Čo je 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Každý by mal byť oboznámený s 5G, čo je evolúcia 4G a naša najnovšia technológia mobilnej komunikácie.

Pokiaľ ide o lokálnu sieť (LAN), mali by ste byť s ňou lepšie oboznámení. Jej celý názov je lokálna sieť alebo LAN. Naša domáca sieť, ako aj sieť v kancelárii, je v podstate LAN. V prípade bezdrôtového Wi-Fi ide o bezdrôtovú lokálnu sieť (WLAN).

Prečo teda hovorím, že 5G LAN je zaujímavá?

5G je široká mobilná sieť, zatiaľ čo LAN je dátová sieť s malým dosahom. Zdá sa, že tieto dve technológie spolu nesúvisia.

Inými slovami, 5G a LAN sú dve slová, ktoré každý pozná samostatne. Ale spolu je to trochu mätúce. Nie je to tak?

5G LAN, čo to presne je?

V skutočnosti, 5G LAN, zjednodušene povedané, znamená použitie technológie 5G na „zoskupovanie“ a „budovanie“ terminálov za účelom vytvorenia siete LAN.

Každý má 5G telefón. Všimli ste si, že keď používate 5G telefóny, váš telefón nedokáže vyhľadať vašich priateľov, aj keď sú v tesnej blízkosti (ani tvárou v tvár)? Môžete spolu komunikovať, pretože dáta prúdia až na servery vášho operátora alebo poskytovateľa internetových služieb.

V prípade základňových staníc sú všetky mobilné terminály od seba „izolované“. Je to z bezpečnostných dôvodov, telefóny používajú vlastné kanály a navzájom sa nerušia.

LAN na druhej strane spája terminály (mobilné telefóny, počítače atď.) v určitej oblasti a vytvára tak „skupinu“. To nielen uľahčuje prenos údajov medzi sebou, ale tiež šetrí priestor na extranet.

V lokálnej sieti LAN sa terminály môžu navzájom lokalizovať na základe svojich MAC adries a nájsť sa (komunikácia vrstvy 2). Pre prístup k externej sieti je potrebný router, ktorý prostredníctvom IP adresy umožňuje smerovanie do a von (komunikácia vrstvy 3).

Ako všetci vieme, „4G zmení naše životy a 5G zmení našu spoločnosť“. Ako v súčasnosti najrozšírenejšia technológia mobilnej komunikácie, 5G nesie v sebe poslanie „internetu všetkého a digitálnej transformácie stoviek liniek a tisícov priemyselných odvetví“, ktoré musí pomôcť používateľom vo vertikálnych odvetviach pripojiť sa.

5G preto nedokáže len pripojiť každý terminál ku cloudu, ale aj zabezpečiť „blízke spojenie“ medzi terminálmi.

Preto v štandarde 3GPP R16 zaviedla 5G LAN túto novú funkciu.

Princípy a charakteristiky 5G LAN

V 5G sieti môžu administrátori upravovať údaje v databáze používateľov (prvky siete UDM), podpísať zmluvu o poskytovaní služieb so zadaným číslom UE a potom ich rozdeliť do rovnakých alebo rôznych skupín virtuálnych sietí (VN).

Databáza používateľov poskytuje informácie o skupinách VN s číslami terminálov a pravidlách prístupu pre prvky riadiacej siete (SMF, AMF, PCF atď.) jadrovej siete 5G (5GC). Riadiaci NE kombinuje tieto informácie a pravidlá politík do rôznych lokálnych sietí (LAN). Ide o 5G lokálnu sieť (LAN).

5G LAN podporuje komunikáciu na vrstve 2 (rovnaký segment siete, priamy prístup k sebe navzájom), ako aj komunikáciu na vrstve 3 (medzi segmentmi siete pomocou smerovania). 5G LAN podporuje unicast, multicast a broadcast. Stručne povedané, režim vzájomného prístupu je veľmi flexibilný a sieť je veľmi jednoduchá.

Z hľadiska rozsahu pôsobnosti 5G LAN podporuje komunikáciu medzi rovnakým UPF (prvkom mediálnej siete 5G core network) a rôznymi UPF. To sa rovná prekonaniu limitu fyzickej vzdialenosti medzi terminálmi (dokážu komunikovať aj Peking a Šanghaj).

Najmä siete 5G LAN sa môžu pripojiť k existujúcim dátovým sieťam používateľov za účelom plug and play a vzájomného prístupu.

Aplikačné scenáre a výhody 5G LAN

5G LAN umožňuje zoskupovanie a prepojenie medzi určenými 5G terminálmi, čo výrazne uľahčuje budovanie mobilnejšej LAN siete pre podniky. Mnohí čitatelia sa určite pýtajú, či nie je mobilita možná už s existujúcou technológiou Wi-Fi? Prečo je potrebná 5G LAN?

