Xu hướng công nghệ chính cho tự động hóa và điều khiển trong năm 2020 và hơn thế nữa là sự xuất hiện của truyền thông không dây bao gồm 5G, Wi-Fi 6, LoRaWAN và hơn thế nữa. Một lợi ích rõ ràng cho tự động hóa nhà máy là việc sử dụng giao tiếp không dây để giám sát từ xa và vận hành từ xa các tài sản vật lý nhưng một lợi ích quan trọng không kém là khả năng thay thế cáp, WiFi không đáng tin cậy và nhiều tiêu chuẩn công nghiệp đang được sử dụng ngày nay.
Nhiều chuyên gia dự đoán rằng 5G sẽ tạo ra tác động vượt trội cho các ứng dụng Internet of Things (IoT) nhờ hiệu suất cao hơn, tăng độ tin cậy và mạnh mẽ cùng với độ trễ thấp hơn.
Wi-Fi 6 là gì?
Wi-Fi 6 là một tiêu chuẩn không dây mới, chính thức được gọi là 802.11ax. Giống như bất kỳ công nghệ mới nào, như bạn mong đợi, Wi-Fi 6 cải tiến trên tiêu chuẩn trước đó (Wi-Fi 5). Đáng chú ý, Wi-Fi 6 cho phép kết nối nhanh hơn và nhiều người dùng đồng thời hơn qua mạng không dây. Nhưng mặc dù điều đó một mình đã thú vị, nhưng có một điều quan trọng hơn nhiều về Wi-Fi 6 mà bạn nên biết.
Nói một cách đơn giản, Wi-Fi 6 là sự hình dung lại hoàn toàn về mạng không dây. Và tôi không nói nhẹ điều đó.
Rob Barton, một kỹ sư xuất sắc của Cisco Canada, giải thích điều đó theo cách này: “Mục tiêu của [đối với Wi-Fi 6] không nhất thiết phải tăng tốc độ của các mạng Wi-Fi hiện có, mà là cải thiện hiệu quả tổng thể của Wi-Fi để nó có thể đáp ứng nhu cầu của các mạng hiện đại. “
Điều này có nghĩa là Wi-Fi 6 đã được xây dựng để cho phép các công ty lần đầu tiên “chia nhỏ” kênh không dây thành các phân khúc nhỏ hơn để lưu lượng truy cập có thể được ưu tiên theo nhu cầu. Điều này cho phép nhiều thiết bị hơn gửi lưu lượng truy cập cùng một lúc, giả sử kênh tổng thể có dung lượng. Trước đó, lưu lượng truy cập về cơ bản nằm trong hàng đợi – khi một máy khách (hay còn gọi là thiết bị) kết nối và truyền dữ liệu, các thiết bị khác cần phải đợi để truyền dữ liệu của họ. Điều này tỏ ra có vấn đề khi ngày càng có nhiều thiết bị được kết nối và cần truyền một lượng nhỏ dữ liệu (nghĩ đến cảm biến IoT) cùng với các thiết bị truyền thống. Wi-Fi 6 cho phép kênh không dây đạt hiệu quả tối đa, đây là điều có thể giúp tăng đáng kể số lượng thiết bị và tốc độ được kết nối đồng thời tiềm năng.
 |
Dấu chứng nhận WiFi 6 mới sẽ biểu thị các sản phẩm áp dụng công nghệ mới này. (Nguồn ảnh: WiFi Alliance) |
Chứng nhận Wi-Fi 6
Một bước tiến lớn đối với công nghệ không dây trong truyền thông công nghiệp là chứng nhận gần đây của Wi-Fi 6. Thông báo của Liên minh WiFi thúc đẩy công nghệ này đi trước bằng cách cho phép các nhà cung cấp tiến tới phát hành các sản phẩm được chứng nhận , trước quá trình phê chuẩn IEEE của IEEE 802.11ax dự kiến sẽ được hoàn thành vào năm 2020.
