Hvad er 5G LAN?

Forfatter: Ulink Media

Alle burde være bekendt med 5G, som er udviklingen af ​​4G og vores nyeste mobilkommunikationsteknologi.

For LAN bør du være mere fortrolig med det. Dens fulde navn er lokalnetværk eller LAN. Vores hjemmenetværk, såvel som netværket på virksomhedens kontor, er grundlæggende LAN. Med trådløst Wi-Fi er det et trådløst LAN (WLAN).

Så hvorfor siger jeg, at 5G LAN er interessant?

5G er et bredt mobilnetværk, mens LAN er et lille datanetværk. De to teknologier ser ikke ud til at hænge sammen.

Med andre ord er 5G og LAN to ord, som alle kender hver for sig. Men sammen er det lidt forvirrende. Er det ikke?

5G LAN, hvad er det helt præcist?

Faktisk er 5G LAN, for at sige det enkelt, at bruge 5G-teknologi til at "gruppere" og "bygge" terminaler til at danne et LAN-netværk.

Alle har en 5G-telefon. Når du bruger 5G-telefoner, har du så bemærket, at din telefon ikke kan søge efter dine venner, selv når de er i nærheden (selv ansigt til ansigt)? I kan kommunikere med hinanden, fordi dataene flyder hele vejen rundt til serverne hos din udbyder eller internetudbyder.

For basestationer er alle mobile terminaler "isoleret" fra hinanden. Dette er baseret på sikkerhedshensyn, telefonerne bruger deres egne kanaler, forstyrrer ikke hinanden.

Et LAN på den anden side forbinder terminaler (mobiltelefoner, computere osv.) i et område sammen for at danne en "gruppe". Dette letter ikke kun datatransmissionen mellem hinanden, men sparer også ekstranetudgangen.

I et LAN kan terminaler lokalisere hinanden baseret på deres MAC-adresser og finde hinanden (Layer 2-kommunikation). For at få adgang til det eksterne netværk, opsætte en router, via IP-placeringen, kan også opnå routing ind og ud (Layer 3 kommunikation).

Som vi alle ved, "4G vil ændre vores liv, og 5G vil ændre vores samfund". Som den mest almindelige mobilkommunikationsteknologi på nuværende tidspunkt bærer 5G missionen om "altings internet og den digitale transformation af hundredvis af linjer og tusindvis af industrier", som skal hjælpe brugere i vertikale industrier med at få forbindelse.

Derfor kan 5G ikke kun forbinde hver terminal til skyen, men også realisere "nærforbindelse" mellem terminaler.

Derfor introducerede 5G LAN i 3GPP R16-standarden denne nye funktion.

Principper og karakteristika for 5G LAN

I et 5G-netværk kan administratorer ændre dataene i brugerdatabasen (UDM-netværkselementer), underskrive en servicekontrakt med et specificeret UE-nummer og derefter opdele dem i samme eller forskellige virtuelle netværksgrupper (VN).

Brugerdatabasen giver terminalnummer VN-gruppeinformation og adgangspolitikker til styringsnetværkselementerne (SMF, AMF, PCF osv.) i 5G-kernenetværket (5GC). Ledelsen NE kombinerer disse informations- og politikregler i forskellige Lans. Dette er et 5G LAN.

Et 5G LAN understøtter Layer 2-kommunikation (samme netværkssegment, direkte adgang til hinanden) samt Layer 3-kommunikation (på tværs af netværkssegmenter, ved hjælp af routing). Et 5G LAN understøtter unicast såvel som multicast og broadcast. Kort sagt er den gensidige adgangstilstand meget fleksibel, og netværket er meget enkelt.

Med hensyn til omfang understøtter et 5G LAN kommunikationen mellem den samme UPF (mediesidenetværkselement i 5G-kernenetværket) og forskellige UPF'er. Dette er ensbetydende med at bryde den fysiske afstandsgrænse mellem terminaler (selv Beijing og Shanghai kan kommunikere).

Især kan 5G LAN-netværk oprette forbindelse til brugernes eksisterende datanetværk for plug and play og gensidig adgang.

Applikationsscenarier og fordele ved 5G LAN

5G LAN muliggør gruppering og forbindelse mellem specificerede 5G-terminaler, hvilket i høj grad letter opbygningen af ​​et mere mobilt LAN-netværk for virksomheder. Mange læsere vil helt sikkert spørge, om mobilitet ikke allerede er mulig med eksisterende Wi-Fi-teknologi? Hvorfor behovet for et 5G LAN?

