Co to jest sieć 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Każdy powinien znać 5G, czyli ewolucję 4G i naszej najnowszej technologii komunikacji mobilnej.

W przypadku sieci LAN powinieneś być z nią bardziej zaznajomiony. Jego pełna nazwa to sieć lokalna lub LAN. Nasza sieć domowa, a także sieć w biurze korporacyjnym, to w zasadzie sieć LAN. W przypadku bezprzewodowego Wi-Fi jest to bezprzewodowa sieć LAN (WLAN).

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

5G to szeroka sieć komórkowa, natomiast LAN to sieć danych o małym obszarze. Obie technologie wydają się niepowiązane.

Inaczej mówiąc, 5G i LAN to dwa słowa, które każdy zna osobno. Ale razem jest to trochę mylące. Prawda?

Sieć LAN 5G, co to właściwie jest?

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

Każdy ma telefon 5G. Czy korzystając z telefonów 5G zauważyłeś, że Twój telefon nie może wyszukiwać znajomych, nawet gdy znajdują się blisko siebie (nawet twarzą w twarz)? Możesz się ze sobą komunikować, ponieważ dane przepływają aż do serwerów Twojego operatora lub dostawcy usług internetowych.

W przypadku stacji bazowych wszystkie terminale mobilne są od siebie „odizolowane”. Wynika to ze względów bezpieczeństwa, telefony korzystają z własnych kanałów, nie kolidują ze sobą.

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

W sieci LAN terminale mogą lokalizować się nawzajem na podstawie swoich adresów MAC i znajdować się nawzajem (komunikacja w warstwie 2). Aby uzyskać dostęp do sieci zewnętrznej, skonfiguruj router, poprzez lokalizację IP, możesz także uzyskać routing wejściowy i wyjściowy (komunikacja warstwy 3).

Jak wszyscy wiemy, „4G zmieni nasze życie, a 5G zmieni nasze społeczeństwo”. Jako najbardziej popularna obecnie technologia komunikacji mobilnej, 5G realizuje misję „Internetu wszystkiego i cyfrowej transformacji setek linii i tysięcy branż”, która musi pomóc użytkownikom w branżach pionowych w uzyskaniu łączności.

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

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

Zasady i charakterystyka sieci LAN 5G

W sieci 5G administratorzy mogą modyfikować dane w bazie użytkowników (elementy sieci UDM), podpisywać umowę serwisową z określonym numerem UE, a następnie dzielić je na te same lub różne grupy sieci wirtualnej (VN).

Baza danych użytkowników zawiera informacje o grupie VN o numerze terminala i zasadach dostępu do elementów sieci zarządzania (SMF, AMF, PCF itp.) sieci rdzeniowej 5G (5GC). Zarządzanie NE łączy te informacje i zasady polityki w różnych sieciach LAN. To jest sieć LAN 5G.

Sieć LAN 5G obsługuje komunikację w warstwie 2 (ten sam segment sieci, bezpośredni dostęp do siebie) oraz komunikację w warstwie 3 (pomiędzy segmentami sieci za pomocą routingu). Sieć LAN 5G obsługuje transmisję pojedynczą, multiemisyjną i rozgłoszeniową. Krótko mówiąc, tryb wzajemnego dostępu jest bardzo elastyczny, a tworzenie sieci jest bardzo proste.

Jeśli chodzi o zakres, sieć LAN 5G obsługuje komunikację między tym samym UPF (elementem sieci po stronie mediów sieci rdzeniowej 5G) a różnymi UPF. Jest to równoznaczne z przekroczeniem fizycznego limitu odległości pomiędzy terminalami (nawet Pekin i Szanghaj mogą się komunikować).

W szczególności sieci LAN 5G mogą łączyć się z istniejącymi sieciami danych użytkowników w celu zapewnienia plug and play i wzajemnego dostępu.

Scenariusze zastosowań i zalety sieci LAN 5G

5G LAN 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, przejdźmy dalej.

