Wi-Fi jest wszędzie! W tym stwierdzeniu nie ma przesady, bowiem na świecie pracuje obecnie więcej urządzeń Wi-Fi, niż wynosi populacja Ziemi, a ponad połowa ruchu internetowego przechodzi właśnie przez sieci Wi-Fi. Nie doszłoby do tego, gdyby z użytkowaniem tytułowego standardu nie wiązały się liczne korzyści. W artykule, który jest skrótem dużego opracowania poświęconego Wi-Fi oraz IoT (kliknij tutaj), omawiamy zagadnienia związane z grupą standardów 802.11 oraz zastosowania powiązanych z nimi urządzeń. W szczególności pokazujemy możliwości wykorzystania tych ostatnich w systemach IoT (Internet of Things).

────── Artykuł firmowy ──────

Dlaczego Wi-Fi w systemach Internetu Rzeczy?

Czy Wi-Fi można używać w aplikacjach IoT? Obsługa Wi-Fi może zostać zaimplementowana w urządzeniach wykorzystywanych w przemyśle, transporcie, systemach miejskich i innych aplikacjach IoT, a nie tylko w sieciach domowych. Oferowane obecnie moduły to m.in.:

  • Niskie koszty (w porównaniu do sytuacji sprzed lat);
  • Niski pobór mocy (tak! – tańsze i bardziej energooszczędne rozwiązania bazują np. na 802.11n oraz 802.11ac i wykorzystują pojedyncze strumienie danych);
  • Niewielkie wymiary;
  • Krótki czas nawiązywania połączeń;
  • Duża skalowalność.

Do powyższego tego dochodzi: komunikacja bazująca na protokole IP, bezpieczeństwo, łatwość zapewnienia spójności sieci i inne cechy sprzyjające użyciu Wi-Fi w rozwiązaniach Internet of Things.

Różne standardy Wi-Fi

Protokół 802.11 bazuje na modelu OSI, w przypadku którego określono dwie oddzielne warstwy: kontroli łącza na poziomie logicznym LLC oraz dostępu do medium – obie w warstwie łącza danych. O ile dzisiaj stosowanych wiele standardów sieci Wi-Fi, o tyle te nowo-powstające sprawiają, że Wi-Fi staje się świetnym medium komunikacyjnym dla szerokiej grupy produktów IoT. Przykładowo ponad rok temu Wi-Fi Alliance ogłosiło nowszą wersję standardu: 802.11ah, czyli Wi-Fi HaLow. Jest to rozwiązanie dalekiego zasięgu i małej mocy, przeznaczone do użycia w aplikacjach inteligentnych domów, łączących się ze sobą pojazdów, cyfrowych systemów monitorowania stanu zdrowia, w przemyśle, handlu detalicznym, rolnictwie i inteligentnych miastach. Na tej stronie przeczytać można więcej o popularnych standardach (szczególnie tych do zastosowań IoT).

Wymagania w zakresie oszczędności energii i zasięgu zależnie od aplikacji

Wi-Fi a aplikacje IoT

Wi-Fi powstało by zapewnić urządzeniom mobilnym, takim jak laptopy, telefony i tablety, łatwy sposób na łączenie się z Internetem. Jednakże wszystkie te urządzenia zawierają wyświetlacz i klawiaturę. To dzięki nim proces nawiązywania pierwszego połączenia i zapewniania bezpieczeństwa był prosty. Tymczasem w przypadku urządzeń IoT, takich jak sensory, sprawa nie jest taka prosta. Nie mają one ani wyświetlacza ani klawiatury. Jednym z rozwiązań jest skorzystanie z Wi-Fi Protected Setup (WPS) – jedynym obecnie dostępnym standardem podłączania urządzeń nieposiadających wyświetlacza do sieci Wi-Fi (więcej w artykule).

Wymagania w zakresie przepustowości i zasięgu w zależności od aplikacji

Jak zbudować system z Wi-Fi?

Aby stworzyć sieć Wi-Fi konieczne jest użycie określonych komponentów sprzętowych, niezależnie czy podłączane mają być laptopy, telefony komórkowe, czy sensory IoT. Podzespoły te można podzielić na dwie kategorie: adaptery Wi-Fi pozwalające urządzeniom na łączenie się z siecią oraz punkty dostępowe, które pośredniczą w komunikacji pomiędzy Wi-Fi a Internetem.

  • Bezprzewodowe adaptery sieciowe – dziś obsługę bezprzewodowego interfejsu sieciowego można już zintegrować w ramach mikrokontrolera; wielu producentów dostarcza też oddzielne układy do montażu lub nawet moduły USB, które najłatwiej łatwo jest podłączyć do urządzenia;
  • Punkty dostępowe – służą do przenoszenia ruchu z sieci Wi-Fi o względnie krótkim zasięgu na większe. Za łącza długodystansowe może posłużyć Ethernet przewodowy, sieci komórkowe albo inne standardy bezprzewodowe, takie jak np. LoRaWAN. Punkty dostępowe mogą pełnić rolę modemów, routerów lub bramek.

Dalsze informacje oraz opisy przykładowe podzespołów do sieci Wi-Fi znaleźć można w cytowanym artykule.

Artykuły opublikowane w ramach cyklu IoT Hub

IoT Hub: Technologie Internetu Rzeczy

Wi-Fi w systemach Internetu Rzeczy

Bluetooth LE i jego wykorzystanie w IoT

ZigBee – otwarty standard sieci mesh

LoRaWAN i SigFox – dwa standardy sieci IoT

Iot Hub: Bezprzewodowe sieci czujnikowe i zasilanie systemów IoT

Internet Rzeczy… bez Internetu, czyli o cyberbezpieczeństwie systemów IoT