Czym jest sieć LAN 5G?

Autor: Ulink Media

Każdy powinien znać technologię 5G, która jest ewolucją 4G i naszą najnowszą technologią komunikacji mobilnej.

W przypadku sieci LAN powinieneś być z nią bardziej zaznajomiony. Jej pełna nazwa to sieć lokalna, czyli LAN. Nasza sieć domowa, jak również sieć w biurze korporacyjnym, to zasadniczo sieć LAN. W przypadku bezprzewodowego Wi-Fi jest to bezprzewodowa sieć LAN (WLAN).

Dlaczego więc twierdzę, że sieć LAN 5G jest interesująca?

5G to szeroka sieć komórkowa, podczas gdy LAN to sieć danych o małym obszarze. Te dwie technologie wydają się niezwiązane.

Innymi słowy, 5G i LAN to dwa słowa, które każdy zna osobno. Ale razem jest to trochę mylące. Czyż nie?

Czym właściwie jest sieć 5G LAN?

Mówiąc najprościej, sieć LAN 5G polega na wykorzystaniu technologii 5G do „grupowania” i „budowania” terminali w celu utworzenia sieci LAN.

Każdy ma telefon 5G. Czy zauważyłeś, że podczas korzystania z telefonów 5G Twój telefon nie może wyszukać Twoich znajomych, nawet gdy są blisko (nawet twarzą w twarz)? Możecie się ze sobą komunikować, ponieważ dane przepływają przez cały czas do serwerów Twojego operatora lub dostawcy usług internetowych.

W przypadku stacji bazowych wszystkie terminale mobilne są „izolowane” od siebie. Wynika to z kwestii bezpieczeństwa, telefony korzystają z własnych kanałów, nie zakłócają się wzajemnie.

Z drugiej strony sieć LAN łączy terminale (telefony komórkowe, komputery itp.) na danym obszarze, tworząc „grupę”. Ułatwia to nie tylko przesyłanie danych między sobą, ale także oszczędza wyjście z extranetu.

W sieci LAN terminale mogą się wzajemnie lokalizować na podstawie adresów MAC i znajdować się nawzajem (komunikacja warstwy 2). Aby uzyskać dostęp do sieci zewnętrznej, należy skonfigurować router, poprzez lokalizację IP, można również uzyskać routing wejściowy i wyjściowy (komunikacja warstwy 3).

Jak wszyscy wiemy, „4G zmieni nasze życie, a 5G zmieni nasze społeczeństwo”. Jako obecnie najpopularniejszy mobilny system komunikacji, 5G dźwiga na swoich barkach misję „internetu wszystkiego i cyfrowej transformacji setek linii i tysięcy branż”, która musi pomóc użytkownikom w branżach pionowych nawiązać połączenie.

Dlatego 5G może nie tylko połączyć każdy terminal z chmurą, ale także realizować „bliskie połączenie” między terminalami.

Dlatego w standardzie 3GPP R16 sieć LAN 5G wprowadziła tę nową funkcję.

Zasady i cechy sieci LAN 5G

W sieci 5G administratorzy mogą modyfikować dane w bazie danych użytkowników (elementy sieci UDM), podpisać umowę o świadczenie usług z określonym numerem UE, a następnie podzielić je na te same lub różne wirtualne grupy sieciowe (VN).

Baza danych użytkowników dostarcza informacji o grupie VN numeru terminala i zasad dostępu do elementów sieci zarządzania (SMF, AMF, PCF itp.) sieci rdzeniowej 5G (5GC). NE zarządzania łączy te informacje i zasady polityki w różnych sieciach LAN. Jest to sieć LAN 5G.

Sieć LAN 5G obsługuje komunikację warstwy 2 (ten sam segment sieci, bezpośredni dostęp do siebie nawzajem), a także komunikację warstwy 3 (pomiędzy segmentami sieci, z pomocą routingu). Sieć LAN 5G obsługuje zarówno transmisję jednokierunkową, jak i wielokierunkową oraz rozgłoszeniową. Krótko mówiąc, tryb wzajemnego dostępu jest bardzo elastyczny, a sieć jest bardzo prosta.

Pod względem zakresu sieć LAN 5G obsługuje komunikację między tym samym UPF (element sieciowy po stronie mediów sieci rdzeniowej 5G) i różnymi UPF-ami. Jest to równoznaczne z przekroczeniem fizycznego limitu odległości między terminalami (nawet Pekin i Szanghaj mogą się komunikować).

W szczególności sieci LAN 5G mogą łączyć się z istniejącymi sieciami danych użytkowników, zapewniając obsługę typu plug and play i wzajemny dostęp.

Scenariusze zastosowań i zalety sieci LAN 5G

Sieć LAN 5G umożliwia grupowanie i łączenie określonych terminali 5G, znacznie ułatwiając budowę bardziej mobilnej sieci LAN dla przedsiębiorstw. Wielu czytelników z pewnością zapyta, czy mobilność nie jest już możliwa dzięki istniejącej technologii Wi-Fi? Dlaczego potrzebna jest sieć LAN 5G?

