Что такое 5G LAN?

Автор: Юлинк Медиа

Каждый должен быть знаком с 5G, который является развитием 4G и нашей новейшей технологии мобильной связи.

Что касается локальной сети, вы должны быть более знакомы с ней. Ее полное название — локальная сеть или LAN. Наша домашняя сеть, как и сеть в корпоративном офисе, в основном представляет собой локальную сеть. Беспроводной Wi-Fi — это беспроводная локальная сеть (WLAN).

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

5G — это широкая сотовая сеть, а LAN — сеть передачи данных небольшой площади. Эти две технологии кажутся несвязанными.

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

5G LAN: что это такое?

Фактически, 5G LAN, проще говоря, заключается в использовании технологии 5G для «группировки» и «построения» терминалов для формирования сети LAN.

У каждого есть телефон с поддержкой 5G. Когда вы пользуетесь телефонами 5G, замечали ли вы, что ваш телефон не может искать ваших друзей, даже когда они находятся в непосредственной близости (даже лицом к лицу)? Вы можете общаться друг с другом, поскольку данные передаются на серверы вашего оператора связи 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 соединяет терминалы (мобильные телефоны, компьютеры и т. д.) в определенной зоне вместе, образуя «группу». Это не только облегчает передачу данных между собой, но и экономит выход в экстранет.

В локальной сети терминалы могут определять местонахождение друг друга по своим MAC-адресам и находить друг друга (связь уровня 2). Чтобы получить доступ к внешней сети, настройте маршрутизатор через IP-адрес, а также можно обеспечить маршрутизацию входа и выхода (связь уровня 3).

Как мы все знаем, «4G изменит нашу жизнь, а 5G изменит наше общество». Будучи наиболее распространенной технологией мобильной связи в настоящее время, 5G выполняет 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 появилась эта новая функция.

Принципы и характеристики 5G LAN

В сети 5G администраторы могут изменять данные в базе данных пользователей (элементы сети UDM), подписывать контракт на обслуживание с указанным номером UE, а затем разделять их на одну и ту же или разные группы виртуальной сети (VN).

База данных пользователей предоставляет информацию о группе номеров терминалов VN и политики доступа к элементам сети управления (SMF, AMF, PCF и т. д.) базовой сети 5G (5GC). NE управления объединяет эту информацию и правила политики в разные Lan. Это локальная сеть 5G.

Локальная сеть 5G 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). Локальная сеть 5G поддерживает одноадресную, многоадресную и широковещательную передачу. Короче говоря, режим взаимного доступа очень гибок, а организация сети очень проста.

С точки зрения объема, локальная сеть 5G поддерживает связь между одним и тем же UPF (сетевым элементом на стороне мультимедиа базовой сети 5G) и различными UPF. Это равносильно нарушению ограничения физического расстояния между терминалами (даже Пекин и Шанхай могут общаться).

В частности, сети 5G LAN могут подключаться к существующим сетям передачи данных пользователей для автоматического подключения и взаимного доступа.

Сценарии применения и преимущества 5G LAN

5G LAN позволяет группировать и соединять определенные терминалы 5G, что значительно упрощает построение более мобильной локальной сети для предприятий. Многие читатели наверняка спросят: разве мобильность уже не возможна с существующей технологией Wi-Fi? Зачем нужна локальная сеть 5G?

Не волнуйтесь, идем дальше.

Локальные сети, обеспечиваемые 5G LAN, могут помочь предприятиям, школам, правительствам и семьям лучше общаться с терминалами в регионе. Его можно использовать в офисной сети, но его большая ценность заключается в трансформации производственной среды парка и трансформации базовой сети производственных предприятий, таких как промышленное производство, портовые терминалы и энергетические шахты.

Мы сейчас продвигаем промышленный Интернет. Мы считаем, что 5G может обеспечить цифровизацию промышленных объектов, поскольку 5G — это отличная технология беспроводной связи с большой пропускной способностью и низкой задержкой, которая может реализовать беспроводное соединение различных производственных факторов на промышленных объектах.

Возьмем, к примеру, промышленное производство. Раньше для лучшей автоматизации, для достижения контроля оборудования использовалась технология «промышленной шины». Существует множество типов этой технологии, которые можно охарактеризовать как «повсеместные».

Позже, с появлением технологий Ethernet и IP, в отрасли сформировался консенсус, а вместе с развитием Ethernet появился «промышленный Ethernet». Сегодня, независимо от того, какой протокол промышленного соединения используется, в основном он основан на Ethernet.

Позже промышленные компании обнаружили, что проводные соединения слишком сильно ограничивают мобильность — сзади устройства всегда была «оплетка», мешавшая свободному передвижению.

