本周有一份新鮮出爐的白皮書值得關(guān)注——它由無線寬帶聯(lián)盟發(fā)布，名為《應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi 6/6E：在萬物互聯(lián)的世界中實現(xiàn)確定性的Wi-Fi》，標(biāo)志著Wi-Fi 6/6E正式邁入了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大門。
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物女皇：在不確定中建立確定性
這是我在【物女心經(jīng)】專欄寫的第260篇文章。
本周有一份新鮮出爐的白皮書值得關(guān)注——它由無線寬帶聯(lián)盟發(fā)布，名為《應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi 6/6E：在萬物互聯(lián)的世界中實現(xiàn)確定性的Wi-Fi》，標(biāo)志著Wi-Fi 6/6E正式邁入了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大門。
這份報告?zhèn)戎赜诮榻B將時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN的特性引入到Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的無線網(wǎng)絡(luò)，以便滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于無線通信技術(shù)獨特而嚴(yán)苛的需求。
白皮書中還介紹了Wi-Fi 6/6E在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的重點應(yīng)用，涵蓋自主移動機器人AMR、基于位置的服務(wù)、安全控制、預(yù)測性維護、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實/混合現(xiàn)實（AR/VR/MR）、安全控制等。
時間敏感的無線網(wǎng)絡(luò)WTSN為Wi-Fi開辟新市場
時間敏感網(wǎng)絡(luò)對于工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。日常生活中，幾乎每個人都使用過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進行通信，在我們下載超大文件或者進行語音通話的過程中，可能會出現(xiàn)丟包、變慢或卡頓的情況。這些問題在平時可能沒什么大不了，但是一旦類似問題發(fā)生于工廠車間，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故或者人身危險。
因此在工業(yè)領(lǐng)域，用戶對于通信的低延遲和確定性有很嚴(yán)苛的要求，Wi-Fi 6/6E的方案是通過引入時間敏感的無線網(wǎng)絡(luò)WTSN來解決這個問題。
關(guān)于時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN，我在此前的文章中曾有過多次介紹（感興趣可點擊閱讀：《時間敏感型網(wǎng)絡(luò)TSN，如何成為智能制造落地的關(guān)鍵？》）。如果我們將各種通信技術(shù)在不同設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)的過程，比喻為快遞公司遞送包裹的過程，那么數(shù)據(jù)對應(yīng)貨物，通信網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)道路，攜帶數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報文對應(yīng)送貨車輛。
Wi-Fi可以說非常適合運輸物聯(lián)網(wǎng)包裹，每個車輛的貨箱很大，一次可以運送大量貨物到就近的分揀站，但是司機不太守時，零星包裹可能在運輸途中損壞或丟失。
時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN這類車輛專門遞送智能工業(yè)領(lǐng)域?qū)r間極為敏感、要求實時送達的包裹，精確守時，確保包裹萬無一失。為了解決實時性的問題，TSN定制了一種特殊的快遞車型，就像電影《黑衣人》中秒變火箭的飛行汽車一樣，保證送貨車輛的速度和時效。
以前TSN往往應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)，隨著無線技術(shù)的普及，TSN與Wi-Fi、TSN與5G都在發(fā)生融合。
白皮書中重點介紹了時間敏感的無線網(wǎng)絡(luò)WTSN的構(gòu)建方法，還描述了如何使用IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中定義的精確定時測量協(xié)議來實現(xiàn)精確定位的功能，這些功能一旦成型，將極大擴展Wi-Fi在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景。
一旦無線在工業(yè)領(lǐng)域普及，將會引發(fā)更大范圍的變化。因為與有線方式相比，無線具有成本低、移動性強、使用簡單的明顯優(yōu)勢。根據(jù)白皮書中引用的在石油和天然氣行業(yè)的案例，遷移到無線網(wǎng)絡(luò)，安裝成本降低的比例可高達75%。
隨著Wi-Fi在工業(yè)領(lǐng)域的滲透，勢必將與5G網(wǎng)絡(luò)不期而遇。
在本節(jié)的第一幅圖中，無線寬帶聯(lián)盟對比了Wi-Fi與5G的各自優(yōu)勢，融合了時間敏感網(wǎng)絡(luò)的Wi-Fi在網(wǎng)絡(luò)延時和單位面積通信容量方面更優(yōu)。
