WiFi 6 – die ultimative IoT-Lösung?

Laut Statista wird sich die Zahl der Internet-of-Things-Geräte (IoT) weltweit von 9,7 Milliarden im Jahr 2020 auf mehr als 29 Milliarden im Jahr 2030 fast verdreifachen. Unternehmen in allen Märkten, insbesondere in der Automobil-, Logistik- und IT-Branche, investieren in IoT-Lösungen, da sie messbare Vorteile bringen. Aber was treibt die IoT-Innovation voran und ermöglicht es, einen echten Mehrwert zu schaffen?

Was ist das Besondere an WiFi 6 für IoT?

WiFi ist nicht das WLAN-Protokoll erster Wahl, wenn man an energiesparende und eingebettete Geräte denkt – man assoziiert es eher mit Endgeräten mit hohem Durchsatz wie Smartphones oder Fernsehern. Das könnte sich jedoch in naher Zukunft ändern, da Hersteller Chips auf den Markt bringen, in denen die Energiesparfunktionen von WiFi 6 aktiviert sind.

Seit der Einführung von WiFi wurden bereits 39 Milliarden Geräte ausgeliefert, und es wird erwartet, dass allein im Jahr 2022 mehr als 4,4 Milliarden WiFi-Geräte ausgeliefert werden. Mehr als 50 Prozent davon werden WiFi 6-Produkte sein, und es wird erwartet, dass der Anteil von WiFi 6-Geräten in den kommenden Jahren weiter steigen wird.

Welche neuen Funktionen von WiFi 6 sind für die IoT-Welt am wichtigsten?

Geringerer Energieverbrauch

Target Wake Time (TWT) ist eine Funktion, die ursprünglich in WiFi HaLow (802.11.ah) eingeführt und dann in WiFi 6 übernommen wurde. Ohne zu sehr in die technischen Details zu gehen, ermöglicht TWT den WiFi-Clients, lange Aktivitätszeiten zu vermeiden (die viel Strom verbrauchen und somit die Akkulaufzeit verringern), indem die Zeitfenster der aktiven Zeit für jeden Client geplant werden. Mit einfachen Worten: TWT verhindert Kollisionen und Chaos; jedes Endgerät hat sein eigenes Zeitfenster, in dem nur dieses mit dem Zugangspunkt kommuniziert; das WLAN läuft sauberer; die Effizienz steigt.

Geringere Kollisionsrate

Basic Service Set Coloring ist eine weitere Funktion, die von WiFi HaLow übernommen wurde. Basic Service Set (BSS) ist ein Verbund von Geräten und einem Zugangspunkt in einem Netzwerk. Beim WLAN stehen jedoch nur begrenzte Kanäle zur Verfügung, so dass es vorkommen kann, dass mehrere Zugangspunkte auf demselben Kanal kommunizieren und sich somit überschneiden. Befindet sich ein Nutzer an der Grenze zwischen einem BSS und einem anderen, verursacht jede Kommunikation eines beliebigen Geräts in beiden Diensten enorme Störungen und Rauschen auf dem Kanal. In dichten Umgebungen wie Siedlungsgebieten ist dies ein ernsthaftes Problem. Die BSS-Einfärbung ist lediglich ein Feld in der Frame-Präambel, das einem BSS eine Farbinformation hinzufügt, die es den Endgeräten (im Falle von Rauschen auf ihrem Kanal) zu erkennen ermöglicht, ob der laufende Verkehr innerhalb ihres oder eines anderen BSS stattfindet, das auf demselben Funkkanal arbeitet. Welchen Nutzen haben solche Informationen, wenn sie noch auf demselben Kanal arbeiten? Kurz gesagt: WLAN verwendet ein CSMA/CD-Protokoll zur Behandlung von Kollisionen und einige vordefinierte Schwellenwerte für die Signalstärke entscheiden, ob der Funkkanal belegt ist oder nicht. Wenn ein Gerät Informationen über die “Farbe” des FVS hat, kann es diese Schwellenwerte verändern und muss nicht ewig warten, bis ein anderes FVS in Reichweite sendet. Dies kann eine enorme Verbesserung darstellen, insbesondere wenn man sich vorstellt, dass die meisten Router die Funkkanäle 1, 6 oder 11 verwenden. Und wie ist das bei Ihnen? Wann haben Sie das letzte Mal den Funkkanal Ihres Routers geändert?

