作者： Kenton Williston

人工智能和其他數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的快速增長極大地改善了工業(yè)運(yùn)營，但也給無線網(wǎng)絡(luò)帶來了沉重的壓力。

問題通常歸結(jié)于老式 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的局限性，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)不符合現(xiàn)代工業(yè)要求。擁塞是最嚴(yán)重的問題之一：在許多設(shè)施中，會有數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 設(shè)備爭奪帶寬，導(dǎo)致現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不堪重負(fù)。

效率也是一個(gè)問題。傳統(tǒng)的 Wi-Fi 技術(shù)缺乏電池供電型傳感器和移動(dòng)系統(tǒng)所需的電源管理功能。

安全是另一個(gè)限制。網(wǎng)絡(luò)攻擊越來越多地針對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而舊網(wǎng)絡(luò)提供的 WPA2 加密可能無法提供足夠的保護(hù)。

這些挑戰(zhàn)迫切需要基于現(xiàn)代無線標(biāo)準(zhǔn)（如 Wi-Fi 6/6E (802.11ax））的新解決方案。

Wi-Fi 6/6E 如何滿足工業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求

Wi-Fi 6 最大的改進(jìn)之一是正交頻分多址 (OFDMA) 技術(shù)的采用，它允許多個(gè)設(shè)備共用同一個(gè)信道，從而大幅提高網(wǎng)絡(luò)容量。Wi-Fi 6E 通過在現(xiàn)有的 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段上添加 6 千兆赫 (GHz) 頻段進(jìn)一步擴(kuò)展了這些優(yōu)勢，從而大大減少了擁擠的工業(yè)環(huán)境中的干擾。

對于電池供電型系統(tǒng)，目標(biāo)喚醒時(shí)間 (TWT) 是另一個(gè)顯著優(yōu)勢。TWT 允許設(shè)備協(xié)商喚醒和傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間表。這最大限度地減少了空閑時(shí)間并顯著延長了電池壽命，同時(shí)保持了可靠的連接。

最后，升級到 WPA3 Enterprise 可顯著增強(qiáng)安全性。該技術(shù)提供了更強(qiáng)大的加密手段、針對暴力攻擊的保護(hù)以及改進(jìn)的身份驗(yàn)證方法。

對于設(shè)計(jì)人員來說，問題是如何快速有效地部署所有這些新功能。

Wi-Fi 6/6E 模塊簡化了工業(yè)連接

Ezurio 的 Sona 系列 Wi-Fi 6/6E 連接模塊提供了一個(gè)解決方案。該系列的每個(gè)模塊會針對特定的性能和集成需求，但都具有一個(gè)共同的基礎(chǔ)：支持 Wi-Fi 6 和藍(lán)牙 5.4、工業(yè)級可靠性和易于部署。

該系列包括五個(gè)產(chǎn)品線：Sona IF573 (Wi-Fi 6E)、Sona IF513 (Wi-Fi 6E)、Sona TI351 (Wi-Fi 6)、Sona NX611 (Wi-Fi 6) 和 Sona MT320 (Wi-Fi 6)。每個(gè)都是基于不同的芯片組構(gòu)建的。這種多廠商方法能夠讓開發(fā)人員靈活地選擇適合其系統(tǒng)架構(gòu)的芯片，同時(shí)降低依賴特定廠商的風(fēng)險(xiǎn)。

這些模塊采用可插拔和表面貼裝技術(shù) (SMT) M.2 外形尺寸，可集成到各種系統(tǒng)布局和有限的空間中。天線選擇包括 MHF4 連接器、射頻引腳或集成芯片天線。預(yù)認(rèn)證天線選項(xiàng)可幫助簡化監(jiān)管審批。

所有模塊均受 Ezurio Connectivity Stack 支持，其中包括對 Linux 內(nèi)核（最早可追溯至 6.1 版本）和 Android（最早可追溯至 12 版本）的支持。這使得設(shè)計(jì)人員無需對軟件進(jìn)行大改即可將現(xiàn)代無線功能添加到現(xiàn)有系統(tǒng)中。

