Bài viết này là bản tin công nghệ đăng tháng 1 năm 2018, khi Intel giới thiệu sắp ra mắt chip Wi-Fi 802.11ax với tốc độ kết nối cao hơn chuẩn 802.11ac khoảng bốn mươi phần trăm. Nhìn từ hôm nay, đây là một bản tin dự báo, và phần lớn nội dung đã trở thành chuyện cũ. Bài giữ nguyên các con số của bản tin, đối chiếu với những gì đã diễn ra, và ở mục cuối bàn về mạng không dây trong nhà xưởng.
Bản tin tháng 1 năm 2018 nói gì
Nội dung chính của bản tin gồm bốn ý. Chip mới dùng cho chuẩn 802.11ax, tốc độ kết nối cao hơn 802.11ac khoảng bốn mươi phần trăm, đưa tốc độ tối đa lên 600 Mbps. Tốc độ trung bình trên mạng đông thiết bị tăng khoảng bốn lần. Chip gửi dữ liệu tới thiết bị được chỉ định và mở rộng vùng phủ. Cuối cùng, chip tiết kiệm điện hơn cho thiết bị đầu cuối.
Bản tin cũng dẫn ý kiến thận trọng của hiệp hội Wi-Fi Alliance: chuẩn mới phải tới năm 2019 mới dùng rộng rãi, vì việc cấp chứng nhận cho sản phẩm tương thích mất khoảng một năm kể từ khi chuẩn được công bố. Và ngay cả khi có chứng nhận, người dùng vẫn phải thay bộ phát cùng thiết bị đầu cuối mới hưởng được tốc độ mới.
Những con số trong bản tin và nghĩa thật của chúng
| Điều bản tin nêu | Cơ chế kỹ thuật đứng sau |
|---|---|
| Nhanh hơn khoảng 40 %, tối đa 600 Mbps | Cách điều chế dày hơn trên cùng độ rộng kênh; con số áp dụng cho một luồng dữ liệu trong điều kiện lý tưởng |
| Mạng đông thiết bị nhanh hơn khoảng 4 lần | Chia một khung truyền cho nhiều thiết bị cùng lúc thay vì cho từng thiết bị lần lượt, nên thời gian chờ giảm mạnh khi có nhiều máy |
| Gửi dữ liệu tới thiết bị được chỉ định | Kỹ thuật hướng chùm sóng và truyền tới nhiều người dùng cùng lúc, thay cho phát quảng bá đều ra mọi hướng |
| Tiết kiệm điện cho thiết bị đầu cuối | Cơ chế hẹn giờ thức dậy, cho phép thiết bị ngủ và chỉ tỉnh đúng lúc bộ phát định gửi dữ liệu |
Điểm cần đọc kỹ là chỗ khác nhau giữa hai con số đầu. Bốn mươi phần trăm là mức tăng cho một thiết bị đứng riêng. Bốn lần là mức tăng cho một mạng đông. Trong nhà máy hay nhà kho, con số thứ hai mới đáng quan tâm, vì vấn đề ở đó hiếm khi là một máy chạy chậm mà thường là ba chục thiết bị tranh nhau một điểm phát.
Chuyện đã xảy ra sau đó: 802.11ax trở thành Wi-Fi 6
Dự đoán thận trọng trong bản tin đã đúng. Chương trình chứng nhận cho chuẩn này được công bố năm 2019, đúng như mốc mà hiệp hội Wi-Fi Alliance nêu. Điều bản tin chưa biết là tên gọi: cuối năm 2018, hiệp hội đổi cách gọi sang số thế hệ, và 802.11ax trở thành Wi-Fi 6. Người đọc bản tin năm 2018 đi tìm sản phẩm mang tên 802.11ax sẽ không thấy, vì tên trên hộp sản phẩm đã khác.
Sau đó dải tần được mở rộng thêm ở băng 6 GHz với tên gọi Wi-Fi 6E, rồi thế hệ tiếp theo là 802.11be, tức Wi-Fi 7, được chứng nhận từ năm 2024. Nghĩa là tính tới nay, chuẩn được coi là mới trong bản tin đã cách thế hệ hiện hành hai bậc.
Câu cuối của bản tin cũng đúng và đúng hơn người viết nghĩ: muốn hưởng chuẩn mới thì phải thay cả bộ phát lẫn thiết bị đầu cuối. Chính điều kiện đó quyết định tốc độ lan toả của mọi chuẩn không dây, và trong nhà xưởng thì nó còn nặng hơn nhiều.
Vì sao nhà xưởng luôn đi sau chuẩn tiêu dùng vài năm
Có bốn lý do, và không lý do nào liên quan tới việc thiết bị công nghiệp kém hiện đại.
- Vòng đời thiết bị dài. Một tủ điều khiển lắp năm nay thường chạy bảy tới mười năm. Thay bộ phát không dây giữa chừng nghĩa là dừng dây chuyền, nên phải có lý do đủ mạnh.
- Băng thông không phải nút thắt. Một mô-đun vào ra gửi vài chục byte mỗi chu kỳ. Với lưu lượng đó, chuẩn 802.11b/g/n đã dư, và tốc độ 600 Mbps không cải thiện gì.
