Co je to 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Každý by měl znát 5G, což je evoluce 4G a naší nejnovější mobilní komunikační technologie.

U LAN byste se s tím měli více seznámit. Jeho úplný název je místní síť nebo LAN. Naše domácí síť, stejně jako síť v podnikové kanceláři, je v podstatě LAN. S bezdrátovou Wi-Fi je to bezdrátová LAN (WLAN).

Proč tedy říkám, že 5G LAN je zajímavá?

5G je široká celulární síť, zatímco LAN je datová síť pro malé oblasti. Zdá se, že tyto dvě technologie spolu nesouvisí.

Jinými slovy, 5G a LAN jsou dvě slova, která každý zná samostatně. Ale dohromady je to trochu matoucí. ne?

5G LAN, co to přesně je?

Ve skutečnosti 5G LAN, zjednodušeně řečeno, znamená použití technologie 5G k „seskupení“ a „sestavení“ terminálů za účelem vytvoření sítě LAN.

Každý má 5G telefon. Když používáte 5G telefony, všimli jste si, že váš telefon nemůže vyhledávat vaše přátele, i když jsou v těsné blízkosti (dokonce tváří v tvář)? Můžete spolu komunikovat, protože data proudí všude kolem na servery vašeho operátora nebo poskytovatele internetových služeb.

U základnových stanic jsou všechny mobilní terminály od sebe „izolovány“. To je založeno na bezpečnostních úvahách, telefony používají své vlastní kanály, vzájemně se neruší.

Na druhé straně LAN spojuje terminály (mobilní telefony, počítače atd.) v oblasti dohromady a tvoří „skupinu“. To nejen usnadňuje přenos dat mezi sebou, ale také šetří výstup z extranetu.

V LAN se mohou terminály navzájem lokalizovat na základě svých MAC adres a najít se navzájem (komunikace na 2. vrstvě). Chcete-li získat přístup k externí síti, nastavte směrovač, prostřednictvím umístění IP lze také dosáhnout směrování dovnitř a ven (komunikace na 3. vrstvě).

Jak všichni víme, „4G změní naše životy a 5G změní naši společnost“. 5G jakožto nejběžnější mobilní komunikační technologie v současnosti nese poslání „internetu všeho a digitální transformace stovek linek a tisíců průmyslových odvětví“, které musí pomoci uživatelům ve vertikálních odvětvích připojit se.

Proto 5G nemůže pouze připojit každý terminál ke cloudu, ale také realizovat „nearby connection“ mezi terminály.

Proto ve standardu 3GPP R16 zavedla 5G LAN tuto novou funkci.

Principy a vlastnosti 5G LAN

V síti 5G mohou administrátoři upravovat data v databázi uživatelů (prvky sítě UDM), podepsat smlouvu o poskytování služeb se zadaným číslem UE a poté je rozdělit do stejných nebo různých skupin virtuálních sítí (VN).

Databáze uživatelů poskytuje informace o skupinách VN čísel terminálů a přístupové politiky k prvkům sítě správy (SMF, AMF, PCF atd.) jádrové sítě 5G (5GC). Vedení NE kombinuje tyto informace a pravidla zásad do různých sítí LAN. Toto je 5G LAN.

5G LAN podporuje komunikaci na 2. vrstvě (stejný segment sítě, přímý vzájemný přístup) i komunikaci na 3. vrstvě (v rámci segmentů sítě, pomocí směrování). 5G LAN podporuje unicast, multicast a vysílání. Stručně řečeno, režim vzájemného přístupu je velmi flexibilní a síťování je velmi jednoduché.

Pokud jde o rozsah, 5G LAN podporuje komunikaci mezi stejným UPF (prvek sítě na straně médií základní sítě 5G) a různými UPF. To se rovná prolomení limitu fyzické vzdálenosti mezi terminály (dokonce i Peking a Šanghaj mohou komunikovat).

Zejména sítě 5G LAN se mohou připojit ke stávajícím datovým sítím uživatelů pro plug and play a vzájemný přístup.

Aplikační scénáře a výhody 5G LAN

5G LAN umožňuje seskupování a propojení mezi specifikovanými 5G terminály, což značně usnadňuje výstavbu mobilnější LAN sítě pro podniky. Mnoho čtenářů se jistě ptá, není mobilita možná již se stávající technologií Wi-Fi? Proč potřebujete 5G LAN?