Nie martw się, idziemy dalej.

Lokalna sieć obsługiwana przez 5G LAN może pomóc przedsiębiorstwom, szkołom, rządom i rodzinom lepiej komunikować się z terminalami w regionie. Może być używana w sieci biurowej, ale jej większa wartość tkwi w transformacji środowiska produkcyjnego parku i transformacji podstawowej sieci przedsiębiorstw produkcyjnych, takich jak produkcja przemysłowa, terminale portowe i kopalnie energii.

Obecnie promujemy Internet przemysłowy. Wierzymy, że 5G może umożliwić digitalizację scen przemysłowych, ponieważ 5G to doskonała technologia komunikacji bezprzewodowej o dużej przepustowości i niskim opóźnieniu, która może realizować bezprzewodowe połączenie różnych czynników produkcji w scenach przemysłowych.

Weźmy na przykład produkcję przemysłową. Wcześniej, aby lepiej zautomatyzować, osiągnąć kontrolę nad sprzętem, stosowano technologię „industrial bus”. Istnieje wiele rodzajów tej technologii, które można opisać jako „wszędzie”.

Później, wraz z pojawieniem się technologii Ethernet i IP, branża utworzyła konsensus, wraz z ewolucją Ethernetu, istnieje „przemysłowy Ethernet”. Dzisiaj, niezależnie od tego, czyj jest protokół połączeń przemysłowych, zasadniczo jest on oparty na Ethernecie.

Później przedsiębiorstwa przemysłowe odkryły, że połączenia przewodowe zbyt mocno ograniczają mobilność — z tyłu urządzenia zawsze znajdował się „warkocz”, który uniemożliwiał swobodne poruszanie się.

Ponadto tryb wdrażania połączenia przewodowego jest bardziej kłopotliwy, okres budowy jest długi, koszty są wysokie. Jeśli występuje problem ze sprzętem lub kablem, wymiana jest również bardzo powolna. Tak więc branża zaczęła myśleć o wprowadzeniu technologii komunikacji bezprzewodowej.

W rezultacie do przemysłu wkroczyły technologie Wi-Fi, Bluetooth i inne.

Wracając więc do poprzedniego pytania: po co nam sieć 5G LAN, skoro mamy Wi-Fi?

Oto powód:

1. Wydajność sieci Wi-Fi (szczególnie Wi-Fi 4 i Wi-Fi 5) nie jest tak dobra jak 5G.

Jeśli chodzi o szybkość transmisji i opóźnienia, technologia 5G może lepiej spełnić potrzeby robotów przemysłowych (sterowanie manipulatorami), inteligentnej kontroli jakości (szybkie rozpoznawanie obrazu), AGV (bezzałogowych pojazdów logistycznych) i innych scenariuszy.

Jeśli chodzi o zasięg, 5G ma większy obszar niż Wi-Fi i może lepiej pokryć teren kampusu. Zdolność 5G do przełączania się między komórkami jest również większa niż w przypadku Wi-Fi, co zapewni użytkownikom lepsze wrażenia sieciowe.

2. Koszty utrzymania sieci Wi-Fi są wysokie.

Aby zbudować sieć Wi-Fi w parku, przedsiębiorstwa muszą okablować i kupić własny sprzęt. Sprzęt jest amortyzowany, uszkadzany i wymieniany, ale także konserwowany przez specjalistyczny personel. Jest mnóstwo urządzeń Wi-Fi, a konfiguracja jest uciążliwa.

5G jest inne. Jest budowane i utrzymywane przez operatorów i wynajmowane przez przedsiębiorstwa (Wi-Fi kontra 5G jest trochę jak budowanie własnego pokoju kontra przetwarzanie w chmurze).

Łącznie, technologia 5G będzie bardziej opłacalna.

3. Sieć LAN 5G ma bardziej zaawansowane funkcje.

Grupowanie VN sieci LAN 5G zostało wspomniane wcześniej. Oprócz izolacji komunikacji, ważniejszą funkcją grupowania jest osiągnięcie zróżnicowania QoS (poziomu usług) różnych sieci.

Na przykład przedsiębiorstwo ma sieć biurową, sieć systemów informatycznych i sieć OT.

OT oznacza Operational Technology. Jest to sieć łącząca środowisko przemysłowe i sprzęt, taki jak tokarki, ramiona robotów, czujniki, instrumenty, AGV, systemy monitorowania, MES, PLCS itp.

Różne sieci mają różne wymagania wydajnościowe. Niektóre wymagają niskiego opóźnienia, niektóre wymagają wysokiej przepustowości, a niektóre mają mniejsze wymagania.

Sieć LAN 5G może definiować różną wydajność sieci na podstawie różnych grup VN. W niektórych przedsiębiorstwach nazywa się to „mikrosegmentem”.