Wi-Fi CERTIFIED 6 cung cấp các giao thức bảo mật nâng cao và yêu cầu thế hệ bảo mật Wi-Fi mới nhất, Wi-Fi CERTIFIED WPA3.
Dưới đây là danh sách ngắn các tính năng nâng cao mới:
- Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA): các kênh được chia sẻ làm tăng hiệu quả mạng và giảm độ trễ cho lưu lượng đường lên và đường xuống trong môi trường yêu cầu cao
- Nhiều người dùng nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MU-MIMO): cho phép nhiều dữ liệu đường xuống được truyền cùng một lúc và cho phép một điểm truy cập truyền dữ liệu đồng thời đến một số lượng lớn thiết bị hơn
- Kênh 160 MHz: băng thông tăng lên mang lại hiệu suất cao hơn với độ trễ thấp
- Thời gian thức mục tiêu (TWT): cải thiện tuổi thọ pin trong các thiết bị Wi-Fi và IoT
- Chế độ điều chế biên độ vuông góc 1024 (1024-QAM): tăng thông lượng bằng cách mã hóa nhiều dữ liệu hơn trong cùng một lượng phổ
- Truyền chùm tia : tốc độ dữ liệu cao hơn ở một phạm vi nhất định tạo ra dung lượng mạng lớn hơn
Sức mạnh tổng hợp của 5G và Wi-Fi 6
Các nhà cung cấp không dây đang dự đoán rằng 5G và Wi-Fi 6 sẽ được triển khai cùng nhau trong các ứng dụng sản xuất thông minh. Họ chia sẻ công nghệ giúp các giải pháp không dây trở nên xác định hơn, đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị IoT quan trọng được sử dụng trong tự động hóa nhà máy. Việc phát hành theo tầng dự kiến và tiến trình kéo dài cho việc triển khai 5G dự kiến sẽ dẫn đến việc triển khai Wi-Fi 6 nhanh hơn 5G.
Wi-Fi 6 và LoRaWAN
Một sự phát triển thú vị khác là các trường hợp sử dụng IoT mới tiềm năng kết hợp các công nghệ WiFi và LoRaWAN . Theo whitepaper mới từ Liên minh LoRa, các cơ hội mới đang được tạo ra khi các mạng Wi-Fi được xây dựng theo truyền thống để hỗ trợ IoT quan trọng được hợp nhất với các mạng LoRaWAN được xây dựng theo truyền thống để hỗ trợ các ứng dụng IoT khổng lồ có tốc độ dữ liệu thấp.
 |
IoT đại chúng so với các ứng dụng IoT quan trọng minh họa cho nhiều giải pháp không dây tiềm năng và các yêu cầu công nghệ cụ thể cho từng lĩnh vực. (Nguồn ảnh: LoRa Alliance) |
Lập luận là ngày càng có nhiều trường hợp sử dụng IoT dựa vào kết nối trải dài trên các khu vực rộng lớn cũng có thể xử lý một số lượng lớn các kết nối. LoRaWAN như một công nghệ bao gồm các trường hợp sử dụng phạm vi dài với tốc độ dữ liệu thấp. Điều này bao gồm các vị trí khó tiếp cận như cảm biến nhiệt độ trong cơ sở sản xuất hoặc cảm biến rung trong bê tông.
Các lĩnh vực ứng dụng bao gồm các tòa nhà thông minh, kết nối khu dân cư cùng với ô tô và giao thông thông minh. Các trường hợp sử dụng kết hợp được xác định trong bài báo bao gồm vị trí và phát trực tuyến video.
Dự đoán đầu tư vào Wi-Fi 6 sẽ tăng 17% trong thập kỷ tới
Nhà phân tích Guidehouse Insights cho biết các nhà máy, nhà kho, nhà máy, mỏ, nhà máy lọc dầu và trung tâm vận tải đang tìm cách kết nối mạng các máy công nghiệp với Wi-Fi 6, như một giải pháp thay thế thường xuyên cho LTE và 5G di động.