Nebojte se, jdeme dál.

Místní síť povolená 5G LAN může pomoci podnikům, školám, vládám a rodinám lépe komunikovat s terminály v regionu. Lze jej využít v kancelářské síti, ale jeho větší hodnota spočívá v transformaci produkčního prostředí parku a transformaci základní sítě výrobních podniků jako je průmyslová výroba, přístavní terminály a energetické doly.

Nyní propagujeme průmyslový internet. Věříme, že 5G může umožnit digitalizaci průmyslových scén, protože 5G je vynikající bezdrátová komunikační technologie s velkou šířkou pásma a nízkým zpožděním, která dokáže realizovat bezdrátové spojení různých výrobních faktorů v průmyslových scénách.

Vezměte si například průmyslovou výrobu. Dříve, za účelem lepší automatizace, k dosažení ovládání zařízení, použití technologie „průmyslové sběrnice“. Existuje mnoho typů této technologie, kterou lze popsat jako „všude“.

Později, se vznikem Ethernetu a IP technologie, průmysl vytvořil konsenzus, spolu s evolucí Ethernetu existuje „průmyslový Ethernet“. Dnes, bez ohledu na to, kdo je průmyslovým propojovacím protokolem, je v podstatě založen na Ethernetu.

Později průmyslové společnosti zjistily, že kabelová připojení příliš omezují mobilitu – na zadní straně zařízení byl vždy „cop“, který bránil volnému pohybu.

Kromě toho je režim nasazení kabelového připojení obtížnější, doba výstavby je dlouhá, náklady jsou vysoké. Pokud je problém se zařízením nebo kabelem, výměna je také velmi pomalá. Průmysl tedy začal přemýšlet o zavedení bezdrátové komunikační technologie.

Díky tomu se Wi-Fi, Bluetooth a další technologie dostaly do průmyslové oblasti.

Abych se tedy vrátil k předchozí otázce, proč 5G LAN, když je tu Wi-Fi?

Zde je důvod:

1. Výkon sítí Wi-Fi (zejména Wi-Fi 4 a Wi-Fi 5) není tak dobrý jako 5G.

Pokud jde o přenosovou rychlost a zpoždění, může 5G lépe vyhovět potřebám průmyslových robotů (ovládání manipulátoru), inteligentní kontroly kvality (vysokorychlostní rozpoznávání obrazu), AGV (bezpilotní logistické vozidlo) a dalších scénářů.

Pokud jde o pokrytí, 5G má větší oblast pokrytí než Wi-Fi a může lépe pokrýt kampus. Schopnost 5G přepínat mezi buňkami je také silnější než Wi-Fi, což uživatelům přinese lepší zážitek ze sítě.

2. Náklady na údržbu sítě Wi-Fi jsou vysoké.

K vybudování sítě Wi-Fi v parku musí podniky zapojit a koupit vlastní zařízení. Zařízení je odepisováno, poškozováno a vyměňováno, ale také udržováno speciálním personálem. Existují tuny Wi-Fi zařízení a konfigurace je obtížná.

5G je jiné. Je postaven a udržován operátory a pronajatý podniky (Wi-Fi versus 5G je trochu jako budovat si vlastní místnost versus cloud computing).

Celkově vzato bude 5G nákladově efektivnější.

3. 5G LAN má výkonnější funkce.

Seskupení VN 5G LAN bylo zmíněno dříve. Kromě izolace komunikace je důležitější funkcí seskupování dosáhnout rozlišení QoS (úroveň služeb) různých sítí.

Podnik má například kancelářskou síť, síť IT systémů a síť OT.

OT znamená operační technologie. Jedná se o síť, která propojuje průmyslové prostředí a zařízení, jako jsou soustruhy, robotická ramena, senzory, přístrojové vybavení, AGV, monitorovací systémy, MES, PLCS atd.

Různé sítě mají různé požadavky na výkon. Některé vyžadují nízkou latenci, některé vyžadují velkou šířku pásma a některé mají menší požadavky.

5G LAN může definovat různý výkon sítě na základě různých skupin VN. Některé podniky se tomu říká „mikro plátek“.

4. 5G LAN se snáze spravuje a je bezpečnější.