Причем способ развертывания проводного подключения более хлопотный, период строительства длительный, стоимость высокая. Если возникла проблема с оборудованием или кабелем, замена также происходит очень медленно. Итак, отрасль начала задумываться о внедрении технологии беспроводной связи.

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

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

Вот причина:

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

С точки зрения скорости передачи 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 покрывать территорию кампуса. Способность 5G переключаться между сотами также сильнее, чем у Wi-Fi, что обеспечит пользователям лучшее качество работы в сети.

2. Затраты на обслуживание сети Wi-Fi высоки.

Чтобы построить сеть Wi-Fi в парке, предприятиям необходимо провести проводку и купить собственное оборудование. Оборудование изнашивается, повреждается и заменяется, а также обслуживается специальным персоналом. Существует множество устройств Wi-Fi, и их настройка представляет собой хлопотную задачу.

5G — это другое. Он создается и обслуживается операторами и арендуется предприятиями (Wi-Fi по сравнению с 5G — это все равно, что построить собственную комнату по сравнению с облачными вычислениями).

В совокупности 5G будет более рентабельным.

3. 5G LAN имеет более мощные функции.

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

Например, на предприятии есть офисная сеть, сеть ИТ-системы и сеть OT.

ОТ означает «Эксплуатационные технологии». Это сеть, которая соединяет промышленную среду и оборудование, такое как токарные станки, роботизированные манипуляторы, датчики, контрольно-измерительные приборы, автоматические транспортные средства, системы мониторинга, MES, PLCS и т. д.

Разные сети предъявляют разные требования к производительности. Некоторым требуется низкая задержка, некоторым — высокая пропускная способность, а некоторым — меньшие требования.

Локальная сеть 5G может определять различную производительность сети в зависимости от разных групп VN. На некоторых предприятиях его называют «микроломтиком».

4. Локальная сеть 5G проще в управлении и более безопасна.

Как упоминалось выше, данные подписи пользователей могут быть изменены в сетях операторов 5G UDM для группировки пользователей в группы VN. Итак, нужно ли нам обращаться в службу поддержки операторов связи каждый раз, когда нам нужно изменить групповую информацию терминала (присоединиться, удалить, изменить)?

Конечно, нет.

В сетях 5G операторы могут открыть разрешение на модификацию администраторам корпоративных сетей посредством разработки интерфейсов, обеспечивающих возможность самостоятельной модификации.

Конечно, предприятия также могут устанавливать свою собственную политику частной сети в соответствии со своими потребностями.

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

Пример использования локальной сети 5G

Давайте посмотрим на преимущества 5G LAN на конкретном примере сети.

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

Каждая сборочная линия имеет множество оборудования, в том числе независимого. Идеально устанавливать модули 5G на каждое устройство на сборочной линии. Однако, похоже, на данном этапе это будет немного дороже.

Затем внедрение промышленного шлюза 5G или 5G CPE может улучшить показатели затрат. Подходит для проводного подключения, подключенного к проводному порту (порт Ethernet или порт ПЛК). Подходит для беспроводной связи, подключенной к 5G или Wi-Fi.

Если 5G не поддерживает 5G LAN (до R16), также можно реализовать соединение между ПЛК и контроллером ПЛК. Однако вся сеть 5G представляет собой протокол уровня 3, основанный на IP-адресации, а адрес терминала также является IP-адресом, который не поддерживает пересылку данных уровня 2. Чтобы реализовать сквозную связь, 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 для настройки маршрутизатора AR и затраты времени). Если подумать о мастерской с тысячами линий, стоимость будет ошеломляющей.

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

Возможность Plug and Play 5G LAN может идеально интегрироваться с существующими сетями клиентов, уменьшая влияние на существующие сети клиентов и экономя значительные средства без трудоемкого обновления и модернизации.

С макроэкономической точки зрения 5G LAN — это результат сотрудничества технологий 5G и Ethernet. В будущем развитие технологии TSN (чувствительной к времени сети) на основе технологии Ethernet невозможно отделить от помощи 5G LAN.

Стоит отметить, что 5G LAN не только способствует построению внутренней сети парка, но и может использоваться в качестве дополнения к традиционной выделенной сети предприятий для соединения филиалов в разных местах.

Модуль для 5G LAN

Как видите, 5G LAN — это важная инновационная технология 5G в вертикальных отраслях. Он может создать более надежную связь в частной сети 5G, чтобы помочь клиентам ускорить цифровую трансформацию и модернизацию.

Чтобы лучше развернуть 5G LAN, помимо обновлений на стороне сети, также необходима поддержка модулей 5G.

В процессе коммерческого внедрения технологии 5G LAN Unigroup Zhangrui запустила первую в отрасли платформу чипов основной полосы частот 5G R16 Ready — V516.

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