Bare rolig, lad os komme videre.

Det lokale netværk aktiveret af 5G LAN kan hjælpe virksomheder, skoler, regeringer og familier med at kommunikere bedre med terminaler i en region. Det kan bruges i kontornetværket, men dets større værdi ligger i transformationen af ​​parkens produktionsmiljø og transformationen af ​​det grundlæggende netværk af produktionsvirksomheder såsom industriel fremstilling, havneterminaler og energiminer.

Vi promoverer nu det industrielle internet. Vi mener, at 5G kan muliggøre digitalisering af industrielle scener, fordi 5G er en fremragende trådløs kommunikationsteknologi med stor båndbredde og lav forsinkelse, som kan realisere den trådløse forbindelse af forskellige produktionsfaktorer i industrielle scener.

Tag for eksempel industriel fremstilling. Tidligere, for bedre automatisering, for at opnå udstyrskontrol, brug af "industriel bus" teknologi. Der er mange typer af denne teknologi, som kan beskrives som "over det hele".

Senere, med fremkomsten af ​​Ethernet og IP-teknologi, dannede industrien en konsensus, sammen med udviklingen af ​​Ethernet, er der "industrielt Ethernet". I dag, uanset hvem der er industriel sammenkoblingsprotokol, er den grundlæggende Ethernet-baseret.

Senere fandt industrivirksomheder ud af, at kablede forbindelser begrænsede mobiliteten for meget - der var altid en "fletning" på bagsiden af ​​enheden, der forhindrede fri bevægelighed.

Desuden er installationstilstanden for kablet forbindelse mere besværlig, byggeperioden er lang, omkostningerne er høje. Hvis der er et problem med udstyret eller kablet, er udskiftningen også meget langsom. Så industrien begyndte at tænke på at introducere trådløs kommunikationsteknologi.

Som et resultat er Wi-Fi, Bluetooth og andre teknologier kommet ind på det industrielle område.

Så for at vende tilbage til det forrige spørgsmål, hvorfor 5G LAN, når der er Wi-Fi?

Her er grunden:

1. Ydeevnen af ​​Wi-Fi-netværk (især Wi-Fi 4 og Wi-Fi 5) er ikke så god som 5G.

Med hensyn til transmissionshastighed og forsinkelse kan 5G bedre opfylde behovene hos industrirobotter (manipulatorstyring), intelligent kvalitetsinspektion (højhastighedsbilledgenkendelse), AGV (ubemandet logistikkøretøj) og andre scenarier.

Dækningsmæssigt har 5G et større dækningsområde end Wi-Fi og kan bedre dække campus. 5G's evne til at skifte mellem celler er også stærkere end Wi-Fi, hvilket vil give brugerne en bedre netværksoplevelse.

2. Wi-Fi-netværkets vedligeholdelsesomkostninger er høje.

For at opbygge et Wi-Fi-netværk i en park, skal virksomheder koble og købe deres eget udstyr. Udstyr afskrives, beskadiges og udskiftes, men vedligeholdes også af særligt personale. Der er tonsvis af Wi-Fi-enheder, og konfigurationen er et besvær.

5G er anderledes. Det er bygget og vedligeholdt af operatører og lejet af virksomheder (Wi-Fi versus 5G er lidt som at bygge dit eget værelse kontra cloud computing).

Tilsammen vil 5G være mere omkostningseffektivt.

3. 5G LAN har mere kraftfulde funktioner.

VN-grupperingen af ​​et 5G LAN blev nævnt tidligere. Ud over isoleringen af ​​kommunikation er en vigtigere funktion ved gruppering at opnå QoS (service level) differentiering af forskellige netværk.

For eksempel har en virksomhed et kontornetværk, et it-systemnetværk og et OT-netværk.

OT står for Operational Technology. Det er et netværk, der forbinder det industrielle miljø og udstyr, såsom drejebænke, robotarme, sensorer, instrumentering, AGV'er, overvågningssystemer, MES, PLCS mv.

Forskellige netværk har forskellige krav til ydeevne. Nogle kræver lav latenstid, nogle kræver høj båndbredde, og nogle har mindre krav.

Et 5G LAN kan definere forskellig netværksydelse baseret på forskellige VN-grupper. Nogle virksomheder kaldes det "mikroskive".

