Что такое 5G LAN?

Автор: Ulink Media

Каждый должен быть знаком с 5G, которая представляет собой эволюцию 4G и нашей новейшей технологии мобильной связи.

Что касается LAN, то вы должны быть с ней более знакомы. Ее полное название — локальная вычислительная сеть, или LAN. Наша домашняя сеть, а также сеть в корпоративном офисе — это в основном LAN. С беспроводным Wi-Fi это беспроводная локальная сеть (WLAN).

Так почему же я говорю, что 5G LAN — это интересно?

5G — это широкая сотовая сеть, а LAN — это сеть передачи данных на небольшой площади. Две технологии кажутся не связанными.

Другими словами, 5G и LAN — это два слова, которые все знают по отдельности. Но вместе это немного сбивает с толку. Не правда ли?

5G LAN, что это такое?

Фактически, 5G LAN, если говорить проще, представляет собой использование технологии 5G для «группирования» и «построения» терминалов с целью формирования сети LAN.

У всех есть телефон 5G. Когда вы пользуетесь телефонами 5G, вы замечали, что ваш телефон не может искать ваших друзей, даже если они находятся в непосредственной близости (даже лицом к лицу)? Вы можете общаться друг с другом, потому что данные передаются по всему пути на серверы вашего оператора или интернет-провайдера.

Для базовых станций все мобильные терминалы «изолированы» друг от друга. Это сделано из соображений безопасности, телефоны используют свои каналы, не мешают друг другу.

С другой стороны, локальная сеть (LAN) объединяет терминалы (мобильные телефоны, компьютеры и т. д.) в определенной области, образуя «группу». Это не только облегчает передачу данных между ними, но и экономит выход в экстранет.

В локальной сети терминалы могут определять местоположение друг друга по MAC-адресам и находить друг друга (связь уровня 2). Для доступа к внешней сети настройте маршрутизатор, через местоположение IP можно также осуществлять маршрутизацию в и из (связь уровня 3).

Как мы все знаем, «4G изменит нашу жизнь, а 5G изменит наше общество». Как самая распространенная технология мобильной связи в настоящее время, 5G берет на себя миссию «Интернета всего и цифровой трансформации сотен линий и тысяч отраслей», которая должна помочь пользователям в вертикальных отраслях подключиться.

Таким образом, 5G может не только подключить каждый терминал к облаку, но и реализовать «ближайшее соединение» между терминалами.

Поэтому в стандарте 3GPP R16 5G LAN была введена эта новая функция.

Принципы и характеристики 5G LAN

В сети 5G администраторы могут изменять данные в базе данных пользователей (элементы сети UDM), подписывать договор на обслуживание с указанным номером UE, а затем разделять их на одинаковые или разные виртуальные сетевые группы (VN).

База данных пользователей предоставляет информацию о группе VN терминала и политики доступа к элементам сети управления (SMF, AMF, PCF и т. д.) базовой сети 5G (5GC). Управляющий NE объединяет эту информацию и правила политики в различные LAN. Это 5G LAN.

5G LAN поддерживает связь уровня 2 (один и тот же сегмент сети, прямой доступ друг к другу), а также связь уровня 3 (между сегментами сети, с помощью маршрутизации). 5G LAN поддерживает как одноадресную передачу, так и многоадресную и широковещательную. Короче говоря, режим взаимного доступа очень гибкий, а сетевое взаимодействие очень простое.

С точки зрения сферы действия, 5G LAN поддерживает связь между одним и тем же UPF (элементом медиа-сети базовой сети 5G) и различными UPF. Это равносильно нарушению физического ограничения расстояния между терминалами (даже Пекин и Шанхай могут общаться).

В частности, сети 5G LAN могут подключаться к существующим сетям передачи данных пользователей для обеспечения plug-and-play и взаимного доступа.

Сценарии применения и преимущества 5G LAN

5G LAN позволяет группировать и подключать определенные терминалы 5G, что значительно облегчает создание более мобильной сети LAN для предприятий. Многие читатели наверняка спросят, разве мобильность уже невозможна с существующей технологией Wi-Fi? Зачем нужна 5G LAN?