4. Sieć LAN 5G jest łatwiejsza w zarządzaniu i bezpieczniejsza.

Jak wspomniano powyżej, dane podpisu użytkownika mogą być modyfikowane w 5G UDM nes operatorów, aby grupować użytkowników w grupy VN. Czy zatem musimy udać się do obsługi klienta operatora za każdym razem, gdy musimy zmienić informacje o grupie terminala (dołączyć, usunąć, zmienić)?

Oczywiście, że nie.

W sieciach 5G operatorzy mogą udzielać administratorom sieci przedsiębiorstw uprawnień do modyfikacji poprzez opracowanie interfejsów, co umożliwia samodzielną modyfikację.

Oczywiście przedsiębiorstwa mogą również ustalać własną politykę sieci prywatnych, dostosowując ją do swoich potrzeb.

Podczas nawiązywania połączeń danych przedsiębiorstwa mogą ustawić mechanizmy autoryzacji i uwierzytelniania, aby ściśle zarządzać grupami VN. To zabezpieczenie jest znacznie silniejsze i wygodniejsze niż Wi-Fi.

Studium przypadku sieci LAN 5G

Przyjrzyjmy się korzyściom płynącym z sieci LAN 5G na konkretnym przykładzie sieci.

Po pierwsze, przedsiębiorstwo produkcyjne ma własny warsztat, linię produkcyjną (lub tokarkę), dlatego należy połączyć sterownik PLC ze sterownikiem PLC za pomocą sieci.

Każda linia montażowa ma wiele urządzeń, również niezależnych. Najlepiej jest zainstalować moduły 5G na każdym urządzeniu na linii montażowej. Jednak na tym etapie wygląda na to, że będzie to trochę drogie.

Następnie wprowadzenie przemysłowej bramy 5G lub 5G CPE może poprawić wydajność kosztową. Nadaje się do przewodowego, podłączonego do portu przewodowego (portu Ethernet lub portu PLC). Nadaje się do bezprzewodowego, podłączonego do 5G lub Wi-Fi.

Jeśli 5G nie obsługuje sieci LAN 5G (przed R16), możliwe jest również zrealizowanie połączenia między PLC a sterownikiem PLC. Jednak cała sieć 5G jest protokołem warstwy 3, który opiera się na adresowaniu IP, a adres terminala jest również adresem IP, który nie obsługuje przekazywania danych warstwy 2. Aby zrealizować komunikację typu end-to-end, należy dodać po obu stronach AR (Access Router), aby ustanowić tunel, otoczyć przemysłowy protokół warstwy 2 w tunelu i doprowadzić go do końca równorzędnego.

Ta metoda nie tylko zwiększa złożoność, ale także zwiększa koszty (koszt zakupu routera AR, nakład pracy związany z konfiguracją routera AR i koszt czasu). Jeśli pomyślisz o warsztacie z tysiącami linii, koszty będą oszałamiające.

Po wprowadzeniu sieci LAN 5G sieć 5G obsługuje bezpośrednią transmisję protokołu warstwy 2, więc routery AR nie są już potrzebne. Jednocześnie sieć 5G może zapewniać trasy dla terminali bez adresów IP, a UPF może rozpoznawać adresy MAC terminali. Cała sieć staje się minimalistyczną siecią jednowarstwową, która może komunikować się ze sobą na warstwie 2.

Możliwość podłączania i używania sieci LAN 5G umożliwia doskonałą integrację z istniejącymi sieciami klientów, zmniejszając obciążenie istniejących sieci klientów i pozwalając zaoszczędzić sporo kosztów bez konieczności przeprowadzania uciążliwych remontów i modernizacji.

Z perspektywy makro, 5G LAN to współpraca między technologią 5G i Ethernet. W przyszłości rozwój technologii TSN (time sensitive network) opartej na technologii Ethernet nie może być oddzielony od pomocy 5G LAN.

Warto nadmienić, że sieć LAN 5G, oprócz tego, że sprzyja budowie wewnętrznej sieci parku, może być również wykorzystana jako uzupełnienie tradycyjnej sieci łączy dedykowanych przedsiębiorstw do łączenia oddziałów w różnych miejscach.

Moduł do sieci LAN 5G

Jak widać, 5G LAN to ważna innowacyjna technologia dla 5G w branżach pionowych. Może budować silniejsze prywatne sieci komunikacyjne 5G, aby pomóc klientom przyspieszyć ich transformację cyfrową i modernizację.

Aby lepiej wdrożyć sieć LAN 5G, oprócz modernizacji sieci konieczne jest również zapewnienie obsługi modułu 5G.

W ramach komercyjnego wprowadzania technologii LAN 5G firma Unigroup Zhangrui wprowadziła na rynek pierwszą w branży platformę chipów pasma podstawowego 5G R16 Ready — V516.

Bazując na tej platformie, Quectel, czołowy producent modułów w Chinach, z powodzeniem opracował szereg modułów 5G obsługujących technologię sieci LAN 5G, które zostały wprowadzone na rynek, w tym RG500U, RG200U, RM500U i inne moduły w obudowach LGA, M.2, Mini PCIe.