Đầu tư toàn cầu vào cơ sở hạ tầng Wi-Fi trong lĩnh vực công nghiệp sẽ tăng từ 1,7 tỷ USD vào năm 2021 lên 6,9 tỷ USD vào năm 2030 với tốc độ gộp gần 17% mỗi năm, khi thế hệ Wi-Fi 6 mới nhất của công nghệ được triển khai để hỗ trợ các ứng dụng IoT công nghiệp.
Mối quan tâm đến Wi-Fi 6 – cung cấp tốc độ nhanh hơn, bảo mật được cải thiện và nhiều thiết bị hơn – sẽ lần đầu tiên thúc đẩy sự phổ biến của Wi-Fi bên ngoài khu dân cư và doanh nghiệp, với các khoản đầu tư tăng 16,8% với tỷ lệ kép trong thời gian tới thập kỷ.
Cho đến nay, Wi-Fi vẫn chưa phân phối đúng “dung lượng, độ trễ, độ tin cậy hoặc bảo mật” để hỗ trợ các ứng dụng IoT công nghiệp dựa trên máy móc.
Công ty cho biết Châu Âu và Bắc Mỹ, với “diện tích và số lượng” các khu công nghiệp cao hơn, cộng với đầu tư lớn hơn vào IoT công nghiệp, sẽ dẫn đầu thị trường Wi-Fi 6 trong giai đoạn dự báo. So với chi phí lao động và thiết bị thấp hơn sẽ làm giảm các khoản đầu tư lớn ở Châu Á Thái Bình Dương.
Nhưng Châu Á Thái Bình Dương và Châu Mỹ Latinh sẽ có tốc độ tăng trưởng cao nhất đối với Wi-Fi 6, với mức tăng trưởng mạnh nhất trong nửa sau của giai đoạn dự báo.
Richelle Elberg, nhà phân tích nghiên cứu chính tại Guidehouse Insights, nhận xét: “Thế hệ giao thức Wi-Fi mới nhất, trước đây gọi là 802.11ax nhưng được gọi đơn giản hơn là Wi-Fi 6, có nhiều nâng cấp kỹ thuật hỗ trợ tốc độ tải xuống và tải lên nhanh hơn, lâu hơn thời lượng pin, khả năng kết nối nhiều thiết bị cuối hơn và cải thiện bảo mật. ” Elberg nói thêm: “Như vậy, nó có khả năng hỗ trợ IIoT trong nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau mà trước đây Wi-Fi được coi là không phù hợp.”
Vào đầu năm, ABI Research đã đổ nước vào ý tưởng Wi-Fi 6 sẽ được áp dụng hàng loạt trong lĩnh vực IoT trong thời gian tới. Nó cũng cho biết một số nhà cung cấp chipset thống trị sẽ vắt kiệt những người mới tham gia vào thị trường IoT, vì vậy các tiêu chuẩn công nghệ diện rộng năng lượng thấp sẽ không phù hợp và số lượng lớn nền tảng IoT sẽ không sớm hợp nhất.
ABI Research dự báo lượng xuất xưởng chipset Wi-Fi 6 sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2020, lên gần 383 triệu đơn vị trên toàn cầu. Nhưng tăng trưởng sẽ đến trong các ứng dụng di động, máy tính và mạng. Sự phát triển của Wi-Fi 6 trong lĩnh vực công nghiệp, hỗ trợ mạng cảm biến IoT, sẽ bị trì hoãn, ít nhất là cho đến năm 2021. ABI lưu ý rằng sự cân bằng đã nghiêng về thị trường thiết bị truyền thống. Điện thoại thông minh của Samsung và Apple đã có Wi-Fi 6; động lượng cũng sẽ truyền sang các thiết bị máy tính bảng.
Wi-Fi Alliance đã khởi động chương trình chứng nhận Wi-Fi 6, với các chipset được chứng nhận từ Broadcom, Cypress, Intel, Marvell và Qualcomm. MediaTek đã tiết lộ một số hệ thống trên chip (SoC) 5G tích hợp hỗ trợ Wi-Fi 6, bổ sung vào các dịch vụ Wi-Fi di động của Broadcom và Qualcomm.
