Що таке 5G LAN?

Автор: Ulink Media

Кожен має знати 5G, який є еволюцією 4G і нашої новітньої технології мобільного зв’язку.

Що стосується локальної мережі, ви повинні бути з нею ближче знайомі. Його повна назва - локальна мережа, або LAN. Наша домашня мережа, як і мережа в корпоративному офісі, в основному є локальною мережею. З бездротовим Wi-Fi це бездротова локальна мережа (WLAN).

Чому я кажу, що 5G LAN є цікавою?

5G – це широка мережа стільникового зв’язку, а LAN – мережа передачі даних невеликої зони. Здається, ці дві технології не пов’язані між собою.

Іншими словами, 5G і LAN - це два слова, які кожен знає окремо. Але разом це трохи заплутано. чи не так?

5G LAN, що це таке?

Фактично, 5G LAN, простіше кажучи, означає використання технології 5G для «групування» та «побудови» терміналів для формування мережі LAN.

У кожного є телефон 5G. Коли ви користуєтеся телефонами 5G, чи помічали ви, що ваш телефон не може шукати ваших друзів, навіть якщо вони знаходяться поблизу (навіть віч-на-віч)? Ви можете спілкуватися один з одним, оскільки дані надходять на сервери вашого оператора чи постачальника послуг Інтернету.

Для базових станцій всі мобільні термінали «ізольовані» один від одного. Це ґрунтується на міркуваннях безпеки, телефони використовують власні канали, не заважають один одному.

З іншого боку, локальна мережа з’єднує термінали (мобільні телефони, комп’ютери тощо) у певній зоні, щоб утворити «групу». Це не тільки полегшує передачу даних між собою, але й зберігає вихід з екстранету.

У локальній мережі термінали можуть знаходити один одного на основі своїх MAC-адрес і знаходити один одного (зв’язок рівня 2). Щоб отримати доступ до зовнішньої мережі, налаштуйте маршрутизатор за допомогою IP-розташування, також можна досягти маршрутизації вхідних і вихідних (зв’язок рівня 3).

Як ми всі знаємо, «4G змінить наше життя, а 5G змінить наше суспільство». Будучи найпоширенішою технологією мобільного зв’язку на даний момент, 5G виконує місію «Інтернет всього й цифрова трансформація сотень ліній і тисяч галузей», що має допомогти користувачам у вертикальних галузях підключитися.

Таким чином, 5G не може лише підключити кожен термінал до хмари, але також реалізує «з’єднання поблизу» між терміналами.

Тому в стандарті 3GPP R16 5G LAN представила цю нову функцію.

Принципи та характеристики 5G LAN

У мережі 5G адміністратори можуть змінювати дані в базі даних користувачів (елементи мережі UDM), підписувати контракт на обслуговування з указаним номером UE, а потім розділяти їх на однакові або різні групи віртуальних мереж (VN).

База даних користувачів надає інформацію про групу VN номеру терміналу та політики доступу до елементів мережі керування (SMF, AMF, PCF тощо) базової мережі 5G (5GC). NE керування об’єднує цю інформацію та правила політики в різні локальні мережі. Це 5G LAN.

5G LAN підтримує зв’язок рівня 2 (той самий сегмент мережі, прямий доступ один до одного), а також зв’язок рівня 3 (між сегментами мережі за допомогою маршрутизації). 5G LAN підтримує одноадресну, багатоадресну та широкомовну передачу. Коротше кажучи, режим взаємного доступу дуже гнучкий, а підключення до мережі дуже просте.

З точки зору обсягу, 5G LAN підтримує зв’язок між тим самим UPF (мережевим елементом основної мережі 5G на стороні медіа) та різними UPF. Це рівносильно порушенню обмеження фізичної відстані між терміналами (навіть Пекін і Шанхай можуть спілкуватися).

Зокрема, мережі 5G LAN можуть підключатися до існуючих мереж передачі даних користувачів для підключення та взаємного доступу.

Сценарії застосування та переваги 5G LAN

5G LAN забезпечує групування та з’єднання між визначеними терміналами 5G, що значно полегшує створення більш мобільної локальної мережі для підприємств. Багато читачів напевно запитають, хіба мобільність вже не можлива завдяки існуючій технології Wi-Fi? Навіщо потрібна 5G LAN?

