Implementación rápida de Wi-Fi 6/6E con una familia de módulos flexible

El rápido crecimiento de la inteligencia artificial (IA) y otras aplicaciones con alta demanda de datos ha mejorado drásticamente las operaciones industriales, pero también ha supuesto una gran carga para las redes inalámbricas.

A menudo, el problema se reduce a las limitaciones de las redes Wi-Fi más antiguas que no se diseñaron para los requisitos industriales modernos. La congestión es uno de los problemas más relevantes: en muchas instalaciones, docenas o incluso cientos de dispositivos del Internet industrial de las cosas (IIoT) compiten por el ancho de banda, lo que satura las redes existentes.

La eficiencia también es un problema. Las tecnologías Wi-Fi heredadas carecen de las características de administración de energía necesarias para los sensores con alimentación a batería y los sistemas móviles.

La seguridad es otra limitación. Los ciberataques se dirigen cada vez más a las redes industriales y es posible que el cifrado WPA2 que ofrecen las redes más antiguas no proporcione suficiente protección.

Estos desafíos han creado una necesidad urgente de contar con nuevas soluciones basadas en estándares inalámbricos modernos, como Wi-Fi 6/6E (802.11ax).

Cómo Wi-Fi 6/6E aborda las necesidades de redes industriales

Una de las grandes mejoras de Wi-Fi 6 es el acceso múltiple de división de frecuencia ortogonal (OFDMA) que permite que varios dispositivos compartan el mismo canal, lo que aumenta drásticamente la capacidad de la red. Wi-Fi 6E amplía estos beneficios al agregar una banda de 6 gigahercios (GHz) a las bandas existentes de 2.4 GHz y 5 GHz, lo que reduce significativamente las interferencias en entornos industriales abarrotados.

En el caso de los sistemas con alimentación a batería, el tiempo de activación objetivo (TWT) es otra ventaja significativa. El TWT permite que los dispositivos negocien horarios para activarse y transferir datos. Esto minimiza el tiempo de inactividad y aumenta significativamente la vida útil de las baterías, al tiempo que mantiene una conectividad confiable.

Por último, una actualización a WPA3 Enterprise refuerza notablemente la seguridad. Esta tecnología ofrece un cifrado más fuerte, protección contra ataques de fuerza bruta y métodos de autenticación mejorados.

Para los diseñadores, la pregunta es cómo implementar todas estas nuevas capacidades de forma rápida y eficaz.

Los módulos Wi-Fi 6/6E optimizan la conectividad industrial

Una respuesta se puede encontrar en la familia Sona de módulos de conectividad Wi-Fi 6/6E de Ezurio. Cada módulo aborda necesidades específicas de rendimiento e integración, pero todos comparten una base común: la compatibilidad con Wi-Fi 6 y Bluetooth 5.4, confianza de nivel industrial y facilidad de implementación.

La familia incluye cinco líneas de productos: Sona IF573 (Wi-Fi 6E), Sona IF513 (Wi-Fi 6E), Sona TI351 (Wi-Fi 6), Sona NX611 (Wi-Fi 6) y Sona MT320 (Wi-Fi 6). Cada uno se basa en un conjunto de chips diferente. Este enfoque de múltiples proveedores ofrece a los desarrolladores la flexibilidad de seleccionar el silicio que se adapte a la arquitectura de su sistema, al tiempo que reduce el riesgo de quedar atados a un único proveedor.

Los módulos están disponibles en factores de forma M.2 conectables y de tecnología de montaje en superficie (SMT), lo que permite la integración en varios diseños de sistemas y limitaciones de espacio. Las opciones de antena incluyen conectores MHF4, pines de RF o antenas con chip integradas. Existen opciones de antenas precertificadas que facilitan el proceso de certificación regulatoria.

Todos los módulos son compatibles con la pila de conectividad Ezurio, que incluye soporte para el núcleo de Linux desde la versión 6.1 y Android hasta la versión 12. Esto permite que los diseñadores agreguen funciones inalámbricas modernas a los sistemas existentes sin la necesidad de revisar el software.