Jak je uvedeno výše, data pro podepisování uživatelů lze upravit v 5G UDM nes operátorů tak, aby seskupili uživatele do skupin VN. Musíme se tedy obrátit na zákaznický servis přepravce pokaždé, když potřebujeme změnit skupinové informace terminálu (připojit se, odstranit, změnit)?

Samozřejmě že ne.

V sítích 5G mohou operátoři otevřít oprávnění k úpravám správcům podnikových sítí prostřednictvím vývoje rozhraní, které umožňují samoobslužné úpravy.

Podniky si samozřejmě mohou také nastavit své vlastní zásady privátní sítě podle svých vlastních potřeb.

Při navazování datových připojení mohou podniky nastavit mechanismy autorizace a ověřování tak, aby striktně spravovaly skupiny VN. Toto zabezpečení je mnohem silnější a pohodlnější než Wi-Fi.

Případová studie 5G LAN

Pojďme se podívat na výhody 5G LAN prostřednictvím konkrétního příkladu sítě.

Za prvé, výrobní podnik, má vlastní dílnu, výrobní linku (nebo soustruh), potřebuje propojit PLC a PLC řídicí konec přes síť.

Každá montážní linka má spoustu zařízení, také nezávislého. Ideální je instalovat 5G moduly na každé zařízení v montážní lince. Zdá se však, že v této fázi to bude trochu drahé.

Zavedení průmyslové brány 5G nebo 5G CPE pak může zlepšit nákladovou výkonnost. Vhodné pro kabelové připojení, připojení ke kabelovému portu (ethernetový port nebo PLC port). Vhodné pro bezdrátové připojení, připojení k 5G nebo Wi-Fi.

Pokud 5G nepodporuje 5G LAN (před R16), je také možné realizovat propojení mezi PLC a PLC regulátorem. Celá 5G síť je však protokolem vrstvy 3, který se spoléhá na IP adresování, a adresa terminálu je také IP adresa, která nepodporuje předávání dat na druhé vrstvě. Aby bylo možné realizovat end-to-end komunikaci, musí být na obou stranách přidán AR (Access Router), který vytvoří tunel, zapouzdří protokol průmyslové vrstvy 2 v tunelu a přivede jej na peer konec.

Tato metoda nejen zvyšuje složitost, ale také zvyšuje náklady (náklady na pořízení AR routeru, pracovní sílu a časové náklady na konfiguraci AR routeru). Pokud uvažujete o dílně s tisíci řádky, náklady by byly ohromující.

Po zavedení 5G LAN podporuje 5G síť přímý přenos protokolu Layer 2, takže AR routery již nejsou potřeba. Síť 5G zároveň dokáže poskytovat trasy pro terminály bez IP adres a UPF dokáže rozpoznat MAC adresy terminálů. Celá síť se stává minimalistickou jednovrstvou sítí, která spolu může komunikovat na vrstvě 2.

Schopnost plug and play 5G LAN se dokáže dokonale integrovat se stávajícími sítěmi zákazníků, což snižuje dopad na stávající sítě zákazníků a šetří spoustu nákladů bez namáhavé renovace a upgradu.

Z makro pohledu je 5G LAN spolupráce mezi 5G a ethernetovou technologií. Rozvoj technologie TSN (time sensitive network) založené na technologii Ethernet nelze v budoucnu oddělit od pomoci 5G LAN.

Za zmínku stojí, že 5G LAN, kromě toho, že přispívá k výstavbě vnitřní sítě parku, může být také použit jako doplněk k tradiční vyhrazené liniové síti podniků k propojení poboček na různých místech.

Modul pro 5G LAN

Jak můžete vidět, 5G LAN je důležitou inovativní technologií pro 5G ve vertikálních odvětvích. Dokáže vybudovat silnější 5G privátní síťovou komunikaci, která zákazníkům pomůže urychlit jejich digitální transformaci a upgrade.

Pro lepší nasazení 5G LAN je kromě upgradů na straně sítě potřeba také podpora 5G modulů.

V procesu komerčního přistání technologie 5G LAN uvedla společnost Unigroup Zhangrui na trh první čipovou platformu základního pásma 5G R16 Ready — V516.

Na základě této platformy Quectel, přední výrobce modulů v Číně, úspěšně vyvinul řadu 5G modulů podporujících technologii 5G LAN a byl komercializován, včetně RG500U, RG200U, RM500U a dalších modulů LGA, M.2, Mini PCIe. .