Не хвилюйтеся, йдемо далі.

Локальна мережа, яка підтримується 5G LAN, може допомогти підприємствам, школам, урядам і сім’ям краще спілкуватися з терміналами в регіоні. Його можна використовувати в офісній мережі, але його більша цінність полягає в трансформації виробничого середовища парку та трансформації базової мережі виробничих підприємств, таких як промислове виробництво, портові термінали та енергетичні шахти.

Зараз ми просуваємо промисловий Інтернет. Ми віримо, що 5G може забезпечити оцифрування промислових сцен, оскільки 5G є чудовою технологією бездротового зв’язку з великою пропускною здатністю та малою затримкою, яка може реалізувати бездротове з’єднання різних виробничих факторів у промислових сценах.

Візьмемо, наприклад, промислове виробництво. Раніше з метою кращої автоматизації, досягнення управління обладнанням використовувалася технологія «промисловий автобус». Існує багато видів цієї технології, яку можна описати як «повсюди».

Пізніше, з появою технологій Ethernet та IP, промисловість сформувала консенсус, разом з еволюцією Ethernet існує «промисловий Ethernet». Сьогодні, незалежно від того, чий промисловий протокол з’єднання базується на Ethernet.

Пізніше промислові компанії виявили, що дротові підключення занадто сильно обмежують мобільність — позаду пристрою завжди була «плетка», яка перешкоджала вільному пересуванню.

Крім того, дротовий спосіб розгортання більш клопіткий, термін будівництва тривалий, вартість висока. Якщо є проблеми з обладнанням або кабелем, заміна також відбувається дуже повільно. Отже, промисловість почала думати про впровадження технології бездротового зв'язку.

У результаті Wi-Fi, Bluetooth та інші технології увійшли в промислову сферу.

Отже, повертаючись до попереднього питання, навіщо 5G LAN, коли є Wi-Fi?

Ось причина:

1. Продуктивність мереж Wi-Fi (особливо Wi-Fi 4 і Wi-Fi 5) не така висока, як у 5G.

З точки зору швидкості передачі та затримки, 5G може краще задовольнити потреби промислових роботів (керування маніпулятором), інтелектуальний контроль якості (високошвидкісне розпізнавання зображень), AGV (безпілотний логістичний транспортний засіб) та інші сценарії.

З точки зору покриття, 5G має більшу зону покриття, ніж Wi-Fi, і може краще покрити кампус. Здатність 5G перемикатися між осередками також сильніша, ніж Wi-Fi, що забезпечить користувачам кращий досвід роботи в мережі.

2. Витрати на обслуговування мережі Wi-Fi високі.

Щоб побудувати мережу Wi-Fi у парку, підприємствам необхідно розводити та купувати власне обладнання. Обладнання амортизується, пошкоджується та замінюється, але також обслуговується спеціальним персоналом. Існує безліч пристроїв Wi-Fi, і їх конфігурація викликає клопоти.

5G відрізняється. Його будують і обслуговують оператори, а орендують підприємства (Wi-Fi проти 5G – це щось схоже на будівництво власної кімнати проти хмарних обчислень).

У сукупності 5G буде економічно ефективнішим.

3. 5G LAN має більш потужні функції.

Групування VN 5G LAN було згадано раніше. На додаток до ізоляції зв'язку, більш важливою функцією групування є досягнення диференціації QoS (рівня обслуговування) різних мереж.

Наприклад, підприємство має офісну мережу, мережу ІТ-системи та мережу ОТ.

OT означає операційну технологію. Це мережа, яка об’єднує промислове середовище та обладнання, таке як токарні верстати, роботизовані руки, датчики, прилади, AGV, системи моніторингу, MES, PLCS тощо.

Різні мережі мають різні вимоги до продуктивності. Деякі вимагають низької затримки, деякі вимагають високої пропускної здатності, а деякі мають менші вимоги.

5G LAN може визначати різну продуктивність мережі на основі різних груп VN. На деяких підприємствах це називають «мікрозрізом».

4. 5G LAN легше керувати та безпечніше.