Neboj sa, poďme ďalej.

Lokálne siete, ktoré umožňuje 5G LAN, môžu pomôcť podnikom, školám, vládam a rodinám lepšie komunikovať s terminálmi v regióne. Možno ich použiť v kancelárskej sieti, ale ich väčšia hodnota spočíva v transformácii výrobného prostredia parku a transformácii základnej siete výrobných podnikov, ako je priemyselná výroba, prístavné terminály a energetické bane.

V súčasnosti propagujeme priemyselný internet. Veríme, že 5G môže umožniť digitalizáciu priemyselných scén, pretože 5G je vynikajúca bezdrôtová komunikačná technológia s veľkou šírkou pásma a nízkym oneskorením, ktorá dokáže realizovať bezdrôtové prepojenie rôznych výrobných faktorov v priemyselných scénach.

Vezmime si napríklad priemyselnú výrobu. V minulosti sa na lepšiu automatizáciu a riadenie zariadení používala technológia „priemyselných zberníc“. Existuje mnoho typov tejto technológie, ktoré možno opísať ako „všadeprítomné“.

Neskôr, s nástupom ethernetových a IP technológií, sa v odvetví vytvoril konsenzus a spolu s vývojom ethernetu existuje „priemyselný ethernet“. Dnes je bez ohľadu na to, kto používa priemyselný prepojovací protokol, v podstate založený na ethernete.

Neskôr priemyselné spoločnosti zistili, že káblové pripojenia príliš obmedzujú mobilitu – na zadnej strane zariadenia bol vždy „opletenie“, ktoré bránilo voľnému pohybu.

Navyše, nasadenie káblového pripojenia je náročnejšie, doba výstavby je dlhá a náklady vysoké. Ak sa vyskytne problém so zariadením alebo káblom, výmena je tiež veľmi pomalá. Preto priemysel začal uvažovať o zavedení bezdrôtovej komunikačnej technológie.

V dôsledku toho vstúpili Wi-Fi, Bluetooth a ďalšie technológie do priemyselnej oblasti.

Takže, aby som sa vrátil k predchádzajúcej otázke, prečo 5G LAN, keď existuje Wi-Fi?

Tu je dôvod:

1. Výkon sietí Wi-Fi (najmä Wi-Fi 4 a Wi-Fi 5) nie je taký dobrý ako 5G.

Z hľadiska prenosovej rýchlosti a oneskorenia dokáže 5G lepšie splniť potreby priemyselných robotov (riadenie manipulátorov), inteligentnej kontroly kvality (vysokorýchlostné rozpoznávanie obrazu), AGV (bezpilotných logistických vozidiel) a ďalších scenárov.

Pokiaľ ide o pokrytie, 5G má väčšiu oblasť pokrytia ako Wi-Fi a dokáže lepšie pokryť kampus. Schopnosť 5G prepínať medzi bunkami je tiež silnejšia ako Wi-Fi, čo používateľom prinesie lepší sieťový zážitok.

2. Náklady na údržbu Wi-Fi siete sú vysoké.

Na vybudovanie Wi-Fi siete v parku si podniky musia zapojiť a kúpiť si vlastné vybavenie. Zariadenia sa odpisujú, poškodzujú a vymieňajú, ale aj ich údržbu vykonáva špeciálny personál. Existuje množstvo Wi-Fi zariadení a ich konfigurácia je problematická.

5G je iné. Budujú a udržiavajú ho operátori a prenajímajú si ho podniky (Wi-Fi verzus 5G je trochu ako postaviť si vlastnú izbu verzus cloud computing).

Celkovo bude 5G nákladovo efektívnejšie.

3. 5G LAN má výkonnejšie funkcie.

Zoskupovanie VN v sieti 5G LAN bolo spomenuté už skôr. Okrem izolácie komunikácie je dôležitejšou funkciou zoskupovania dosiahnutie diferenciácie QoS (úroveň služieb) rôznych sietí.

Napríklad podnik má kancelársku sieť, sieť IT systému a sieť OT.

OT je skratka pre Operational Technology (operačné technológie). Je to sieť, ktorá spája priemyselné prostredie a zariadenia, ako sú sústruhy, robotické ramená, senzory, prístrojové vybavenie, AGV (automatické riadené vozidlá), monitorovacie systémy, MES, PLCS atď.

Rôzne siete majú rôzne požiadavky na výkon. Niektoré vyžadujú nízku latenciu, iné vysokú šírku pásma a niektoré majú menšie požiadavky.

5G LAN môže definovať rôzny výkon siete na základe rôznych skupín virtuálnych sietí. Niektoré podniky to nazývajú „mikro segment“.

4. 5G LAN sa ľahšie spravuje a je bezpečnejšia.