當(dāng)然兩者不是非此即彼的關(guān)系，組合使用可能效果更佳。
Wi-Fi6的六大工業(yè)應(yīng)用
根據(jù)無線寬帶聯(lián)盟的預(yù)測，到2025年將有23億Wi-Fi 6終端和3.5億Wi-Fi 6E終端進入市場，而且Wi-Fi 6的發(fā)展速度勢必超越Wi-Fi 5，將在3年內(nèi)實現(xiàn)預(yù)估總體市場占有率的五成。
白皮書中也詳細介紹了Wi-Fi 6/6E在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例，具體包括：
自主移動機器人AMR/AGV：思科、英特爾等幾家公司合作測試了Wi-Fi在AMR和AGV的應(yīng)用，該場景的網(wǎng)絡(luò)延遲要求在10到20毫秒之間，設(shè)備行進速度低于 50公里/小時，網(wǎng)絡(luò)可靠性為99.9999%。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：Wi-Fi 6中添加的目標(biāo)對象喚醒時間TWT功能，可以提供更強的節(jié)能和調(diào)度能力，非常適合低功耗的場景，比如僅靠電池供電的工業(yè)電機傳感器，可以僅在電機溫度超過某個閾值的時候才上傳數(shù)據(jù)。
安全控制：思科公司正在測試將新一代Wi-Fi應(yīng)用于安全控制應(yīng)用程序，這些應(yīng)用往往需要<1毫秒的延遲，以便檢測到人身風(fēng)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讓AMR在倉庫中常見的金屬機架之間穿梭，而不會因為通信信號衰減而影響工作。正在測試中的機器視覺與AMR融合應(yīng)用，可以實現(xiàn)<20毫秒延遲和<1毫秒抖動。
增強現(xiàn)實AR、虛擬現(xiàn)實VR、混合現(xiàn)實XR：Wi-Fi 6E比較適合需要高Gb/s吞吐量和確定性的用例，例如工業(yè)AR、VR、MR和傳感器的融合。正在研究中的Wi-Fi 6在AR/VR中的應(yīng)用，可實現(xiàn)90fps的高分辨率幀速率，其中吞吐量要求可高達100Mb/s。
基于位置的服務(wù)：IEEE802.11-2016中規(guī)定的精細定時測量FTM協(xié)議，既可實現(xiàn)時間同步，又可實現(xiàn)精確的室內(nèi)范圍和位置、定位確定，而且這一功能不需要額外的Wi-Fi基礎(chǔ)設(shè)施，便于快速實施。
無線通信在工業(yè)領(lǐng)域占比7%并持續(xù)增長
每年HMS Networks都會發(fā)布最新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場格局和分布，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通信組合包括現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)HMS Networks剛剛發(fā)布的2022年最新研究，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場預(yù)計在2022年增長8%。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基石，是工廠車間不斷優(yōu)化生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵保障。在各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，工業(yè)以太網(wǎng)仍然顯示出較高的增速，占所有新增安裝節(jié)點的66%，現(xiàn)場總線占27%，而無線通信占據(jù)7%的市場份額，并且以8%的增長率增長，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場的整體增長率持平。典型的工業(yè)無線用例包括電纜更換與替代、無線設(shè)備訪問和與工業(yè)移動設(shè)備的連接等。
在未來工廠中，Wi-Fi 6與5G將會融合共生，但是兩者的產(chǎn)業(yè)生態(tài)可能會產(chǎn)生較大的差異。
以模組類型的企業(yè)為例，在2022摯物大會的演講中，我曾經(jīng)分析過蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組廠商的格局。經(jīng)過十幾年的風(fēng)雨磨礪，這類企業(yè)紛紛上市發(fā)展并推出了5G通信模組。而Wi-Fi模組企業(yè)中鮮有上市公司，當(dāng)年的Wi-Fi模組三劍客：博聯(lián)、慶科和漢楓都走上了不同的轉(zhuǎn)型之路。究其原因，與通信模組的技術(shù)壁壘有關(guān)，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(shù)支持，讓模組企業(yè)陷于相對尷尬的境地。
因此各類企業(yè)無論是參與Wi-Fi 6還是5G的產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展，都需要找準(zhǔn)自己的定位。
寫在最后
Wi-Fi 6已經(jīng)到來，Wi-Fi 7還會遠嗎？
盡管預(yù)計Wi-Fi 7標(biāo)準(zhǔn)要到2024年才能最終確定，但新華三H3C已經(jīng)發(fā)布了最新的Wi-Fi 7路由器。Wi-Fi 7是IEEE協(xié)會正在制定的新一代Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)，承諾速度高達46Gbps，比Wi-Fi 6快近5倍，并繼續(xù)融合TSN以減少網(wǎng)絡(luò)延遲。
