Hva er 5G LAN?

Forfatter: Ulink Media

Alle burde være kjent med 5G, som er utviklingen av 4G og vår nyeste mobilkommunikasjonsteknologi.

For LAN, bør du være mer kjent med det. Det fulle navnet er lokalnettverk, eller LAN. Hjemmenettverket vårt, så vel som nettverket på bedriftskontoret, er i bunn og grunn LAN. Med trådløst Wi-Fi er det et trådløst LAN (WLAN).

Så hvorfor sier jeg at 5G LAN er interessant?

5G er et bredt mobilnettverk, mens LAN er et datanettverk for små områder. De to teknologiene virker ikke relatert.

Med andre ord, 5G og LAN er to ord som alle kjenner hver for seg. Men sammen er det litt forvirrende. Er det ikke?

5G LAN, hva er det egentlig?

Faktisk er 5G LAN, enkelt sagt, å bruke 5G-teknologi til å «gruppere» og «bygge» terminaler for å danne et LAN-nettverk.

Alle har en 5G-telefon. Har du lagt merke til at telefonen ikke kan søke etter vennene dine selv når du bruker 5G-telefoner, selv når de er i nærheten av hverandre (selv ansikt til ansikt)? Dere kan kommunisere med hverandre fordi dataene flyter hele veien rundt til serverne til operatøren eller internettleverandøren din.

For basestasjoner er alle mobilterminaler «isolert» fra hverandre. Dette er basert på sikkerhetshensyn, telefonene bruker sine egne kanaler og forstyrrer ikke hverandre.

Et LAN, derimot, kobler sammen terminaler (mobiltelefoner, datamaskiner osv.) i et område for å danne en «gruppe». Dette forenkler ikke bare dataoverføringen mellom hverandre, men sparer også behovet for å gå ut av ekstranettet.

I et LAN kan terminaler finne hverandre basert på MAC-adressene deres og finne hverandre (lag 2-kommunikasjon). For å få tilgang til det eksterne nettverket, konfigurer en ruter, gjennom IP-lokasjonen, kan også oppnå ruting inn og ut (lag 3-kommunikasjon).

Som vi alle vet, «4G vil forandre livene våre, og 5G vil forandre samfunnet vårt». Som den mest vanlige mobilkommunikasjonsteknologien for tiden, har 5G oppdraget om å være «altings internett og den digitale transformasjonen av hundrevis av linjer og tusenvis av bransjer», som må hjelpe brukere i vertikale bransjer med å bli tilkoblet.

Derfor kan ikke 5G bare koble alle terminaler til skyen, men også realisere «nærforbindelse» mellom terminaler.

Derfor introduserte 5G LAN denne nye funksjonen i 3GPP R16-standarden.

Prinsipper og egenskaper ved 5G LAN

I et 5G-nettverk kan administratorer endre dataene i brukerdatabasen (UDM-nettverkselementer), signere en tjenestekontrakt med et spesifisert UE-nummer og deretter dele dem inn i samme eller forskjellige virtuelle nettverksgrupper (VN).

Brukerdatabasen gir informasjon om terminalnummer, VN-gruppe og tilgangspolicyer til administrasjonsnettverkselementene (SMF, AMF, PCF, osv.) i 5G-kjernenettverket (5GC). Administrasjons-NE kombinerer denne informasjonen og policyreglene i forskjellige LAN-er. Dette er et 5G LAN.

Et 5G LAN støtter lag 2-kommunikasjon (samme nettverkssegment, direkte tilgang til hverandre) så vel som lag 3-kommunikasjon (på tvers av nettverkssegmenter, ved hjelp av ruting). Et 5G LAN støtter unicast så vel som multicast og kringkasting. Kort sagt, den gjensidige tilgangsmodusen er veldig fleksibel, og nettverksbyggingen er veldig enkel.

Når det gjelder omfang, støtter et 5G LAN kommunikasjon mellom den samme UPF-en (mediesiden av 5G-kjernenettverket) og forskjellige UPF-er. Dette tilsvarer å bryte den fysiske avstandsgrensen mellom terminaler (til og med Beijing og Shanghai kan kommunisere).

Spesielt kan 5G LAN-nettverk koble seg til brukernes eksisterende datanettverk for plug and play og gjensidig tilgang.

Applikasjonsscenarier og fordeler med 5G LAN

5G LAN muliggjør gruppering og tilkobling mellom spesifiserte 5G-terminaler, noe som i stor grad forenkler byggingen av et mer mobilt LAN-nettverk for bedrifter. Mange lesere vil garantert spørre seg om ikke mobilitet allerede er mulig med eksisterende Wi-Fi-teknologi? Hvorfor behovet for et 5G LAN?

