Što je 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Svi bi trebali biti upoznati s 5G-om, koji je evolucija 4G-a i naše najnovije tehnologije mobilne komunikacije.

Što se tiče LAN-a, trebali biste biti bolje upoznati s njim. Njegov puni naziv je lokalna mreža ili LAN. Naša kućna mreža, kao i mreža u korporativnom uredu, u osnovi je LAN. Kod bežičnog Wi-Fi-ja to je bežični LAN (WLAN).

Zašto onda kažem da je 5G LAN zanimljiv?

5G je široka mobilna mreža, dok je LAN podatkovna mreža malog područja. Čini se da te dvije tehnologije nisu povezane.

Drugim riječima, 5G i LAN su dvije riječi koje svi znaju odvojeno. Ali zajedno je malo zbunjujuće. Zar ne?

5G LAN, što je to točno?

Zapravo, 5G LAN, jednostavno rečeno, znači korištenje 5G tehnologije za "grupiranje" i "izgradnju" terminala kako bi se formirala LAN mreža.

Svatko ima 5G telefon. Jeste li primijetili da kada koristite 5G telefone, vaš telefon ne može tražiti vaše prijatelje čak ni kada su u neposrednoj blizini (čak ni licem u lice)? Možete komunicirati jedni s drugima jer se podaci prenose sve do poslužitelja vašeg operatera ili davatelja internetskih usluga.

Kod baznih stanica, svi mobilni terminali su "izolirani" jedni od drugih. To je zbog sigurnosnih razloga, telefoni koriste vlastite kanale i ne ometaju jedni druge.

S druge strane, LAN povezuje terminale (mobilne telefone, računala itd.) u nekom području kako bi formirali „grupu“. To ne samo da olakšava prijenos podataka među sobom, već i štedi izlaz iz ekstraneta.

U LAN mreži, terminali se mogu međusobno locirati na temelju svojih MAC adresa i pronaći jedni druge (komunikacija sloja 2). Za pristup vanjskoj mreži, postavljen je usmjerivač, putem IP lokacije, koji također može postići usmjeravanje prema unutra i van (komunikacija sloja 3).

Kao što svi znamo, „4G će promijeniti naše živote, a 5G će promijeniti naše društvo“. Kao trenutno najpopularnija tehnologija mobilne komunikacije, 5G nosi misiju „interneta svega i digitalne transformacije stotina linija i tisuća industrija“, što treba pomoći korisnicima u vertikalnim industrijama da se povežu.

Stoga 5G ne može samo povezati svaki terminal s oblakom, već i ostvariti „blisku vezu“ između terminala.

Stoga je u standardu 3GPP R16, 5G LAN uveo ovu novu značajku.

Principi i karakteristike 5G LAN-a

U 5G mreži, administratori mogu mijenjati podatke u korisničkoj bazi podataka (UDM mrežni elementi), potpisati ugovor o usluzi s određenim UE brojem, a zatim ih podijeliti u iste ili različite virtualne mrežne grupe (VN).

Korisnička baza podataka pruža informacije o VN grupi terminala i pravila pristupa elementima upravljačke mreže (SMF, AMF, PCF itd.) 5G jezgrene mreže (5GC). Upravljački NE kombinira te informacije i pravila u različite LAN mreže. Ovo je 5G LAN mreža.

5G LAN podržava komunikaciju 2. sloja (isti mrežni segment, izravan pristup jedan drugome), kao i komunikaciju 3. sloja (preko mrežnih segmenata, uz pomoć usmjeravanja). 5G LAN podržava unicast, kao i multicast i broadcast. Ukratko, način međusobnog pristupa je vrlo fleksibilan, a umrežavanje je vrlo jednostavno.

Što se tiče opsega, 5G LAN podržava komunikaciju između istog UPF-a (medijskog mrežnog elementa 5G jezgrene mreže) i različitih UPF-ova. To je jednako probijanju ograničenja fizičke udaljenosti između terminala (čak i Peking i Šangaj mogu komunicirati).

Konkretno, 5G LAN mreže mogu se povezati s postojećim podatkovnim mrežama korisnika za "plug and play" i obostrani pristup.

Scenariji primjene i prednosti 5G LAN-a

5G LAN omogućuje grupiranje i povezivanje između određenih 5G terminala, što uvelike olakšava izgradnju mobilnije LAN mreže za poduzeća. Mnogi čitatelji sigurno će se pitati, nije li mobilnost već moguća s postojećom Wi-Fi tehnologijom? Zašto je potrebna 5G LAN mreža?

Ne brini, idemo dalje.

