MY FACTORY 4/2025

SMART PRODUCTIONWI-FI 6E

SMART PRODUCTIONWI-FI 6E ALS LÖSUNG FÜR ECHTZEITKRITISCHE ANWENDUNGENUPDATE FÜR WLAN-BASIERTEKOMMUNIKATION IN DER FABRIKIn Industriebetrieben steigt der Bedarf in puncto drahtloseKommunikation stetig. Aufgrund von Interferenzen undKapazitätsgrenzen stoßen die bisherigen WLAN-Standards bis Wi-Fi 5hier mittlerweile an ihre Grenzen. Wi-Fi 6E verspricht, das Problem durchdie Erweiterung des Frequenzspektrums und die Nutzungfortschrittlicher Technologien zu lösen. Letztere erlauben zudemeine effizientere und sicherere Funkübertragung der Daten.Die industrielle Automatisierung ist durch zunehmendeFlexibilisierung und Digitalisierung sowie den Einsatzmobiler und autonomer Transport- und Robotersystemegekennzeichnet. Daher erweist sich der drahtloseDatenaustausch als ein essenzieller Baustein des Kommunikationskonzepts.WLAN hat sich dabei als anpassungsfähigeund kosteneffiziente Technologie etabliert. Über den Standardkönnen Daten per Funk zwischen Maschinen, Geräten undKontrollsystemen weitergeleitet werden. Bei der Verwendungvon WLAN in industriellen Automatisierungsanwendungen stehenUnternehmen jedoch vor verschiedenen Herausforderungen.Kann Wi-Fi 6E eine Lösung für viele dieser Aufgaben bieten?ÜBERTRAGUNG KLEINER DATENPAKETEBIS 100 BYTEEin wesentliches Problem besteht darin, dass der Bedarf an freien,ungestörten Übertragungskanälen schon heute die Anzahl verfügbarerKanäle oft weit übersteigt. Das führt zu einer höherenDichte an WLAN-Netzwerken, die auf dem gleichen oder einemüberlappenden Kanal betrieben werden. Infolgedessen kommt esbesonders bei echtzeitkritischen Anwendungen zu Störungenund einer mangelnden Zuverlässigkeit. Darüber hinaus sind dieälteren WLAN-Standards bis Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) auf einemaximale Datenrate optimiert. Sie sollen große Datenmengenschnell zu einem einzelnen WLAN-Gerät kommunizieren. DerEffizienzgedanke spielt dabei keine Rolle. In der industriellenAutomatisierung werden allerdings in der Regel kleine Datenpaketevon einigen 10 oder 100 Byte an mehrere Teilnehmerweitergeleitet. Das wirkt sich negativ auf die Effizienz aus.Durch die wachsende Anzahl an WLAN-Geräten auf einemKanal sinkt die zur Verfügung stehende Kanalkapazität ständig.Ferner steigen die Latenzzeiten deutlich. Die Abwärtskompatibilitätzu den alten WLAN-Standards verstärkt diesen Effekt. Dasgilt vor allem dann, wenn WLAN-Geräte mit altem Standard(zum Beispiel IEEE 802.11 a,b,g) auf dem gleichen Kanal betriebenwerden. Letztendlich kann das WLAN-Netzwerk immerhäufiger nicht die erforderliche Geschwindigkeit, Kapazität undStabilität liefern, die industrielle Automatisierungsanwendungenbenötigen.24 MY FACTORY 2025/04 www.myfactory-magazin.de

