Technologie Wi-Fi 6 a 5G posouvají hranice bezdrátové mobilní komunikace

Datum 04.05.2021

Společnost Siemens dlouhodobě vyvíjí řešení pro technologie Wi-Fi 6 a 5G, aby svým zákazníkům mohla poskytnout řešení na míru nejrůznějším průmyslovým požadavkům. Zejména technologie Wi-Fi 6 (standard WLAN IEEE 802.11ax) je prvním standardem, který se nezaměřuje pouze na šířku pásma, ale především na vyšší efektivitu využití frekvencí každého jednotlivého klienta. Navíc umožňuje připojení většího a neustále narůstajícího počtu zařízení v síti.

Současný trend v oblasti automatizace směřuje k automatizačním protokolům, které vyžadují přenos komunikace v reálném čase a souběžně běží v provozu s aplikacemi s vysokými datovými nároky. Pro bezvýpadkový provoz všech aplikací prostřednictvím bezdrátové komunikace je zapotřebí rozšířit mechanismy stávajících standardů. Cílem společnosti Siemens je využít nejen příležitostí, které nejnovější generace komunikačního standardu WLAN IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) přináší, ale dostat se i za hranice těchto možností a vytvořit skutečnou přidanou hodnotu v oblasti automatizace, především s ohledem na spolehlivost a využití v reálném čase.

Nový způsob přenosu dat

Kompletně digitalizovaná továrna se stále větším počtem IIoT zařízení (z angl. Industrial Internet of Things) čelí neustálému nárůstu počtu účastníků v bezdrátové síti. S tím narůstá i potřeba vyšší flexibility a efektivní komunikace.

Proto technologie Wi-Fi 6 přináší nové, vysoce výkonné rozšiřitelné funkce. Jedním z hlavních kroků umožňujících vyšší efektivitu je širokopásmová modulace využívající frekvenční dělení kanálu tzv. OFDMA funkce (z angl. Orthogonal Frequency-Division Multiple Access). Jedná se o metodu přenosu dat, která je již zavedena v mobilní komunikaci, ale je novou funkcí pro bezdrátovou lokální síť WLAN. Díky OFDMA je komunikační kanál rozdělen do několika subkanálů, tzv. zdrojových jednotek (z angl. Resource Units). Tyto subkanály mohou být variabilně seskupeny a použity různými zařízeními. To umožňuje simultánní přenos dat a může snížit latenci a zkrátit dobu komunikačního cyklu a reakční doby pro automatizační řešení.

Efektivní přidělování přenosu dat

Další nová funkce Wi-Fi 6 umožňuje každému zařízení stanovit definovaný cílový interval pro přenos dat, tzv. funkci TWT (z angl. Target Wake Time), která jednotlivé síťové klienty oslovuje pouze dle potřeby komunikace. Klienti v síti tak spotřebovávají méně energie, což může prodloužit dobu provozu a cykly údržby pro WLAN zařízení napájená baterií. Velkou výhodou ve složitých systémech je, že zařízení ve „spícím“ režimu nepřenášejí data, a tak nevyužívají komunikační kanál. To usnadňuje plánování a koordinaci velkého počtu zařízení v síti a umožňuje stabilní komunikaci bez rušení.

Optimální využití kanálů

Nová funkce dle mezinárodního standardu „Spatial Reuse with Basic Service Set (BSS) Coloring“ se snaží opakovaně používat kanály, které jsou sobě prostorově blíže. Za tímto účelem je přiřazena barva (ve formě čísla) a pro každý BSS je definován práh dynamického uvolnění kanálu. Ve výsledku mohou zařízení spolehlivě komunikovat, i když je ve skutečnosti kanál obsazen zařízeními jiné barvy, ale vysílají s nižším výkonem. To eliminuje čekací doby na volný kanál a kanály lze tak efektivněji opakovaně využít.

Infobox

WLAN je zkratka pro „Wireless Local Area Network“ a Wi-Fi (Wireless Fidelity) je jednou z nejběžnějších bezdrátových technologií. 5G je standard pro mobilní komunikaci, který si získává popularitu od roku 2019. Je založen na stávajícím standardu pro mobilní bezdrátové připojení „Long Term Evolution“.

Lenka Hlavatá, foto: Archiv Siemens