Soluciones Wi-Fi 6/6E para una amplia gama de aplicaciones industriales

Para ilustrar la amplitud de opciones de la familia Sona, piense en un típico caso de uso: las puertas de enlace de IIoT, que agregan datos de numerosos puntos finales, incluidas las fuentes de gran ancho de banda. Los módulos Ezurio Sona IF573, basados en un chip de Infineon Technologies, son bastante adecuados para esta función. El rendimiento de 1200 Mbit/s, la entrada múltiple de 2 × 2 multiusuario, las múltiples salidas (MU-MIMO) y la compatibilidad con Wi-Fi 6E de triple banda de 2.4/5/6 GHz permiten que las puertas de enlace industriales mantengan conexiones múltiples de alta velocidad. Un ejemplo típico es 453-00119 (figura 1) que utiliza un paquete Key E M.2 2230 e incorpora tres conectores MHF4.

Figura 1: 453-00119 admite un alto rendimiento en puertas de enlace industriales. (Fuente de la imagen: Ezurio)

Luego, considere las redes de sensores a gran escala. Si bien es posible que cada dispositivo transmita solo pequeñas cantidades de datos, la carga combinada de la red puede ser significativa. El módulo Ezurio Sona IF513, que también está basado en un chip Infineon, proporciona una solución práctica para estas implementaciones a gran escala. Tiene una velocidad de datos de 143 Mbits/s y su configuración 1 × 1 de entrada única y salida única (SISO) ofrece un medio menos complejo para acceder a la banda de 6 GHz. Un dispositivo representativo es 453-00185R (figura 2), que utiliza el factor de forma M.2 1216 SMT y cuenta con un pin de seguimiento RF para un enrutamiento flexible de la antena.

Figura 2: 453-00185R ofrece acceso a la banda de 6 GHz y cuenta con un pin de seguimiento RF para un enrutamiento flexible de la antena. (Fuente de la imagen: Ezurio)

El monitoreo de equipos con alimentación a batería es otra aplicación común y el módulo Ezurio Sona TI351, basado en un chip de Texas Instruments, está diseñado para este caso de uso. Tiene una configuración SISO 1 × 1, una velocidad de datos de 86 Mbits/s y es compatible con TWT. Un dispositivo típico de esta serie es 453-00200C (figura 3), que utiliza el factor de forma M.2 1216 SMT y cuenta con una antena con chip.

Figura 3: 453-00200C prioriza la eficiencia energética y cuenta con una antena con chip. (Fuente de la imagen: Ezurio)

En cuanto a los vehículos de guiado automático (AGV), se necesitan soluciones compactas que puedan ofrecer una excelente conectividad para la telemetría en tiempo real. En esta aplicación, Ezurio Sona NX611 brilla. Está basado en un chip de NXP Semiconductors, utiliza una configuración SISO 1 × 1 y ofrece hasta 600 Mbits/s con opciones SIP, como 453-00155R (figura 4), diseñado para minimizar el espacio físico.

Figura 4: 453-00155R ofrece hasta 600 Mbits/s y utiliza un factor de forma SIP. (Fuente de la imagen: Ezurio)

Por último, considere las interfaces hombre-máquina (HMI). Ezurio Sona MT320 es un excelente complemento para estas aplicaciones. Está basado en un chip MediaTek y es compatible con MediaTek Genio SDK para agilizar la integración con procesadores con uso intensivo de gráficos. Utiliza una configuración MU-MIMO 2 × 2 y tiene una velocidad de datos de 1200 Mbits/s. Una implementación típica es 453-00176R (figura 5), que utiliza el factor de forma M.2 1420 SMT y ofrece conectores MHF4 para antenas MU-MIMO 2 x 2.

Figura 5: 453-00176R está optimizado para utilizarlo con procesadores MediaTek. (Fuente de la imagen: Ezurio)

Conclusión

A medida que los sistemas industriales se basan cada vez más en datos, Wi-Fi 6/6E ha demostrado ser una solución de conectividad esencial. La familia de módulos inalámbricos Ezurio Sona ofrece opciones flexibles para integrar las capacidades Wi-Fi avanzadas en estos sistemas. Al contar con múltiples opciones de silicio, diversos factores de forma, antenas con certificación previa y soporte de software integral, los diseñadores pueden elegir un módulo que coincida con sus requisitos específicos.