SMART PRODUCTION01 Bei den Geräten FL WLAN1022 und FL WLAN 1122handelt es sich um Tripple-Band-fähige industrielleWLAN-Module fürdas 2,4-GHz-, 5-GHz- und6-GHz-Band02 Wi-Fi 6/6E bietet nun auch dieaus dem Mobilfunk bekannteFunktion, einen Übertragungskanalin mehrere Unterkanäleaufzuteilen; so kann gleichzeitigmit mehreren Teilnehmernkommuniziert werdenNETZWERKEFFIZIENZ UND -KAPAZITÄTOPTIMIERENDer Standard Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) bietet erhebliche Verbesserungengegenüber früheren WLAN-Generationen. Das trifft insbesondereauf den im industriellen Bereich vorherrschendenStandard Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) zu. Im Vergleich zu Wi-Fi 4 stelltWi-Fi 6 eine höhere Geschwindigkeit und Bandbreite bereit. Mitder üblichen kosteneffizienten Zweiantennenlösung (2x2 MIMO)ermöglicht Wi-Fi 6 eine theoretisch maximale Geschwindigkeitbis 2,04 GB/s bei 160 MHz breiten Kanälen. Wi-Fi 4 erreicht lediglichbis zu 300 MBit/s bei 40 MHz breiten Kanälen. Mit Wi-Fi 6werden somit eine schnellere Kommunikation sowie bandbreitenintensiveAnwendungen unterstützt.Wi-Fi 6 nutzt Technologien wie OFDMA (Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access) und TWT (Target Wake Time), umdie Effizienz und Kapazität des Netzwerks zu optimieren. Derzeitfunkt WLAN bis Wi-Fi 5 (beispielsweise IEEE 802.11 n, ac) auf derGrundlage von OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).Bei diesem Verfahren kann nur jeweils ein Teilnehmerzu einem Zeitpunkt Daten austauschen. Der aktiv sendende Teilnehmerverfügt stets über die gesamte Bandbreite, selbst wenner davon lediglich einen geringen Anteil benötigt.Durch den Einsatz des aus dem Mobilfunk stammendenOFDMA-Verfahren ab Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) lässt sich der Übertragungskanalnun in Unterkanäle, sogenannte Resource Units(RU), aufteilen. Ein 20 MHz breiter WLAN-Kanal umfasst bis zuneun Resource Units, die verschiedenen WLAN-Teilnehmern zugeordnetwerden können. Auf diese Weise ist der parallele Datenaustauschmit bis zu neun WLAN-Teilnehmern realisierbar. Dasfunktioniert sowohl im Uplink als auch im Downlink.Bei breiteren WLAN-Kanälen gibt es entsprechend mehr RUs,zum Beispiel 37 Resource Units bei 80 MHz. Besonders in derindustriellen Automatisierungskommunikation, wo meist kleinereDatenpakete weitergeleitet werden, erlaubt OFDMA die gleichzeitigeÜbertragung mit mehreren Geräten auf einem Kanal. Daserweist sich als vorteilhaft bei zeitkritischen Echtzeitanwendungenin Umgebungen mit hoher Gerätedichte.STÖRUNGEN VERMEIDENMit der Funktion TWT können Endgeräte und Access Pointsaußerdem vereinbaren, wann und wie häufig sie Daten austauschen.So lässt sich Energie einsparen sowie eine bedarfsorientierteund konfliktfreie Kommunikation im WLAN-Netzwerk umsetzen.Durch TWT kann ein per Wi-Fi 6 funkender Access Pointspezifische Übertragungszeitpunkte mit den WLAN-Clients aushandeln.Die Weiterleitung im Netzwerk wird folglich derart synchronisiert,dass die WLAN-Clients Daten nicht mehr parallel,sondern zu unterschiedlichen Zeiten senden. In Kombinationmit OFDMA erhöht dies die Effizienz zusätzlich und sorgt fürkurze Latenzzeiten mit geringerem Jitter.Wi-Fi 6 unterstützt darüber hinaus den neuesten SicherheitsstandardWPA3, der eine verbesserte Verschlüsselung und Schutzvor Brute-Force-Angriffen bietet. Dadurch steigt die Sicherheitder drahtlosen Kommunikation.03 Das 6-GHZ-Band ist bis zu 1 200 MHz breit und bietet bis zu 59 20-MHz-Kanäle. In Europasind aktuell 500 MHz (24 20-MHz-Kanäle) davon zur Nutzung freigegebenwww.myfactory-magazin.de MY FACTORY 2025/04 25