shi)(shi)測量協(xie)議來實(shi)現(xian)精(jing)確定(ding)(ding)位(wei)的功(gong)能，這些功(gong)能一(yi)旦成型，將極大擴展Wi-Fi在(zai)工(gong)業領(ling)域的應用場(chang)景。
一旦無(wu)線(xian)在工業(ye)領域普及，將會引(yin)發更大(da)范圍的變化。因為與(yu)有線(xian)方式(shi)相比(bi)(bi)，無(wu)線(xian)具有成本低、移動性強(qiang)、使(shi)用簡單的明顯優(you)勢。根據白皮書中引(yin)用的在石油和天然氣(qi)行業(ye)的案例，遷移到無(wu)線(xian)網絡，安裝成本降低的比(bi)(bi)例可(ke)高(gao)達75%。
隨著(zhu)Wi-Fi在工業領域的(de)滲透(tou)，勢(shi)必(bi)將與5G網絡不期而遇。
在(zai)本節(jie)的第一幅圖(tu)中，無(wu)線寬帶聯盟對比了(le)Wi-Fi與5G的各自優(you)勢，融合(he)了(le)時(shi)間敏感網(wang)絡(luo)的Wi-Fi在(zai)網(wang)絡(luo)延時(shi)和單位面積通(tong)信容量(liang)方面更優(you)。
當然兩者不是(shi)非(fei)此即彼的(de)關系，組合(he)使用(yong)可能效果更佳。
Wi-Fi6的六大工業應用
根據無線寬(kuan)帶聯盟的預測，到2025年將有23億(yi)Wi-Fi 6終端和(he)3.5億(yi)Wi-Fi 6E終端進入市(shi)場，而且Wi-Fi 6的發展速(su)度勢必(bi)超越Wi-Fi 5，將在3年內(nei)實現預估(gu)總體市(shi)場占有率的五成。
白皮書中(zhong)也詳細介紹了(le)Wi-Fi 6/6E在工業領域的應用案例(li)，具體包括：
自主移動機器人AMR/AGV：思科(ke)、英(ying)特爾(er)等幾家公司合作測試了Wi-Fi在(zai)AMR和AGV的應用，該場景的網絡延遲(chi)要(yao)求在(zai)10到20毫秒之間，設備行(xing)進速度低于 50公里/小時(shi)，網絡可靠性為99.9999%。
無線傳感器網絡：Wi-Fi 6中添加的(de)目標對象喚醒(xing)時間TWT功(gong)能，可以(yi)提供更強的(de)節能和調度(du)能力，非常適合低功(gong)耗(hao)的(de)場(chang)景(jing)，比如僅(jin)靠電(dian)池供電(dian)的(de)工業電(dian)機(ji)傳(chuan)感器，可以(yi)僅(jin)在電(dian)機(ji)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)某個閾值的(de)時候才上傳(chuan)數據。
安全控制：思科公司正在測試將新一代Wi-Fi應(ying)(ying)用(yong)于(yu)安全控(kong)制應(ying)(ying)用(yong)程序，這些應(ying)(ying)用(yong)往(wang)往(wang)需要<1毫秒的延遲，以便檢測到人身風(feng)險時及時停機。
機器視覺與AMR融合：使用高增益定向天線可以(yi)(yi)讓AMR在倉庫中(zhong)常見的金屬(shu)機(ji)架(jia)之間(jian)穿(chuan)梭，而(er)不會因為(wei)通信信號衰減而(er)影響(xiang)工(gong)作。正在測試中(zhong)的機(ji)器視(shi)覺與AMR融合(he)應用，可以(yi)(yi)實現<20毫秒延遲和<1毫秒抖動。
增強現實AR、虛擬現實VR、混合現實XR：Wi-Fi 6E比較適合需要高(gao)(gao)Gb/s吞吐(tu)量和(he)確定性的(de)用(yong)例，例如工業AR、VR、MR和(he)傳感器的(de)融(rong)合。正(zheng)在研究中的(de)Wi-Fi 6在AR/VR中的(de)應用(yong)，可(ke)實現90fps的(de)高(gao)(gao)分辨(bian)率(lv)幀速率(lv)，其中吞吐(tu)量要求可(ke)高(gao)(gao)達100Mb/s。