Ikke bekymre deg, la oss gå videre.

Det lokale nettverket som muliggjøres av 5G LAN kan hjelpe bedrifter, skoler, myndigheter og familier med å kommunisere bedre med terminaler i en region. Det kan brukes i kontornettverket, men dens større verdi ligger i transformasjonen av parkens produksjonsmiljø og transformasjonen av det grunnleggende nettverket av produksjonsbedrifter som industriell produksjon, havneterminaler og energigruver.

Vi promoterer nå det industrielle internettet. Vi tror at 5G kan muliggjøre digitalisering av industrielle miljøer fordi 5G er en utmerket trådløs kommunikasjonsteknologi med stor båndbredde og lav forsinkelse, som kan realisere trådløs tilkobling av ulike produksjonsfaktorer i industrielle miljøer.

Ta for eksempel industriell produksjon. Tidligere, for å bedre automatisering, for å oppnå utstyrskontroll, ble det brukt «industriell buss»-teknologi. Det finnes mange typer av denne teknologien, som kan beskrives som «overalt».

Senere, med fremveksten av Ethernet- og IP-teknologi, dannet industrien en enighet om at sammen med utviklingen av Ethernet finnes det «industrielt Ethernet». I dag, uansett hvilken industriell sammenkoblingsprotokoll som brukes, er den i utgangspunktet Ethernet-basert.

Senere oppdaget industribedrifter at kablede tilkoblinger begrenset mobiliteten for mye – det var alltid en «flette» på baksiden av enheten som forhindret fri bevegelse.

Dessuten er utplasseringsmodusen for kablet tilkobling mer problematisk, byggeperioden er lang, og kostnadene er høye. Hvis det er et problem med utstyret eller kabelen, går utskiftingen også veldig sakte. Derfor begynte bransjen å tenke på å introdusere trådløs kommunikasjonsteknologi.

Som et resultat har Wi-Fi, Bluetooth og andre teknologier kommet inn i industrifeltet.

Så, for å gå tilbake til det forrige spørsmålet, hvorfor 5G LAN når det finnes Wi-Fi?

Her er grunnen:

1. Ytelsen til Wi-Fi-nettverk (spesielt Wi-Fi 4 og Wi-Fi 5) er ikke like god som 5G.

Når det gjelder overføringshastighet og forsinkelse, kan 5G bedre møte behovene til industriroboter (manipulatorkontroll), intelligent kvalitetsinspeksjon (høyhastighets bildegjenkjenning), AGV (ubemannet logistikkkjøretøy) og andre scenarier.

Når det gjelder dekning, har 5G et større dekningsområde enn Wi-Fi og kan dekke campusområdet bedre. 5Gs evne til å bytte mellom celler er også sterkere enn Wi-Fi, noe som vil gi brukerne en bedre nettverksopplevelse.

2. Vedlikeholdskostnadene for Wi-Fi-nettverk er høye.

For å bygge et Wi-Fi-nettverk i en park må bedrifter kable og kjøpe sitt eget utstyr. Utstyret avskrives, skades og erstattes, men vedlikeholdes også av spesialpersonell. Det finnes tonnevis av Wi-Fi-enheter, og konfigurasjonen er et styr.

5G er annerledes. Det bygges og vedlikeholdes av operatører og leies av bedrifter (Wi-Fi versus 5G er litt som å bygge ditt eget rom versus skytjenester).

Samlet sett vil 5G være mer kostnadseffektivt.

3. 5G LAN har kraftigere funksjoner.

VN-grupperingen av et 5G LAN ble nevnt tidligere. I tillegg til kommunikasjonsisoleringen er en viktigere funksjon ved grupperingen å oppnå QoS-differensiering (servicenivå) for ulike nettverk.

For eksempel har en bedrift et kontornettverk, et IT-systemnettverk og et OT-nettverk.

OT står for Operational Technology. Det er et nettverk som kobler sammen industrimiljøet og utstyr, som dreiebenker, robotarmer, sensorer, instrumentering, AGV-er, overvåkingssystemer, MES, PLS-er osv.

Ulike nettverk har forskjellige ytelseskrav. Noen krever lav latens, noen krever høy båndbredde, og noen har færre krav.

Et 5G LAN kan definere ulik nettverksytelse basert på ulike VN-grupper. Noen bedrifter kalles det «mikroslice».

4. 5G LAN er enklere å administrere og sikrere.