Не волнуйтесь, давайте двигаться дальше.

Локальная сеть, поддерживаемая 5G LAN, может помочь предприятиям, школам, правительствам и семьям лучше взаимодействовать с терминалами в регионе. Ее можно использовать в офисной сети, но ее большая ценность заключается в трансформации производственной среды парка и трансформации базовой сети производственных предприятий, таких как промышленное производство, портовые терминалы и энергетические шахты.

Сейчас мы продвигаем промышленный Интернет. Мы считаем, что 5G может обеспечить цифровизацию промышленных сцен, поскольку 5G — это превосходная технология беспроводной связи с большой пропускной способностью и низкой задержкой, которая может реализовать беспроводное соединение различных производственных факторов в промышленных сценах.

Возьмем, к примеру, промышленное производство. Раньше для лучшей автоматизации, для достижения контроля над оборудованием использовалась технология «промышленной шины». Существует много типов этой технологии, которые можно охарактеризовать как «везде».

Позже, с появлением Ethernet и IP-технологий, в отрасли сформировался консенсус, вместе с эволюцией Ethernet, появился «промышленный Ethernet». Сегодня, независимо от того, чей промышленный протокол соединения, в основном основан на Ethernet.

Позже промышленные компании обнаружили, что проводные соединения слишком сильно ограничивают мобильность — на задней части устройства всегда имелась «оплетка», которая препятствовала свободному движению.

Более того, режим развертывания проводного соединения более хлопотный, период строительства долгий, стоимость высокая. Если есть проблема с оборудованием или кабелем, замена также очень медленная. Поэтому отрасль начала думать о внедрении технологии беспроводной связи.

В результате в промышленную сферу проникли Wi-Fi, Bluetooth и другие технологии.

Итак, возвращаясь к предыдущему вопросу, зачем 5G LAN, если есть Wi-Fi?

Вот причина:

1. Производительность сетей Wi-Fi (особенно Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5) не так хороша, как 5G.

С точки зрения скорости передачи данных и задержки 5G может лучше удовлетворить потребности промышленных роботов (управление манипуляторами), интеллектуального контроля качества (высокоскоростное распознавание изображений), AGV (беспилотных логистических транспортных средств) и других сценариев.

С точки зрения покрытия, 5G имеет большую зону покрытия, чем Wi-Fi, и может лучше покрыть кампус. Способность 5G переключаться между ячейками также сильнее, чем Wi-Fi, что обеспечит пользователям лучший опыт работы в сети.

2. Расходы на обслуживание сети Wi-Fi высоки.

Чтобы построить сеть Wi-Fi в парке, предприятиям необходимо прокладывать провода и закупать собственное оборудование. Оборудование изнашивается, повреждается и заменяется, но также обслуживается специальным персоналом. Существует множество устройств Wi-Fi, и настройка — это хлопотно.

5G — это другое. Он создается и обслуживается операторами и арендуется предприятиями (Wi-Fi против 5G — это как строительство собственной комнаты против облачных вычислений).

В целом 5G будет более экономически эффективным.

3. 5G LAN имеет более мощные функции.

Группировка VN 5G LAN упоминалась ранее. Помимо изоляции связи, более важной функцией группировки является достижение дифференциации QoS (уровня обслуживания) различных сетей.

Например, на предприятии имеется офисная сеть, сеть ИТ-систем и сеть ОТ.

OT означает Operational Technology (операционная технология). Это сеть, которая соединяет промышленную среду и оборудование, такое как токарные станки, роботизированные руки, датчики, приборы, AGV, системы мониторинга, MES, PLCS и т. д.

Разные сети имеют разные требования к производительности. Некоторые требуют низкой задержки, некоторые — высокой пропускной способности, а некоторые — меньших требований.

5G LAN может определять различную производительность сети на основе различных групп VN. Некоторые предприятия называют это «микрослайсом».

4. Сеть 5G LAN проще в управлении и более безопасна.