Lokalno umrežavanje koje omogućuje 5G LAN može pomoći poduzećima, školama, vladama i obiteljima da bolje komuniciraju s terminalima u regiji. Može se koristiti u uredskoj mreži, ali njegova veća vrijednost leži u transformaciji proizvodnog okruženja parka i transformaciji osnovne mreže proizvodnih poduzeća poput industrijske proizvodnje, lučkih terminala i energetskih rudnika.

Sada promoviramo industrijski internet. Vjerujemo da 5G može omogućiti digitalizaciju industrijskih scena jer je 5G izvrsna bežična komunikacijska tehnologija s velikom propusnošću i malim kašnjenjem, koja može ostvariti bežičnu vezu različitih proizvodnih faktora u industrijskim scenama.

Uzmimo za primjer industrijsku proizvodnju. Prije se, kako bi se poboljšala automatizacija i postigla kontrola opreme, koristila tehnologija „industrijskih sabirnica“. Postoje mnoge vrste ove tehnologije, koje se mogu opisati kao „posvuda“.

Kasnije, s pojavom Ethernet i IP tehnologije, industrija je postigla konsenzus, zajedno s evolucijom Etherneta, postoji "industrijski Ethernet". Danas, bez obzira čiji je protokol za industrijsko međusobno povezivanje, u osnovi se temelji na Ethernetu.

Kasnije su industrijske tvrtke otkrile da žičane veze previše ograničavaju mobilnost - na stražnjoj strani uređaja uvijek je postojala "pletenica" koja je sprječavala slobodno kretanje.

Štoviše, način implementacije žičane veze je problematičniji, razdoblje izgradnje je dugo, a troškovi visoki. Ako postoji problem s opremom ili kabelom, zamjena je također vrlo spora. Stoga je industrija počela razmišljati o uvođenju bežične komunikacijske tehnologije.

Kao rezultat toga, Wi-Fi, Bluetooth i druge tehnologije ušle su u industrijsko područje.

Dakle, da se vratimo na prethodno pitanje, zašto 5G LAN kada postoji Wi-Fi?

Evo razloga:

1. Performanse Wi-Fi mreža (posebno Wi-Fi 4 i Wi-Fi 5) nisu tako dobre kao 5G.

Što se tiče brzine prijenosa i kašnjenja, 5G može bolje zadovoljiti potrebe industrijskih robota (upravljanje manipulatorom), inteligentne inspekcije kvalitete (brzo prepoznavanje slike), AGV-a (bespilotnih logističkih vozila) i drugih scenarija.

Što se tiče pokrivenosti, 5G ima veće područje pokrivenosti od Wi-Fi-ja i može bolje pokriti kampus. Sposobnost 5G-a za prebacivanje između ćelija također je jača od Wi-Fi-ja, što će korisnicima donijeti bolje mrežno iskustvo.

2. Troškovi održavanja Wi-Fi mreže su visoki.

Za izgradnju Wi-Fi mreže u parku, poduzeća moraju provesti ožičenje i kupiti vlastitu opremu. Oprema se amortizira, oštećuje i zamjenjuje, ali je održava i posebno osoblje. Postoji mnoštvo Wi-Fi uređaja, a konfiguracija je gnjavaža.

5G je drugačiji. Grade ga i održavaju operateri, a iznajmljuju ga poduzeća (Wi-Fi u odnosu na 5G pomalo je kao graditi vlastitu sobu u odnosu na računalstvo u oblaku).

Uzevši sve u obzir, 5G će biti isplativiji.

3. 5G LAN ima snažnije funkcije.

VN grupiranje 5G LAN mreže spomenuto je ranije. Osim izolacije komunikacije, važnija funkcija grupiranja je postizanje QoS (razine usluge) diferencijacije različitih mreža.

Na primjer, poduzeće ima uredsku mrežu, IT mrežu i OT mrežu.

OT je kratica za Operativnu tehnologiju. To je mreža koja povezuje industrijsko okruženje i opremu, kao što su tokarilice, robotske ruke, senzori, instrumentacija, AGV-ovi, sustavi za nadzor, MES, PLCS itd.

Različite mreže imaju različite zahtjeve za performansama. Neke zahtijevaju nisku latenciju, neke visoku propusnost, a neke imaju manje zahtjeve.

5G LAN može definirati različite mrežne performanse na temelju različitih VN grupa. Neka poduzeća to nazivaju "mikro slice".

4. 5G LAN je lakši za upravljanje i sigurniji.

