Explorando el Potencial del Wi-Fi en Entornos Industriales: Un Análisis Comparativo del Rendimiento de los Estándares IEEE 802.11
Autores: Bartolín-Arnau, Luis M.; Orozco-Santos, Federico; Sempere-Payá, Víctor; Silvestre-Blanes, Javier; Albero-Albero, Teresa; Llacer-Garcia, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Explorando el Potencial del Wi-Fi en Entornos Industriales: Un Análisis Comparativo del Rendimiento de los Estándares IEEE 802.11
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Telecomunicaciones
Palabras clave
Industria 4.0
Digitalización
Redes inalámbricas
Wi-Fi
Rendimiento
Aplicaciones industriales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La llegada de la Industria 4.0 trajo consigo la digitalización y la integración de tecnologías avanzadas en los procesos industriales, con las redes inalámbricas emergiendo como un habilitador clave en la interconexión de dispositivos inteligentes, sistemas ciberfísicos y plataformas de análisis de datos. Con el desarrollo de la Industria 5.0 y su énfasis en la colaboración humano-máquina, el Wi-Fi se ha posicionado como una alternativa viable para la conectividad inalámbrica industrial, apoyando la comunicación fluida entre robots, sistemas de automatización y operadores humanos. Sin embargo, su adopción en aplicaciones críticas sigue siendo limitada debido a preocupaciones persistentes sobre la latencia, la fiabilidad y la interferencia en entornos de espectro compartido. Este estudio evalúa el rendimiento práctico de los estándares de Wi-Fi desde 802.11n (Wi-Fi 4) hasta 802.11be (Wi-Fi 7) en tres entornos representativos: residencial, laboratorio e industrial. Se probaron seis configuraciones bajo condiciones consistentes, cubriendo varias bandas de frecuencia, anchos de canal y tipos de tráfico. Los resultados demuestran que el Wi-Fi 6/6E ofrece el mejor rendimiento general, particularmente en escenarios de 6 GHz con baja interferencia. El Wi-Fi 5 funciona bien en configuraciones de rango medio, pero es más sensible a la congestión, mientras que el Wi-Fi 4 consistentemente tiene un rendimiento inferior. El hardware temprano de Wi-Fi 7 aún no supera consistentemente al Wi-Fi 6/6E, reflejando su desarrollo continuo. A pesar de estas variaciones, la progresión observada a través de las generaciones demuestra claramente ganancias incrementales en la estabilidad del rendimiento y el control de la latencia. Si bien estas mejoras ya proporcionan beneficios tangibles para muchos escenarios de comunicación industrial, se espera que el salto más significativo en la aplicabilidad industrial provenga de la implementación efectiva de mecanismos de alta eficiencia. Estos incluyen OFDMA, TWT, acceso programado de enlace ascendente y características mejoradas de QoS. Estas capacidades, ya integradas en los estándares de Wi-Fi 6 y 7, representan la base necesaria para ir más allá de la conectividad convencional de mejor esfuerzo y hacia el apoyo de aplicaciones industriales críticas y sensibles a la latencia.
Descripción
La llegada de la Industria 4.0 trajo consigo la digitalización y la integración de tecnologías avanzadas en los procesos industriales, con las redes inalámbricas emergiendo como un habilitador clave en la interconexión de dispositivos inteligentes, sistemas ciberfísicos y plataformas de análisis de datos. Con el desarrollo de la Industria 5.0 y su énfasis en la colaboración humano-máquina, el Wi-Fi se ha posicionado como una alternativa viable para la conectividad inalámbrica industrial, apoyando la comunicación fluida entre robots, sistemas de automatización y operadores humanos. Sin embargo, su adopción en aplicaciones críticas sigue siendo limitada debido a preocupaciones persistentes sobre la latencia, la fiabilidad y la interferencia en entornos de espectro compartido. Este estudio evalúa el rendimiento práctico de los estándares de Wi-Fi desde 802.11n (Wi-Fi 4) hasta 802.11be (Wi-Fi 7) en tres entornos representativos: residencial, laboratorio e industrial. Se probaron seis configuraciones bajo condiciones consistentes, cubriendo varias bandas de frecuencia, anchos de canal y tipos de tráfico. Los resultados demuestran que el Wi-Fi 6/6E ofrece el mejor rendimiento general, particularmente en escenarios de 6 GHz con baja interferencia. El Wi-Fi 5 funciona bien en configuraciones de rango medio, pero es más sensible a la congestión, mientras que el Wi-Fi 4 consistentemente tiene un rendimiento inferior. El hardware temprano de Wi-Fi 7 aún no supera consistentemente al Wi-Fi 6/6E, reflejando su desarrollo continuo. A pesar de estas variaciones, la progresión observada a través de las generaciones demuestra claramente ganancias incrementales en la estabilidad del rendimiento y el control de la latencia. Si bien estas mejoras ya proporcionan beneficios tangibles para muchos escenarios de comunicación industrial, se espera que el salto más significativo en la aplicabilidad industrial provenga de la implementación efectiva de mecanismos de alta eficiencia. Estos incluyen OFDMA, TWT, acceso programado de enlace ascendente y características mejoradas de QoS. Estas capacidades, ya integradas en los estándares de Wi-Fi 6 y 7, representan la base necesaria para ir más allá de la conectividad convencional de mejor esfuerzo y hacia el apoyo de aplicaciones industriales críticas y sensibles a la latencia.