Как упоминалось выше, данные подписи пользователя могут быть изменены в 5G UDM nes операторов для группировки пользователей в группы VN. Так должны ли мы обращаться в службу поддержки клиентов оператора каждый раз, когда нам нужно изменить информацию о группе терминала (присоединиться, удалить, изменить)?

Конечно, нет.

В сетях 5G операторы могут предоставить администраторам корпоративных сетей разрешение на внесение изменений путем разработки интерфейсов, позволяющих вносить изменения самостоятельно.

Конечно, предприятия также могут устанавливать собственные политики частной сети в соответствии со своими потребностями.

При установлении подключений к данным предприятия могут устанавливать механизмы авторизации и аутентификации для строгого управления группами VN. Такая безопасность намного сильнее и удобнее, чем Wi-Fi.

Пример использования локальной сети 5G

Давайте рассмотрим преимущества 5G LAN на конкретном примере сети.

Прежде всего, производственному предприятию, имеющему собственный цех, производственную линию (или токарный станок), необходимо соединить ПЛК и конечный пункт управления ПЛК через сеть.

На каждой сборочной линии много оборудования, также независимого. Идеально установить модули 5G на каждом устройстве на сборочной линии. Однако, похоже, на данном этапе это будет немного дорого.

Затем внедрение промышленного шлюза 5G или 5G CPE может улучшить производительность затрат. Подходит для проводных сетей, подключенных к проводному порту (порт Ethernet или порт PLC). Подходит для беспроводных сетей, подключенных к 5G или Wi-Fi.

Если 5G не поддерживает 5G LAN (до R16), также возможно реализовать соединение между PLC и контроллером PLC. Однако вся сеть 5G представляет собой протокол уровня 3, который опирается на IP-адресацию, а адрес терминала также является IP-адресом, который не поддерживает пересылку данных уровня 2. Для реализации сквозной связи необходимо добавить AR (маршрутизатор доступа) с обеих сторон для создания туннеля, инкапсуляции промышленного протокола уровня 2 в туннеле и передачи его на одноранговый конец.

Этот метод не только увеличивает сложность, но и увеличивает стоимость (стоимость покупки маршрутизатора AR, рабочая сила и время настройки маршрутизатора AR). Если вы думаете о цехе с тысячами линий, стоимость будет ошеломляющей.

После внедрения 5G LAN сеть 5G поддерживает прямую передачу протокола уровня 2, поэтому маршрутизаторы AR больше не нужны. В то же время сеть 5G может предоставлять маршруты для терминалов без IP-адресов, а UPF может распознавать MAC-адреса терминалов. Вся сеть становится минималистской однослойной сетью, которая может взаимодействовать друг с другом на уровне 2.

Технология plug and play сети 5G LAN позволяет ей идеально интегрироваться в существующие сети клиентов, снижая воздействие на существующие сети клиентов и значительно экономя средства без необходимости трудоемкой реконструкции и модернизации.

С макроэкономической точки зрения 5G LAN представляет собой сотрудничество между технологиями 5G и Ethernet. В будущем развитие технологии TSN (time-sensitive network) на основе технологии Ethernet не может быть отделено от помощи 5G LAN.

Стоит отметить, что 5G LAN, помимо того, что способствует построению внутренней сети парка, может также использоваться в качестве дополнения к традиционной выделенной сети предприятий для соединения филиалов в разных местах.

Модуль для 5G LAN

Как вы видите, 5G LAN является важной инновационной технологией для 5G в вертикальных отраслях. Она может построить более надежную частную сетевую связь 5G, чтобы помочь клиентам ускорить цифровую трансформацию и модернизацию.

Для более эффективного развертывания локальной сети 5G, помимо модернизации сетевой части, также необходима поддержка модулей 5G.

В процессе коммерческого запуска технологии 5G LAN компания Unigroup Zhangrui выпустила первую в отрасли платформу микросхем базовой полосы 5G R16 Ready — V516.

На основе этой платформы компания Quectel, ведущий производитель модулей в Китае, успешно разработала и выпустила на рынок ряд модулей 5G, поддерживающих технологию 5G LAN, включая RG500U, RG200U, RM500U и другие модули в корпусах LGA, M.2, Mini PCIe.