基于位置的服務：IEEE802.11-2016中規定(ding)(ding)的(de)精細定(ding)(ding)時(shi)測(ce)量FTM協議(yi)，既可實(shi)現(xian)時(shi)間同(tong)步，又可實(shi)現(xian)精確的(de)室(shi)內范(fan)圍和(he)位置、定(ding)(ding)位確定(ding)(ding)，而且這(zhe)一功能不需要(yao)額外的(de)Wi-Fi基礎設(she)施(shi)，便于快速實(shi)施(shi)。
無線通(tong)信在(zai)工業(ye)領(ling)域(yu)占比7%并(bing)持續增(zeng)長
每年(nian)(nian)HMS Networks都(dou)會發布最(zui)新的(de)(de)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)市(shi)場格局和(he)分布，工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)的(de)(de)通信組合(he)包括(kuo)現場總線、工(gong)業(ye)以(yi)太網(wang)和(he)無線網(wang)絡(luo)。根據HMS Networks剛(gang)剛(gang)發布的(de)(de)2022年(nian)(nian)最(zui)新研究，工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)市(shi)場預計在(zai)2022年(nian)(nian)增長8%。
工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)是(shi)工(gong)業(ye)互(hu)聯網(wang)的(de)(de)(de)基(ji)石，是(shi)工(gong)廠車間(jian)不斷優化生產效(xiao)率(lv)和產品質量的(de)(de)(de)關鍵保障。在各種(zhong)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)中，工(gong)業(ye)以太(tai)網(wang)仍然顯示出較高的(de)(de)(de)增(zeng)速，占(zhan)所有新增(zeng)安裝節點的(de)(de)(de)66%，現場總線(xian)(xian)占(zhan)27%，而無線(xian)(xian)通信占(zhan)據(ju)7%的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額(e)，并且以8%的(de)(de)(de)增(zeng)長率(lv)增(zeng)長，與工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)市(shi)場的(de)(de)(de)整體增(zeng)長率(lv)持平。典型的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)無線(xian)(xian)用例包括電纜更換與替代、無線(xian)(xian)設備訪問(wen)和與工(gong)業(ye)移動設備的(de)(de)(de)連接等。
在未來工廠中，Wi-Fi 6與5G將會融合(he)共生，但(dan)是(shi)兩者的產業生態可能會產生較大的差異。
以模組類型的企業為例，在2022摯物大會的演講中，我曾經分析過蜂窩物聯網模組廠商的格局。經過十幾年的風雨磨礪，這類企業紛紛上市發展并推出了5G通信模組。而Wi-Fi模組企業中鮮有上市公司，當年的Wi-Fi模組三劍客：博聯、慶科和漢楓都走上了不同的轉型之路。究其原因，與通信模組的技術壁壘有關，模組商銷量爬坡需要大客戶的支撐，但是大客戶同樣可以找芯片原廠做技術支持，讓模(mo)組企業陷(xian)于相(xiang)對尷尬(ga)的(de)境地。
因此各(ge)類企(qi)業無論是參(can)與Wi-Fi 6還是5G的(de)產業生態(tai)發展，都需要找準自己的(de)定位。
寫在最后(hou)
Wi-Fi 6已經到來(lai)，Wi-Fi 7還(huan)會遠嗎？
盡管預計(ji)Wi-Fi 7標準要到2024年才能最終(zhong)確(que)定(ding)，但新(xin)華(hua)三H3C已經發布了最新(xin)的(de)Wi-Fi 7路(lu)由器。Wi-Fi 7是IEEE協會正在制定(ding)的(de)新(xin)一代Wi-Fi標準，承諾速度(du)高(gao)達46Gbps，比Wi-Fi 6快(kuai)近5倍，并繼續融(rong)合TSN以減少網絡延遲。