Sieć lokalna obsługiwana przez sieć 5G LAN może pomóc przedsiębiorstwom, szkołom, rządom i rodzinom lepiej komunikować się z terminalami w regionie. Można go zastosować w sieci biurowej, jednak jego większa wartość polega na przekształceniu środowiska produkcyjnego parku i przekształceniu podstawowej sieci przedsiębiorstw produkcyjnych, takich jak produkcja przemysłowa, terminale portowe i kopalnie energii.

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

Weźmy na przykład produkcję przemysłową. Wcześniej, w celu lepszej automatyzacji, uzyskania kontroli nad sprzętem, stosowano technologię „autobusu przemysłowego”. Istnieje wiele rodzajów tej technologii, którą można określić mianem „wszędzie”.

Później, wraz z pojawieniem się technologii Ethernet i IP, w branży doszło do konsensusu, wraz z ewolucją Ethernetu istnieje „Ethernet przemysłowy”. Obecnie, niezależnie od tego, jaki jest protokół połączeń przemysłowych, zasadniczo jest on oparty na sieci Ethernet.

Później firmy przemysłowe odkryły, że połączenia przewodowe za bardzo ograniczają mobilność — z tyłu urządzenia zawsze znajdował się „oplot”, który uniemożliwiał swobodne poruszanie się.

Co więcej, tryb wdrażania połączenia przewodowego jest bardziej kłopotliwy, okres budowy jest długi, a koszt wysoki. Jeśli wystąpi problem ze sprzętem lub kablem, wymiana również przebiega bardzo powoli. Dlatego branża zaczęła myśleć o wprowadzeniu technologii komunikacji bezprzewodowej.

W rezultacie Wi-Fi, Bluetooth i inne technologie weszły do ​​​​pola przemysłowego.

Wracając więc do poprzedniego pytania, po co 5G LAN, skoro jest Wi-Fi?

Oto powód:

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

Pod względem szybkości transmisji i opóźnienia sieć 5G może lepiej zaspokoić potrzeby robotów przemysłowych (sterowanie manipulatorami), inteligentnej kontroli jakości (szybkie rozpoznawanie obrazu), AGV (bezzałogowy pojazd logistyczny) i innych scenariuszy.

Pod względem zasięgu sieć 5G ma większy obszar zasięgu niż Wi-Fi i może lepiej pokryć kampus. Zdolność 5G do przełączania między komórkami jest również silniejsza niż Wi-Fi, co zapewni użytkownikom lepszą jakość korzystania z sieci.

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, uszkodzony i wymieniany, ale także konserwowany przez specjalny personel. Istnieje mnóstwo urządzeń Wi-Fi, a konfiguracja jest kłopotliwa.

5G jest inne. Jest budowany i utrzymywany przez operatorów, a wynajmowany przez przedsiębiorstwa (Wi-Fi kontra 5G to trochę jak budowanie własnego pokoju kontra przetwarzanie w chmurze).

Podsumowując, 5G będzie bardziej opłacalne.

3. Sieć LAN 5G ma potężniejsze funkcje.

O grupowaniu VN sieci LAN 5G wspomniano już wcześniej. Oprócz izolacji komunikacji ważniejszą funkcją grupowania jest osiągnięcie zróżnicowania QoS (poziomu usług) różnych sieci.

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

OT oznacza technologię operacyjną. Jest to sieć łącząca środowisko przemysłowe i urządzenia, takie jak tokarki, ramiona robotyczne, czujniki, oprzyrządowanie, pojazdy AGV, systemy monitorowania, MES, PLCS itp.

Różne sieci mają różne wymagania dotyczące wydajności. Niektóre wymagają małych opóźnień, inne dużej przepustowości, a jeszcze inne mają mniejsze wymagania.

Sieć LAN 5G może definiować różną wydajność sieci w oparciu o różne grupy VN. W niektórych przedsiębiorstwach nazywa się to „mikro plasterkiem”.

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

Jak wspomniano powyżej, dane podpisujące użytkownika można modyfikować w sieciach 5G UDM operatorów, aby pogrupować użytkowników w grupy VN. Czy zatem musimy udawać się do obsługi klienta przewoźnika za każdym razem, gdy musimy zmienić informacje o grupie terminala (dołączyć, usunąć, zmienić)?