Som nevnt ovenfor kan brukersigneringsdata endres i 5G UDM-nettverk hos operatører for å gruppere brukere i VN-grupper. Så må vi gå til operatørens kundeservice hver gang vi trenger å endre gruppeinformasjonen til en terminal (bli med, slette, endre)?

Selvfølgelig ikke.

I 5G-nettverk kan operatører åpne modifikasjonstillatelsen for bedriftsnettverksadministratorer gjennom utvikling av grensesnitt, noe som muliggjør selvbetjent modifikasjon.

Selvfølgelig kan bedrifter også sette sine egne retningslinjer for private nettverk i henhold til egne behov.

Når bedrifter etablerer datatilkoblinger, kan de angi autorisasjons- og autentiseringsmekanismer for å strengt administrere VN-grupper. Denne sikkerheten er mye sterkere og mer praktisk enn Wi-Fi.

En casestudie av et 5G LAN

La oss ta en titt på fordelene med 5G LAN gjennom et spesifikt nettverkseksempel.

Først og fremst må en produksjonsbedrift som har sitt eget verksted, produksjonslinje (eller dreiebenk) koble PLS-en og PLS-kontrollenden gjennom nettverket.

Hvert samlebånd har mye utstyr, også uavhengig. Det er ideelt å installere 5G-moduler på hver enhet i samlebåndet. Det ser imidlertid ut til at det blir litt dyrt på dette stadiet.

Deretter kan introduksjonen av 5G industriell gateway, eller 5G CPE, forbedre kostnadsytelsen. Egnet for kablet, tilkobling til kablet port (Ethernet-port eller PLC-port). Egnet for trådløs, tilkobling til 5G eller Wi-Fi.

Hvis 5G ikke støtter 5G LAN (før R16), er det også mulig å realisere forbindelsen mellom PLS og PLS-kontroller. Hele 5G-nettverket er imidlertid en Layer 3-protokoll som er avhengig av IP-adressering, og terminaladressen er også en IP-adresse, som ikke støtter Layer 2-datavideresending. For å realisere ende-til-ende-kommunikasjon må en AR (Access Router) legges til på begge sider for å etablere en tunnel, innkapsle den industrielle Layer 2-protokollen i tunnelen og bringe den til peer-enden.

Denne metoden øker ikke bare kompleksiteten, men øker også kostnadene (kjøpskostnader for AR-ruter, arbeidskraft og tidskostnader for konfigurasjon av AR-ruter). Hvis du tenker på et verksted med tusenvis av linjer, ville kostnaden være svimlende.

Etter introduksjonen av 5G LAN støtter 5G-nettverket direkte overføring av lag 2-protokollen, slik at AR-rutere ikke lenger er nødvendig. Samtidig kan 5G-nettverket tilby ruter for terminaler uten IP-adresser, og UPF kan gjenkjenne MAC-adressene til terminaler. Hele nettverket blir et minimalistisk ettlagsnettverk, som kan kommunisere med hverandre på lag 2.

Plug-and-play-funksjonaliteten til 5G LAN kan integreres perfekt med kundenes eksisterende nettverk, noe som reduserer påvirkningen på kundenes eksisterende nettverk og sparer mye kostnader uten anstrengende renovering og oppgradering.

Fra et makroperspektiv er 5G LAN et samarbeid mellom 5G og Ethernet-teknologi. I fremtiden kan ikke utviklingen av TSN-teknologi (tidssensitivt nettverk) basert på Ethernet-teknologi skilles fra hjelpen fra 5G LAN.

Det er verdt å nevne at 5G LAN, i tillegg til å være gunstig for byggingen av parkens interne nettverk, også kan brukes som et supplement til det tradisjonelle dedikerte linjenettverket til bedrifter for å koble sammen filialer på forskjellige steder.

Modulen for 5G LAN

Som du kan se, er 5G LAN en viktig innovativ teknologi for 5G i vertikale bransjer. Den kan bygge sterkere 5G privat nettverkskommunikasjon for å hjelpe kunder med å akselerere sin digitale transformasjon og oppgradering.

For å bedre kunne distribuere 5G LAN, er det i tillegg til oppgraderinger på nettverkssiden også behov for støtte for 5G-moduler.

I prosessen med den kommersielle landingen av 5G LAN-teknologi lanserte Unigroup Zhangrui bransjens første 5G R16 Ready baseband-brikkeplattform – V516.

Basert på denne plattformen har Quectel, den ledende modulprodusenten i Kina, utviklet en rekke 5G-moduler som støtter 5G LAN-teknologi, og har blitt kommersialisert, inkludert RG500U, RG200U, RM500U og andre LGA-, M.2- og Mini PCIe-pakkemoduler.