Ewolucja Wi-Fi a przemysł

Organizacja Wi-Fi Alliance, przemysłowe stowarzyszenie zrzeszające ponad 300 firm, w tym producentów sprzętu i oprogramowania, właśnie rozpoczęła przyznawanie certyfikatów zgodności ze standardem IEEE 802.11ac. Jest to najnowsza, w rzeczywistości jeszcze nieukończona, wersja standardu komunikacji bezprzewodowej, stosowanego w ramach tzw. sieci Wi-Fi (Wireless Fidelity).

Teoretycznie pozwala na transfer z szybkością do 867 Mb/s w ramach jednego strumienia danych, przy zastosowaniu modulacji 256QAM, kodowania 5/6 i 160-megahercowych kanałów z 400-nanosekundowym interwałem pomiędzy transmitowanymi symbolami. Standard przewiduje możliwość użycia do 8 strumieni jednocześnie, co miałoby pozwolić na uzyskanie zawrotnej przepustowości rzędu niemal 7 Gb/s. Pierwsze urządzenia zgodne z IEEE 802.11ac pojawiły się rok temu, na rynku konsumenckim. Czy teraz możemy spodziewać się zalewu tego typu routerów i adapterów sieciowych przystosowanych do zastosowań w przemyśle? Nic z tych rzeczy.

Zamieszanie w eterze

Warunki panujące w przemyśle narzucają dodatkowe wymagania nie tylko na obudowy urządzeń instalowanych w fabrykach, ale też na ich wewnętrzną konstrukcję. Urządzenia bezprzewodowe są najbardziej narażone na błędy w transmisji ze względu na duże zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez maszyny fabryczne. Są one skutkiem nagłych skoków pobieranych prądów i zmian napięć, czy też ewentualnego iskrzenia w urządzeniach dużej mocy. Wszystko to sprawia, że tzw. tło elektromagnetyczne jest w zakładach fabrycznych bardzo silne. Problemem jest też duża ilość metalu – choćby w postaci obudów i elementów roboczych zainstalowanych maszyn. Powodują one liczne odbicia nadawanego sygnału, co utrudnia jego poprawny odbiór.

Różnice w standardach Wi-Fi

Wraz z kolejnymi standardami Wi-Fi, opisane powyżej problemy nabierają znaczenia. Dzieje się tak, gdyż ewolucja Wi-Fi opiera się przede wszystkim na zwiększaniu czułości i precyzji pracy układów nadawczo-odbiorczych oraz na wzroście mocy obliczeniowej pozwalającej na przetworzenie dużej liczby odbieranych fal radiowych. Tymczasem zakłócenia generowane przez maszyny przemysłowe wcale nie maleją, a produkowane układy nadawczo-odbiorcze, choć coraz bardziej precyzyjne, stają się też na nie bardziej wrażliwe.

Przykładowo, zastosowanie modulacji 256QAM powoduje, że różnice pomiędzy transmitowanymi symbolami są znacznie mniejsze niż choćby w przypadku modulacji 16QAM. Nowe układy są co prawda bardziej czułe, dzięki czemu w idealnych warunkach są teoretycznie w stanie sprawnie rozróżniać symbole modulacji 256QAM. Z tym, że jednocześnie do uniemożliwienia poprawnego rozróżnienia odbieranych symboli wystarczą też znacznie słabsze zakłócenia elektromagnetyczne.

Pomocne okazuje się natomiast zwiększanie szerokości kanałów, ale z drugiej strony trzeba pamiętać o tym, że im szersze kanały zastosujemy, tym mniej niezależnych transmisji możemy prowadzić równocześnie w tej samej przestrzeni.

Obecne produkty

Skutkiem opisanych trudności jest ograniczona dostępność urządzeń przemysłowych spełniających wymagania nowoczesnych standardów Wi-Fi. Obecnie nie jest problemem znalezienie 300-megabitowych routerów Wi-Fi do zastosowań przemysłowych, zgodnych z IEEE 802.11n. Warto jednak zauważyć, że pierwsze urządzenia tego typu przeznaczone na rynek konsumencki pojawiły się już około 5 lat temu.

Na szczęście typowe zastosowania przemysłowe rzadko kiedy wymagają przesyłu tak dużych ilości danych, dla których starsze odmiany Wi-Fi by nie były wystarczające. Dzięki temu obecnie dostępne przemysłowe routery Wi-Fi w zupełności spełniają oczekiwania zdecydowanej większości klientów.