適合廣泛工業(yè)應(yīng)用的Wi-Fi 6/6E 解決方案

為了展示 Sona 系列的選擇廣度，我們來看一個(gè)典型的用例：聚合眾多端點(diǎn)（包括高帶寬源）數(shù)據(jù)的 IIoT 網(wǎng)關(guān)?；?Infineon Technologies 芯片的 Ezurio Sona IF573 模塊非常適合這一角色。其 1200 Mb/s 的吞吐量、2×2 多用戶多輸入多輸出 (MU-MIMO) 配置以及三頻 2.4/5/6 GHz Wi-Fi 6E 支持，使得工業(yè)網(wǎng)關(guān)能夠維持多個(gè)高速連接。一個(gè)典型的例子是 453-00119（圖 1），它采用 M.2 2230 Key E 封裝并包含三個(gè) MHF4 連接器。

圖 1：453-00119 在工業(yè)網(wǎng)關(guān)中支持高性能。（圖片來源：Ezurio）

接下來考慮大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)。雖然每個(gè)設(shè)備可能只傳輸少量數(shù)據(jù)，但合并后的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載可能很大。Ezurio Sona IF513 模塊同樣基于 Infineon 芯片，為大規(guī)模部署提供了實(shí)用的解決方案。它具有 143 Mb/s 的數(shù)據(jù)速率，其 1 × 1 單輸入、單輸出 (SISO) 配置提供了一種不太復(fù)雜的方式來訪問不擁擠的 6 GHz 頻段。代表性器件是 [453-00185R]（圖 2），它采用 M.2 1216 SMT 外形尺寸，并具有射頻走線引腳，可實(shí)現(xiàn)靈活的天線布線。

圖 2：453-00185R 可接入 6 GHz 頻段，并配有射頻走線引腳，可實(shí)現(xiàn)靈活的天線布線。（圖片來源：Ezurio）

電池供電型設(shè)備監(jiān)控是另一種常見的應(yīng)用，基于 [Texas Instruments] 芯片的 Ezurio Sona TI351 模塊就是為這種用例量身定做的。它采用 1×1 SISO 配置，數(shù)據(jù)速率為 86 Mb/s，并支持 TWT。該系列中的典型器件是 [453-00200C] （圖 3），它采用 M.2 1216 SMT 外形尺寸并配有片式天線。

圖 3：453-00200C 注重能效，并配備片式天線。（圖片來源：Ezurio）

現(xiàn)在我們來看看自動(dòng)導(dǎo)引車 (AGV)，它需要能夠提供出色連接性的緊湊型解決方案，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遙測。此時(shí)，就非 Ezurio Sona NX611 莫屬了。該器件基于 [NXP Semiconductors] 芯片，采用 1 × 1 SISO 配置，并具有高達(dá) 600 Mb/s 的速度，并提供像 [453-00155R] （圖 4）這樣的 SIP 選擇，以最大限度地減少物理空間占用。

圖 4：453-00155R 傳輸速率高達(dá) 600 Mb/s，采用 SIP 封裝。（圖片來源：Ezurio）

最后，看一下人機(jī)接口 (HMI)。Ezurio Sona MT320 非常適合這些應(yīng)用。它基于 [DediaTek] 芯片并支持 MediaTek Genio SDK，簡化了與圖形密集型處理器的集成。它采用 2×2 MU-MIMO 配置，數(shù)據(jù)速率達(dá) 1200 Mb/s。典型實(shí)現(xiàn)是 [453-00176R] （圖 5），它采用 M.2 1420 SMT 外形尺寸，并為 2 × 2 MU-MIMO 天線提供 MHF4 連接器。

圖 5：453-00176R 旨在用于 MediaTek 處理器。（圖片來源：Ezurio）

結(jié)語

隨著工業(yè)系統(tǒng)越來越多地由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，Wi-Fi 6/6E 已被證明是一種至關(guān)重要的連接解決方案。Ezurio Sona 系列無線模塊提供了靈活的選擇，可將先進(jìn)的 Wi-Fi 功能集成到這些系統(tǒng)中。通過多芯片選擇、多外形尺寸、預(yù)認(rèn)證的天線和全面的軟件支持，設(shè)計(jì)人員可以自由選擇符合其特定要求的模塊。