Geringere Latenzzeit

Die letzte Verbesserung, die für das Internet der Dinge von Bedeutung ist, ist der orthogonale Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (OFDMA). Bislang wurde die Funktion OFDMA in LTE-Netzen nur für Downlink-Übertragungen eingesetzt. In WiFi 6 wird es sowohl für Uplink- als auch für Downlink-Übertragungen verwendet. Wie funktioniert das? Bei den älteren WiFi-Versionen nutzt der Anwender für die Kommunikation das gesamte Frequenzspektrum des Kanals, da er mehrere Subcarrier verwendet. Bei WiFi 6 wird nur ein Teil des Spektrums für ein einzelnes Gerät zur Kommunikation benötigt. Auf diese Weise können viele Überlastungen und Kollisionen vermieden werden und folglich ist die Wartezeit geringer. Dies ist entscheidend für zeitkritische Anwendungsfälle als Verbesserung vor allem für dichtere Umgebungen wichtig.

Erhöhte Sicherheit

Die Sicherheit im IoT wurde lange Zeit vernachlässigt, wahrscheinlich weil der Markt so schnell wuchs und es wichtiger war, ein funktionierendes Gerät zu haben als ein sicheres. Jetzt ist jedoch allen klar, dass IoT-Geräte genauso gesichert sein müssen wie der Rest der digitalen Infrastruktur, da sie sonst ein leichter Einstiegspunkt für Angreifer sind. Mit WiFi 6 wird das lang erwartete WPA3 eingeführt, welches das anfällige, 12 Jahre alte WPA2 ablöst. Dabei handelt es sich um ein umfassendes Sicherheits-Upgrade, das die Kryptografie verbessert, Brute-Force-Angriffe blockiert und viele Schwachstellen beseitigt.

Fazit

WiFi 6 schafft eine neue Qualität für IoT-Geräte. Es bietet verbesserte Sicherheit, längere Akkulaufzeit, höheren Durchsatz und geringere Latenzzeiten. Am meisten profitieren Siedlungsgebiete, in denen Leistungseinbußen und eine schlechte Dienstqualität zu beobachten sind, von der Anwendung von WiFi 6-Lösungen. Allerdings ist es nicht für jeden Anwendungsfall perfekt – es gibt immer noch Fälle, in denen Thread (mit Mesh- statt Sterntopologie) besser geeignet wäre. Die Beliebtheit des WiFi-Protokolls nimmt jedoch im Vergleich zu anderen Protokollen zu und in naher Zukunft wird sich zeigen, ob es sich auch in der IoT-Welt durchsetzt. Die Zahlen lassen keinen Zweifel – zwischen 2016 und 2021 hat sich die Zahl der WLAN-Geräte weltweit fast verdreifacht und erreicht etwa 23 Milliarden. Zum Vergleich: Die Zahl der BLE-Geräte stieg zwischen 2013 und 2020 von 1,7 Millionen auf knapp über 8 Millionen. Das ist wirklich eine andere Dimension.

WiFi 6 ist nur eine von vielen wichtigen IoT-Innovationen, die Unternehmen einsetzen, um sich Vorteile gegenüber ihrer Konkurrenz zu verschaffen und ihre Märkte neu zu gestalten. Für die Entwicklung fortschrittlicher WLAN-Geräte und -Lösungen wenden sich Unternehmen an zuverlässige Softwarepartner wie Software Mind.