Oczywiście, że nie.

W sieciach 5G operatorzy mogą udostępnić uprawnienia do modyfikacji administratorom sieci korporacyjnych poprzez rozwój interfejsów, umożliwiających samoobsługową modyfikację.

Oczywiście przedsiębiorstwa mogą również ustalać własne zasady sieci prywatnej zgodnie z własnymi potrzebami.

Nawiązując połączenia 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 zaletom sieci 5G LAN na konkretnym przykładzie sieci.

Po pierwsze, przedsiębiorstwo produkcyjne ma własny warsztat, linię produkcyjną (lub tokarkę), musi połączyć sterownik PLC i sterownik PLC za pośrednictwem sieci.

Każda linia montażowa posiada wiele urządzeń, również niezależnych. Idealnie jest zainstalować moduły 5G na każdym urządzeniu na linii montażowej. Wygląda jednak na to, że na tym etapie będzie to trochę droższe.

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

Jeśli 5G nie obsługuje 5G LAN (przed R16), możliwe jest również zrealizowanie połączenia pomiędzy PLC i sterownikiem PLC. Jednak cała sieć 5G to protokół warstwy 3, który opiera się na adresowaniu IP, a adres terminala to także adres IP, który nie obsługuje przesyłania danych w warstwie 2. Aby zrealizować komunikację typu end-to-end, po obu stronach należy dodać AR (router dostępowy) w celu ustanowienia tunelu, hermetyzacji przemysłowego protokołu warstwy 2 w tunelu i doprowadzenia go do równorzędnego końca.

Ta metoda nie tylko zwiększa złożoność, ale także zwiększa koszt (koszt zakupu routera AR, koszt siły roboczej i czasu potrzebnego do konfiguracji routera AR). Jeśli pomyślisz o warsztacie z tysiącami linii, koszt byłby oszałamiający.

Po wprowadzeniu 5G LAN, sieć 5G obsługuje bezpośrednią transmisję protokołu Layer 2, dzięki czemu routery AR nie są już potrzebne. Jednocześnie sieć 5G może udostępniać 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 w warstwie 2.

Funkcja plug and play sieci 5G LAN może doskonale integrować się z istniejącymi sieciami klientów, zmniejszając wpływ na istniejące sieci klientów i oszczędzając wiele kosztów bez żmudnych renowacji i modernizacji.

Z makroekonomii 5G LAN to efekt współpracy technologii 5G i Ethernet. W przyszłości rozwoju technologii TSN (sieci wrażliwej na czas) opartej na technologii Ethernet nie da się oddzielić od pomocy sieci LAN 5G.

Warto wspomnieć, że sieć LAN 5G oprócz tego, że sprzyja budowie sieci wewnętrznej parku, może być również wykorzystywana jako uzupełnienie tradycyjnej dedykowanej sieci liniowej przedsiębiorstw w celu łączenia oddziałów w różnych miejscach.

Moduł dla sieci LAN 5G

Jak widać, 5G LAN jest ważną innowacyjną technologią dla 5G w branżach pionowych. Może zbudować silniejszą komunikację w sieci prywatnej 5G, aby pomóc klientom przyspieszyć cyfrową transformację i modernizację.

Aby lepiej wdrożyć sieć LAN 5G, oprócz modernizacji po stronie sieci potrzebna jest również obsługa modułów 5G.

W trakcie komercyjnego wdrażania technologii 5G LAN firma Unigroup Zhangrui wprowadziła na rynek pierwszą w branży platformę chipową obsługującą pasmo podstawowe 5G R16 Ready — V516.

W oparciu o tę platformę firma Quectel, wiodący producent modułów w Chinach, z powodzeniem opracowała szereg modułów 5G obsługujących technologię 5G LAN i została skomercjalizowana, w tym RG500U, RG200U, RM500U i inne moduły pakietów LGA, M.2, Mini PCIe .