Kao što je gore spomenuto, podaci za potpis korisnika mogu se mijenjati u 5G UDM mrežama operatera kako bi se korisnici grupirali u VN grupe. Dakle, moramo li se svaki put obraćati korisničkoj službi operatera kada trebamo promijeniti podatke o grupi terminala (pridružiti se, izbrisati, promijeniti)?

Naravno da ne.

U 5G mrežama, operateri mogu otvoriti dopuštenje za modifikaciju administratorima poslovnih mreža razvojem sučelja, omogućujući samostalno modifikiranje.

Naravno, poduzeća također mogu postaviti vlastite politike privatne mreže prema vlastitim potrebama.

Prilikom uspostavljanja podatkovnih veza, poduzeća mogu postaviti mehanizme autorizacije i autentifikacije kako bi strogo upravljala VN grupama. Ova sigurnost je puno jača i praktičnija od Wi-Fi-ja.

Studija slučaja 5G LAN-a

Pogledajmo prednosti 5G LAN-a kroz konkretan primjer mreže.

Prije svega, proizvodno poduzeće koje ima vlastitu radionicu, proizvodnu liniju (ili tokarski stroj) treba povezati PLC i PLC upravljački kraj putem mreže.

Svaka montažna linija ima puno opreme, također neovisne. Idealno je instalirati 5G module na svaki uređaj u montažnoj liniji. Međutim, čini se da će to u ovoj fazi biti malo skupo.

Zatim, uvođenje 5G industrijskog pristupnika ili 5G CPE uređaja može poboljšati isplativost. Pogodno za žičanu vezu, spojeno na žičani priključak (Ethernet priključak ili PLC priključak). Pogodno za bežičnu vezu, spojeno na 5G ili Wi-Fi.

Ako 5G ne podržava 5G LAN (prije R16), također je moguće ostvariti vezu između PLC-a i PLC kontrolera. Međutim, cijela 5G mreža je protokol 3. sloja koji se oslanja na IP adresiranje, a adresa terminala je također IP adresa, što ne podržava prosljeđivanje podataka 2. sloja. Kako bi se ostvarila komunikacija od početka do kraja, AR (Access Router) mora se dodati na obje strane kako bi se uspostavio tunel, enkapsulirao industrijski protokol 2. sloja u tunelu i doveo do peer kraja.

Ova metoda ne samo da povećava složenost, već i povećava troškove (trošak kupnje AR usmjerivača, radna snaga i vrijeme potrebni za konfiguraciju AR usmjerivača). Ako razmislite o radionici s tisućama linija, trošak bi bio zapanjujući.

Nakon uvođenja 5G LAN-a, 5G mreža podržava izravni prijenos protokola sloja 2, tako da AR usmjerivači više nisu potrebni. Istovremeno, 5G mreža može osigurati rute za terminale bez IP adresa, a UPF može prepoznati MAC adrese terminala. Cijela mreža postaje minimalistička jednoslojna mreža, koja može međusobno komunicirati na sloju 2.

Mogućnost "plug and play" 5G LAN-a savršeno se integrira s postojećim mrežama korisnika, smanjujući utjecaj na postojeće mreže korisnika i štedeći mnogo troškova bez naporne obnove i nadogradnje.

Iz makro perspektive, 5G LAN je suradnja između 5G i Ethernet tehnologije. U budućnosti, razvoj TSN (vremenski osjetljive mreže) tehnologije temeljene na Ethernet tehnologiji neće se moći odvojiti od pomoći 5G LAN-a.

Vrijedi spomenuti da se 5G LAN, osim što pogoduje izgradnji unutarnje mreže parka, može koristiti i kao dodatak tradicionalnoj mreži namjenskih linija poduzeća za povezivanje podružnica na različitim mjestima.

Modul za 5G LAN

Kao što vidite, 5G LAN je važna inovativna tehnologija za 5G u vertikalnim industrijama. Može izgraditi jaču komunikaciju 5G privatnih mreža kako bi pomogla korisnicima da ubrzaju svoju digitalnu transformaciju i nadogradnju.

Kako bi se bolje implementirala 5G LAN mreža, uz nadogradnje na strani mreže, potrebna je i podrška za 5G module.

U procesu komercijalnog uvođenja 5G LAN tehnologije, Unigroup Zhangrui lansirao je prvu industrijsku 5G R16 Ready platformu s osnovnim pojasom čipova - V516.

Na temelju ove platforme, Quectel, vodeći proizvođač modula u Kini, uspješno je razvio niz 5G modula koji podržavaju 5G LAN tehnologiju i komercijalizirani su, uključujući RG500U, RG200U, RM500U i druge LGA, M.2, Mini PCIe paketne module.