- Cái cần là độ tin cậy, không phải tốc độ đỉnh. Trong xưởng có động cơ, biến tần và máy hàn, nhiễu điện từ mạnh và thay đổi theo ca sản xuất. Thứ quyết định là vùng phủ ổn định và khả năng chuyển vùng khi xe nâng chạy qua, chứ không phải con số trên nhãn.
- Kiểm tra tương thích tốn thời gian. Thiết bị mới phải chạy chung với phần điều khiển đang có, và việc thử nghiệm này thường mất vài tháng trước khi được duyệt.
Chọn thiết bị mạng không dây cho nhà xưởng
Nguyên tắc chia việc rất rõ. Vòng điều khiển đóng cắt theo chu kỳ cố định thì đi cáp. Thu thập số liệu, giám sát và thiết bị di chuyển thì dùng không dây. Bảng dưới là ba vị trí thường gặp.
| Vị trí | Thiết bị | Đặc điểm theo tài liệu hãng |
|---|---|---|
| Điểm đo lẻ không kéo được cáp mạng | WISE-4012E | Mô-đun vào ra không dây 2,4 GHz theo IEEE 802.11b/g/n, 2 kênh vào 0~10 V, 2 kênh vào số và 2 ngõ ra rơ le, hỗ trợ Modbus TCP cùng dịch vụ web, chạy được chế độ máy khách hoặc máy chủ nên truy cập trực tiếp không cần bộ phát, ghi nhật ký kèm nhãn thời gian |
| Cấp nguồn và đường mạng cho các điểm phát trên trần xưởng | EKI-2528PAI | Switch 8 cổng Fast Ethernet với 4 cổng cấp nguồn qua mạng, nguồn vào kép 24 hoặc 48 VDC kèm rơ le báo mất nguồn, vỏ kim loại IP30 gắn thanh ray hoặc gắn tường, dải nhiệt làm việc -40 đến 75 độ C |
| Tuyến trục nối khu sản xuất về phòng điều khiển | EKI-2526S | 4 cổng Ethernet RJ45 và 2 cổng quang một chế độ đầu SC, chống bão quảng bá, nguồn dự phòng 12 ~ 48 VDC, gắn thanh ray hoặc gắn tường |
Khi cần một bộ phát không dây riêng cho khu vực, hai bài chi tiết theo model có sẵn: bộ định tuyến Wi-Fi công nghiệp EPR-210 cho điểm phát 2,4 GHz gắn tủ, và WISE-3240 chạy nền OpenWRT khi cần tự cài phần mềm lên thiết bị. Cách chia lớp mạng trong một nhà máy nằm ở bài mạng máy tính công nghiệp. Phần nền về máy tính nhúng làm cổng thu thập có tại chuyên mục máy tính nhúng Advantech trên IPC247. Khi cần chọn máy có khe cắm mô-đun không dây, dùng công cụ chọn máy theo nhu cầu.
Câu hỏi thường gặp về chip Wi-Fi 802.11ax
Bản tin năm 2018 nói chip Wi-Fi 802.11ax nhanh hơn bao nhiêu?
Bản tin nêu tốc độ kết nối cao hơn khoảng bốn mươi phần trăm so với chuẩn 802.11ac, đưa tốc độ tối đa lên 600 Mbps, và cho biết tốc độ trung bình trên mạng đông thiết bị tăng khoảng bốn lần. Đó là các con số lý thuyết của chuẩn, không phải tốc độ đo được trong nhà xưởng.
Dự đoán về thời điểm phổ biến có đúng không?
Phần dự đoán thận trọng thì đúng. Bản tin dẫn lời hiệp hội Wi-Fi Alliance rằng chuẩn mới phải tới năm 2019 mới dùng rộng rãi vì việc cấp chứng nhận mất khoảng một năm. Chương trình chứng nhận cho chuẩn này thực sự được công bố vào năm 2019, dưới tên gọi Wi-Fi 6.
Vì sao chuẩn 802.11ax về sau được gọi là Wi-Fi 6?
Vì cuối năm 2018, hiệp hội Wi-Fi Alliance đặt lại cách gọi theo số thế hệ cho dễ nhớ: 802.11n thành Wi-Fi 4, 802.11ac thành Wi-Fi 5 và 802.11ax thành Wi-Fi 6. Bản tin đầu năm 2018 ra trước mốc đó nên chỉ dùng tên kỹ thuật.
Vì sao thiết bị công nghiệp thường chậm theo chuẩn Wi-Fi mới?
Vì vòng đời thiết bị trong nhà máy dài, thường bảy tới mười năm, và mọi thay đổi đều phải kiểm tra lại cùng hệ điều khiển đang chạy. Thiết bị vào ra không dây cũng không cần băng thông lớn: một mô-đun gửi vài chục byte mỗi chu kỳ thì chuẩn 802.11b/g/n đã đủ.
Có nên dùng Wi-Fi cho tín hiệu điều khiển thời gian thực không?
Không nên. Sóng không dây dùng chung môi trường truyền nên độ trễ dao động theo số thiết bị và theo nhiễu tại chỗ. Hãy dành Wi-Fi cho việc thu thập số liệu, giám sát và thiết bị di chuyển; còn vòng điều khiển đóng cắt theo chu kỳ cố định thì đi cáp và dùng switch công nghiệp.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
