Sun Jun 20 2021

06 20

Automatiseren met Wifi 6?

18/05/2021

Door Liam van Koert

Sinds februari is er Wifi 6, ofwel IEEE 802.11ax-2021. De nieuwe standaard heeft er naast de vertrouwde 2,4 GHz- en 5 GHz-kanalen, ook een 6 GHz-band bijgekregen die Wifi 6E wordt genoemd. Doel van de upgrade is vooral het beter kunnen omgaan met een grotere apparaatdichtheid. Ook de ‘latency’ is verbeterd.


     

Met een iets minder hard geroffel dan er voor 5G op de trommel werd geslagen – een subjectieve constatering – beloofde ook de marketingmachine van Wifi 6 een heuse revolutie te ontketenen. Nu twijfelt niemand er aan dat Wifi 6 een bijdrage zal leveren aan industriële IoT- en 4.0-toepassingen. Maar of dat een 400% toename in netwerkcapaciteit en 75% verbetering van de latency voldoende is om evolutie er weer eens een ‘r’ bij geven? Laten we voordat we daar uitspraak over doen eerst eens een kijkje onder de motorkap van de nieuwe standaard nemen.

 

MU-MIMO en OFDMA multi-user-technologie

De belangrijkste toevoegingen aan de Wifi 6 standaard zijn MU-MIMO en OFDMA. Beiden zijn multi-user-technologieën, waarbij de eerste zijn oorsprong heeft in pc-connectiviteit en de tweede afstamt van cellulaire netwerktechnologie. MU-MIMO, wat staat voor Multi User, Multiple Input Multiple Output, is gemaakt voor het gelijktijdig kunnen omgaan met meerdere grote datastromen. Orthogonal Frequency Division Multiple Access, ofwel OFDMA, is bedoeld voor kleine gegevensstromen zoals het geval bij telefoongesprekken of IoT-toepassingen. 

Nu is MU-MIMO niet nieuw. Ook Wifi 5 beschikte over de mogelijkheid om gelijktijdig met meerdere datastromen overweg te kunnen. Dit was echter beperkt tot vier stuks, en dan alleen downstream op de 5GHz-band. Met Wifi 6 is dit opgekrikt naar 12 datastromen en dat zowel up- als downstream. Bovendien kan MU-MIMO nu naast de 5GHz-band ook .van de 2,4 GHz-band gebruik maken. Door dit te combineren met OFDMA wordt het ook om bij het toewijzen van een kanaal te differentiëren naar benodigde bandbreedte. Zo zal een slimme gloeilamp – ja, die zijn er met Wifi – veel minder bandbreedte nodig hebben, dan een tablet waarmee 4K video gestreamd wordt. Voor een industriële equivalent vervang je de gloeilamp door een sensor, en de video voor een AR-toepassing. Hoewel ‘multi-user’ in Wifi 6-termen niet de aantallen haalt als 5G of een sensornetwerk als Wirepass, wordt het met enkele honderden en in potentie enkele duizenden netwerkdeelnemers toch een interessante technologie voor draadloze automatisering.

 

Wakker worden met TWT

Een andere belangrijke toevoeging aan Wifi 6 is Target Wake Time. TWT is een zeer effectieve techniek voor het orkestreren van netwerkverkeer en het minimaliseren van onnodige chatter. Nemen we weer even het voorbeeld van de gloeilamp, dan is het natuurlijk onzin dat deze met eenzelfde regelmaat zou moeten inchecken bij de router als bijvoorbeeld een spelconsole. In de industrie gelden vergelijkbare verschillen voor bijvoorbeeld een analoge temperatuurmeting die zelden binnen een seconde sprongen van 10 °C maakt, versus een trillingsmeting aan een lager. Door niet alleen de bandbreedte, maar ook de ‘inchecktijd’ middels TWT te differentiëren nemen capaciteit en responsiviteit van het netwerk flink toe. Zo wordt gesproken over een latency-verbetering van 75 procent. Bijkomend voordeel is natuurlijk ook dat het energieverbruik hierdoor omlaag gaat. Dat geld zowel voor de routers als voor de client-netwerkdeelnemers.

 

Efficiëntere netwerkoverlapping met BSS

Tot slot beschikt Wifi 6 over Basic Service Set Coloring, BSS Coloring in het kort. Met deze techniek wordt een ‘kleur’ aan het netwerkverkeer meegegeven en dat komt de robuustheid in drukbevolkte Wifi-omgevingen flink ten goede. Omdat Wifi gebruikmaakt van licentievrije frequentiebanden, wil er nog wel eens een ander Wifi-netwerk in de buurt zijn. BSS Coloring zorgt er voor dat verkeer op dezelfde frequentie, maar voor een ander netwerk wordt genegeerd. Samen met 1024 Quadrature Amplitude Modulation, waardoor er meer bits in één datapakketje kunnen worden gestopt (Wifi 5 gebruikt 256QAM-modulatie), zorgt dit voor een toename in datasnelheid van 35 procent. Als laatste toevoeging wordt overigens ook vaak WPA3 genoemd. Deze 192 bits encryptie is echter niet specifiek voorbehouden aan wifi 6, maar is sinds 2018 de nieuwe encryptiestandaard.

 

Dit artikel maakten we voor Aandrijven & Besturen. Lees het volledige artikel hier. (blz 28-20)