Ako už bolo spomenuté, údaje o podpise používateľov je možné v sieťach 5G UDM rôznych operátorov upraviť tak, aby sa používatelia zoskupili do skupín VN. Musíme teda vždy, keď potrebujeme zmeniť informácie o skupine terminálu (pripojiť sa, odstrániť, zmeniť), kontaktovať zákaznícky servis operátora?

Samozrejme, že nie.

V sieťach 5G môžu operátori sprístupniť povolenie na úpravu správcom podnikových sietí prostredníctvom vývoja rozhraní, čo umožňuje samoobslužnú úpravu.

Podniky si samozrejme môžu nastaviť aj vlastné pravidlá pre súkromné ​​siete podľa svojich potrieb.

Pri nadväzovaní dátových pripojení môžu podniky nastaviť mechanizmy autorizácie a autentifikácie na prísnu správu skupín VN. Toto zabezpečenie je oveľa silnejšie a pohodlnejšie ako Wi-Fi.

Prípadová štúdia 5G LAN

Pozrime sa na výhody 5G LAN na konkrétnom príklade siete.

V prvom rade, výrobný podnik, ktorý má vlastnú dielňu, výrobnú linku (alebo sústruh), potrebuje prepojiť PLC a riadiacu stranu PLC prostredníctvom siete.

Každá montážna linka má veľa zariadení, ktoré sú tiež nezávislé. Ideálne je nainštalovať 5G moduly na každé zariadenie na montážnej linke. Zdá sa však, že v tejto fáze to bude trochu drahé.

Zavedenie 5G priemyselnej brány alebo 5G CPE môže zlepšiť nákladovú efektívnosť. Vhodné pre káblové pripojenie, pripojené k káblovému portu (ethernetový port alebo port PLC). Vhodné pre bezdrôtové pripojenie, pripojené k 5G alebo Wi-Fi.

Ak 5G nepodporuje 5G LAN (pred R16), je tiež možné realizovať spojenie medzi PLC a PLC kontrolérom. Celá 5G sieť je však protokolom vrstvy 3, ktorý sa spolieha na IP adresovanie a adresa terminálu je tiež IP adresa, ktorá nepodporuje presmerovanie údajov vrstvy 2. Na realizáciu komunikácie medzi koncovými bodmi je potrebné na obe strany pridať AR (prístupový smerovač), aby sa vytvoril tunel, zapuzdril priemyselný protokol vrstvy 2 v tuneli a priviedol ho k peer koncu.

Táto metóda nielen zvyšuje zložitosť, ale aj náklady (náklady na obstaranie AR routera, pracovná sila a čas potrebné na konfiguráciu AR routera). Ak si predstavíte dielňu s tisíckami liniek, náklady by boli ohromujúce.

Po zavedení 5G LAN podporuje sieť 5G priamy prenos protokolu Layer 2, takže AR routery už nie sú potrebné. Zároveň sieť 5G dokáže poskytovať trasy pre terminály bez IP adries a UPF dokáže rozpoznávať MAC adresy terminálov. Celá sieť sa stáva minimalistickou jednovrstvovou sieťou, ktorá dokáže navzájom komunikovať na vrstve 2.

Funkcia plug and play siete 5G LAN sa dokáže dokonale integrovať s existujúcimi sieťami zákazníkov, čím sa znižuje vplyv na existujúce siete zákazníkov a šetrí sa množstvo nákladov bez náročnej rekonštrukcie a modernizácie.

Z makroekonomického hľadiska je 5G LAN spoluprácou medzi technológiou 5G a Ethernet. V budúcnosti nebude možné oddeliť vývoj technológie TSN (časovo citlivá sieť) založenej na technológii Ethernet od pomoci 5G LAN.

Za zmienku stojí, že 5G LAN okrem toho, že prispieva k výstavbe vnútornej siete parku, môže byť tiež použitý ako doplnok k tradičnej vyhradenej sieti podnikov na prepojenie pobočiek na rôznych miestach.

Modul pre 5G LAN

Ako vidíte, 5G LAN je dôležitá inovatívna technológia pre 5G vo vertikálnych odvetviach. Dokáže vybudovať silnejšiu komunikáciu v súkromných sieťach 5G, ktorá zákazníkom pomôže urýchliť ich digitálnu transformáciu a modernizáciu.

Pre lepšie nasadenie 5G LAN je okrem aktualizácií siete potrebná aj podpora 5G modulov.

V procese komerčného pristátia technológie 5G LAN spoločnosť Unigroup Zhangrui uviedla na trh prvú platformu základného pásma 5G R16 Ready – V516.

Na základe tejto platformy spoločnosť Quectel, popredný výrobca modulov v Číne, úspešne vyvinula a komerčne uviedla na trh množstvo 5G modulov podporujúcich technológiu 5G LAN, vrátane RG500U, RG200U, RM500U a ďalších modulov s rozhraniami LGA, M.2 a Mini PCIe.