Як згадувалося вище, дані підпису користувача можна змінювати в 5G UDM інших операторів, щоб групувати користувачів у групи VN. Отже, чи потрібно нам звертатися до служби підтримки оператора кожного разу, коли нам потрібно змінити інформацію про групу терміналу (приєднатися, видалити, змінити)?

Звичайно ні.

У мережах 5G оператори можуть надати дозвіл на модифікацію адміністраторам корпоративних мереж через розробку інтерфейсів, що дозволяє модифікувати самообслуговування.

Звичайно, підприємства також можуть установлювати власні політики приватної мережі відповідно до власних потреб.

Під час встановлення з’єднань для передачі даних підприємства можуть установити механізми авторизації та автентифікації для суворого керування групами VN. Цей захист набагато надійніший і зручніший, ніж Wi-Fi.

Приклад 5G LAN

Давайте розглянемо переваги 5G LAN на конкретному прикладі мережі.

Перш за все, виробниче підприємство, яке має власну майстерню, виробничу лінію (або токарний верстат), потребує підключення ПЛК та кінця керування ПЛК через мережу.

Кожна складальна лінія має багато обладнання, також незалежного. Ідеально встановлювати модулі 5G на кожен пристрій на конвеєрі. Однак, схоже, що на цьому етапі це буде трохи дорого.

Тоді запровадження промислового шлюзу 5G або 5G CPE може підвищити економічність. Підходить для дротового підключення до дротового порту (порту Ethernet або порту ПЛК). Підходить для бездротового підключення, підключення до 5G або Wi-Fi.

Якщо 5G не підтримує 5G LAN (до R16), також можна реалізувати з’єднання між ПЛК і контролером ПЛК. Проте вся мережа 5G є протоколом рівня 3, який базується на IP-адресації, а адреса терміналу також є IP-адресою, яка не підтримує пересилання даних рівня 2. Щоб реалізувати наскрізний зв’язок, необхідно додати AR (маршрутизатор доступу) з обох сторін для встановлення тунелю, інкапсуляції промислового протоколу рівня 2 у тунелі та переведення його на одноранговий кінець.

Цей метод не тільки збільшує складність, але й збільшує вартість (вартість придбання AR-маршрутизатора, трудові ресурси конфігурації AR-маршрутизатора та витрати часу). Якщо ви подумаєте про майстерню з тисячами ліній, вартість буде приголомшливою.

Після впровадження 5G LAN мережа 5G підтримує пряму передачу протоколу рівня 2, тому маршрутизатори AR більше не потрібні. У той же час мережа 5G може надавати маршрути для терміналів без IP-адрес, а UPF може розпізнавати MAC-адреси терміналів. Вся мережа стає мінімалістичною однорівневою мережею, яка може спілкуватися одна з одною на рівні 2.

Можливість «підключай і працюй» 5G LAN може ідеально інтегруватися в існуючі мережі клієнтів, зменшуючи вплив на існуючі мережі клієнтів і заощаджуючи багато витрат без напруженої реконструкції та модернізації.

З точки зору макросів, 5G LAN — це спільна технологія 5G і Ethernet. У майбутньому розвиток технології TSN (мережа, чутлива до часу) на основі технології Ethernet не може бути відокремлена від допомоги 5G LAN.

Варто зазначити, що 5G LAN, крім того, що сприяє побудові внутрішньої мережі парку, також може використовуватися як доповнення до традиційної мережі виділених ліній підприємств для з’єднання відділень у різних місцях.

Модуль для 5G LAN

Як бачите, 5G LAN є важливою інноваційною технологією для 5G у вертикальних галузях. Він може побудувати надійніші приватні мережі зв’язку 5G, щоб допомогти клієнтам прискорити цифрову трансформацію та оновлення.

Для кращого розгортання 5G LAN, крім оновлень на стороні мережі, також потрібна підтримка модулів 5G.

У процесі комерційного впровадження технології 5G LAN Unigroup Zhangrui запустила першу в галузі чіпову платформу 5G R16 Ready — V516.

Базуючись на цій платформі, компанія Quectel, провідний виробник модулів у Китаї, успішно розробила низку модулів 5G, що підтримують технологію 5G LAN, і була комерціалізована, включаючи RG500U, RG200U, RM500U та інші пакетні модулі LGA, M.2, Mini PCIe. .