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：在不確定中建立確定性
這是我在【物女心經】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。
這份報告側重于介紹將時間敏感網絡TSN的特性引入到Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的無線網絡，以便滿足工業互聯網對于無線通信技術獨特而嚴苛的需求。
白皮書中還介紹了Wi-Fi 6/6E在工業互聯網中的重點應用，涵蓋自主移動機器人AMR、基于位置的服務、安全控制、預測性維護、增強現實/虛擬現實/混合現實（AR/VR/MR）、安全控制等。
時間敏感的無線網絡WTSN為Wi-Fi開辟新市場
時間敏感網絡對于工業領域的應用至關重要。日常生活中，幾乎每個人都使用過Wi-Fi網絡進行通信，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生于工廠車間，就可能導致嚴重事故或者人身危險。
因此在工業領域，用戶對于通信的低延遲和確定性有很嚴苛的要求，Wi-Fi 6/6E的方案是通過引入時間敏感的無線網絡WTSN來解決這個問題。
關于時間敏感網絡TSN，我在此前的文章中曾有過多次介紹（感興趣可點擊閱讀：《時間敏感型網絡TSN，如何成為智能制造落地的關鍵？》）。如果我們將各種通信技術在不同設備之間傳遞數據的過程，比喻為快遞公司遞送包裹的過程，那么數據對應貨物，通信網絡對應道路，攜帶數據的網絡報文對應送貨車輛。
Wi-Fi可以說非常適合運輸物聯網包裹，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。
時間敏感網絡TSN這類車輛專門遞送智能工業領域對時間極為敏感、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往往應用于有線網絡，隨著無線技術的普及，TSN與Wi-Fi、TSN與5G都在發生融合。
白皮書中重點介紹了時間敏感的無線網絡WTSN的構建方法，還描述了如何使用IEEE 802.11標準中定義的精確定時測量協議來實現精確定位的功能，這些功能一旦成型，將極大擴展Wi-Fi在工業領域的應用場景。
一旦無線在工業領域普及，將會引發更大范圍的變化。因為與有線方式相比，無線具有成本低、移動性強、使用簡單的明顯優勢。根據白皮書中引用的在石油和天然氣行業的案例，遷移到無線網絡，安裝成本降低的比例可高達75%。
隨著Wi-Fi在工業領域的滲透，勢必將與5G網絡不期而遇。
在本節的第一幅圖中，無線寬帶聯盟對比了Wi-Fi與5G的各自優勢，融合了時間敏感網絡的Wi-Fi在網絡延時和單位面積通信容量方面更優。
當然兩者不是非此即彼的關系，組合使用可能效果更佳。
Wi-Fi6的六大工業應用
根據無線寬帶聯盟的預測，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的發展速度勢必超越Wi-Fi 5，將在3年內實現預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在工業領域的應用案例，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的應用，該場景的網絡延遲要求在10到20毫秒之間，設備行進速度低于 50公里/小時，網絡可靠性為99.9999%。
無線傳感器網絡：Wi-Fi 6中添加的目標對象喚醒時間TWT功能，可以提供更強的節能和調度能力，非常適合低功耗的場景，比如僅靠電池供電的工業電機傳感器，可以僅在電機溫度超過某個閾值的時候才上傳數據。
安全控制：思科公司正在測試將新一代Wi-Fi應用于安全控制應用程序，這些應用往往需要<1毫秒的延遲，以便檢測到人身風險時及時停機。
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融合應用，可以實現<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Gb/s吞吐量和確定性的用例，例如工業AR、VR、MR和傳感器的融合。正在研究中的Wi-Fi 6在AR/VR中的應用，可實現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：IEEE802.11-2016中規定的精細定時測量FTM協議，既可實現時間同步，又可實現精確的室內范圍和位置、定位確定，而且這一功能不需要額外的Wi-Fi基礎設施，便于快速實施。
無線通信在工業領域占比7%并持續增長
每年HMS Networks都會發布最新的工業網絡市場格局和分布，工業網絡的通信組合包括現場總線、工業以太網和無線網絡。根據HMS Networks剛剛發布的2022年最新研究，工業網絡市場預計在2022年增長8%。
工業網絡是工業互聯網的基石，是工廠車間不斷優化生產效率和產品質量的關鍵保障。在各種工業網絡中，工業以太網仍然顯示出較高的增速，占所有新增安裝節點的66%，現場總線占27%，而無線通信占據7%的市場份額，并且以8%的增長率增長，與工業網絡市場的整體增長率持平。典型的工業無線用例包括電纜更換與替代、無線設備訪問和與工業移動設備的連接等。
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，讓模組企業陷于相對尷尬的境地。
因此各類企業無論是參與Wi-Fi 6還是5G的產業生態發展，都需要找準自己的定位。
寫在最后
Wi-Fi 6已經到來，Wi-Fi 7還會遠嗎？
盡管預計Wi-Fi 7標準要到2024年才能最終確定，但新華三H3C已經發布了最新的Wi-Fi 7路由器。Wi-Fi 7是IEEE協會正在制定的新一代Wi-Fi標準，承諾速度高達46Gbps，比Wi-Fi 6快近5倍，并繼續融合TSN以減少網絡延遲。
