在涉及到漫游时，延迟更成为问题。主要是因为移动客户端将其无线通信从一个接入点 （AP）过渡到下一个接入点。重新连接到新的接入点所需的时间（如果必须通过 AP 控制器进行过度，所需的时间可能更长）也可能导致通信故障，从而损害控制和安全系统的有效性。这些延迟甚至可能使控制工程师增加定时器设定时间，虽然可以确保生产的正常运行，但是会牺牲控制和安全标准。

2009 年发布的 IEEE 802.11 n 和 2013 年发布的 IEEE 802.11 ac 改变了这一状况。相较于以前的标准，它们的传输速度都提高了几个数量级，时延可低至 17 毫 秒，技术的发展有助于确保 OT 应用实现更大的确定性。

新技术的采用可以减少、修复甚至在客户端之间分配轮询周期，从而最大程度地减少延迟，并实现更快速的漫游。新协议还开发了一种特别版本，主要用于连续移动的节点（如自动导引车和起重机），可以进一步提高性能并将漫游时间减少到 50 毫秒以下。

部署工业 WLAN 的注意事项

与家庭、办公室或咖啡馆环境中建立的 Wi-Fi 相比，配置工业 WLAN 需要更多的专业技术知识。虽然旅馆、机场和市政场所由于规模比较大，实施起来可能比较复杂，但是在生产工厂中，无线连接必须满足更严格的要求， 例如 ：

1

故障安全可靠性 ：

在非工业环境中，如果在传输过程中数据丢失或损坏，数据通常可以重新传输，接收方通常不会察觉到这些事情的发生，因此并没有太大影响。但是，在工业环境中，数据传输故障可能会损害过程和安全控制，进而导致工厂停机、造成质量问题，甚 至是人身伤害。

2

无线电干扰、衰减和反射 ：

非工业环境往往没有工业环境所具有的各种射频干扰源、 反射物体和衰减源，例如大的异形金属机械、 管道系统、金属面、铝质卷帘门等，这些物体 都可以反射射频波 ；另外，厚厚的混凝土墙或 存储在仓库货架中的材料可能会阻塞射频波 ；还有其它一系列无线电信号源，例如 RFID、 附近的工业 WLAN 和办公室 WLAN 等也会带来一定的干扰。

Wi-Fi 6 和 5G 选项

随着 IIoT 设备数量和部署密度的增加， Wi-Fi 6 将 Wi-Fi 的关注点从理论峰值数据速度转变为整体网络容量。可以肯定的是， Wi-Fi 6 的速度可以达到 10 Gbps， 比 IEEE 802.11 ac 提高了 37％。利用从 4G LTE 中借鉴的正交频分多址（OFDMA）技术，Wi-Fi 6 标准提高了频谱效率，足以支持每平方公里一百万个设备的通信。

工业 5G 完全是另一回事。它为生产、维护和物流中的各种新应用场景，打开了全面无线网络的大门。高数据速率、可靠而强大的宽带传输以及超短延迟，可以提高工业领域价值创造的效率和灵活性。当然，这些好处无法同时获得。

工业 5G 提出了许多关于如何更好地实施新通信标准的问题。有些自动化公司拥有 5G 开发团队，并与标准机构进行合作，可以在工业环境具备全面实施条件以后，为客户带来 5G 应用。同时，建议根据无线工业应用的不同需求，坚持使用 IEEE 802.11 Wi-Fi 标准，尤其是 IEEE 802.11 n、ac 和 Wi-Fi 6。

图片来源：西门子

是时候更新工业 WLAN 了吗？

当今使用的很多工业 WLAN 网络，可能已经部署了 IEEE 802.11a、b、g 或 n 技术，在某些情况下已经使用了有十多年。工程师应与工业网络专家及企业 IT 同行协作，考虑评估其当前网络的运行状况，制定现代化的路线图。

虽然 5G 和 Wi-Fi 6 是无线网络未来发展的方向，但目前 IEEE 802.11 ac 和 IEEE 802.11 n 也能够提供工业应用所需的高速带宽和低延迟。例如，IEEE 802.11 ac 可以提供视频应用所需的带宽，而 IEEE 802.11 n 对于工业 MIMO（多输入，多输出）应用非常有价值。后者可以支持自动导引车和高架起重机，帮助处理通过工厂时不断变化的射频反射。

此外，在必须使用确定性通信（例如控制 流量和安全性具有高优先级）的地方，可以使用具有确定性的工业无线通信技术来优化工业 WLAN。低延迟可以提高边缘计算性能，在虚拟和增强现实（VR/AR）技术的帮助下，工人可以在工厂设备、机器、自动化机器和物流中提供更大的移动性。

当然，这些应用越复杂，越需要实施更复杂的射频工程、详细的现场调查和其它最佳实践，这对成功部署至关重要。

Wi-Fi 6延伸阅读

说到Wi-Fi 6，可能大家对WiFi 1、2、3…也未必听说过，因为代表的新数字是从2018年开始的。WiFi联盟决定将新一代的WiFi技术802.11ax直接称呼为WiFi 6，于是顺带把之前的也一起更换了。

横向对比，WiFi 6至少比WiFi 5速度提升了2.7倍。纵向对比，如果只看下载速度，大概是1GB/s，5G的速度是1.25GB/s，如果按照理想状态，两者速度差不多。以下是4种WiFi 6的传输速度。

如果WiFi 6直接与5G正面较量，5G上行峰值传输速率10Gbit/s，下行峰值传输速率达20Gbit/s。WiFi 6 在80 MHz带宽下，单条空间流的峰值速率为600Mbit/s，在带宽为160MHz、８条空间流的情况下，峰值速率达 9.6Ｇbit/s。总的来说两者之间是可以站在同一梯队的。

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用户-多输入-多输出。简单来说，之前我们的WiFi一次只能和一个终端通讯，如果有很多设备接入WiFi，网络就会变卡。如今这个问题在WiFi 6上得到了很好的解决。

这个技术体现的是，一个基站同时可以服务多个移动终端，这样显著提高了网络的总吞吐量和容量，上网速度会大大提升。WiFi 5在下行用了MU-MIMO技术，但是WiFi 6支持上下行，同时支撑8 个终端设备上行/下行传输更多数据，是WiFi 5的两倍。

Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频多分址，将无线信道划分为多个子信道，形成频率资源块；保证了多个终端可同时并行传输，不必排队等待、相互竞争，从而提升效率和降低时延。

全称Target Wake Time ，目标唤醒技术，它的作用是减少射频工作时间，优化了网络资源，能够有效降低电脑/ 手机的电量消耗。

关键概念：

■ 新技术的采用最 大程度地减少了无线 延迟，并实现了更快 速的漫游。

■ Wi-Fi 6 和 5G 强化了未来的 工业无线网络的通信 选项。

思考一下：

贵司哪些应用需要实 时工业无线通信？

- END -

本文来自于控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China） 2021年3月刊《技术进展》栏目：是时候更新工业 WLAN 了吗？部分内容来源于“诺通”公众号。

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