4. 5G LAN er nemmere at administrere og mere sikkert.

Som nævnt ovenfor kan brugersigneringsdata ændres i 5G UDM-netværk af operatører for at gruppere brugere i VN-grupper. Så skal vi gå til operatørens kundeservice, hver gang vi skal ændre gruppeoplysningerne for en terminal (tilslut, slette, ændre)?

Selvfølgelig ikke.

I 5G-netværk kan operatører åbne ændringstilladelsen for virksomhedsnetværksadministratorer gennem udvikling af grænseflader, hvilket muliggør selvbetjeningsændring.

Selvfølgelig kan virksomheder også indstille deres egne private netværkspolitikker i henhold til deres egne behov.

Ved etablering af dataforbindelser kan virksomheder indstille autorisations- og autentificeringsmekanismer til strengt at administrere VN-grupper. Denne sikkerhed er meget stærkere og mere praktisk end Wi-Fi.

Et casestudie af et 5G LAN

Lad os tage et kig på fordelene ved 5G LAN gennem et specifikt netværkseksempel.

Først og fremmest har en fremstillingsvirksomhed sit eget værksted, produktionslinje (eller drejebænk), der skal forbinde PLC og PLC-kontrolende gennem netværket.

Hvert samlebånd har en masse udstyr, også uafhængigt. Det er ideelt at installere 5G-moduler på hver enhed i samlebåndet. Det ser dog ud til, at det bliver lidt dyrt på nuværende tidspunkt.

Så kan introduktionen af ​​5G industriel gateway eller 5G CPE forbedre omkostningsydelsen. Velegnet til kablet, tilsluttet til kablet port (Ethernet-port eller PLC-port). Velegnet til trådløst, tilsluttet 5G eller Wi-Fi.

Hvis 5G ikke understøtter 5G LAN (før R16), er det også muligt at realisere forbindelsen mellem PLC og PLC controller. Hele 5G-netværket er dog en Layer 3-protokol, der er afhængig af IP-adressering, og terminaladressen er også en IP-adresse, som ikke understøtter Layer 2-datavideresendelse. For at realisere end-to-end-kommunikation skal der tilføjes en AR (Access Router) på begge sider for at etablere en tunnel, indkapsle den industrielle Layer 2-protokol i tunnelen og bringe den til peer-enden.

Denne metode øger ikke kun kompleksiteten, men øger også omkostningerne (købsomkostninger for AR-router, arbejdskraft til konfiguration af AR-router og tidsomkostninger). Hvis du tænker på et værksted med tusindvis af linjer, ville omkostningerne være svimlende.

Efter introduktionen af ​​5G LAN understøtter 5G-netværket den direkte transmission af Layer 2-protokollen, så AR-routere er ikke længere nødvendige. Samtidig kan 5G-netværket levere ruter til terminaler uden IP-adresser, og UPF kan genkende terminalernes MAC-adresser. Hele netværket bliver et minimalistisk enkeltlagsnetværk, som kan kommunikere med hinanden på lag 2.

Plug and play-kapaciteten af ​​5G LAN kan perfekt integrere sig med kundernes eksisterende netværk, hvilket reducerer påvirkningen af ​​kundernes eksisterende netværk og sparer en masse omkostninger uden anstrengende renovering og opgradering.

Fra et makroperspektiv er 5G LAN et samarbejde mellem 5G og Ethernet-teknologi. I fremtiden kan udviklingen af ​​TSN-teknologi (tidsfølsomt netværk) baseret på Ethernet-teknologi ikke adskilles fra hjælpen fra 5G LAN.

Det er værd at nævne, at 5G LAN, ud over at være befordrende for opbygningen af ​​parkens interne netværk, også kan bruges som et supplement til det traditionelle dedikerede linjenetværk af virksomheder til at forbinde filialer forskellige steder.

Modulet til 5G LAN

Som du kan se, er 5G LAN en vigtig innovativ teknologi til 5G i vertikale industrier. Det kan bygge stærkere 5G privat netværkskommunikation for at hjælpe kunder med at accelerere deres digitale transformation og opgradering.

For bedre at kunne implementere 5G LAN er der udover netværkssideopgraderinger også behov for 5G-modulunderstøttelse.

I processen med kommerciel landing af 5G LAN-teknologi lancerede Unigroup Zhangrui branchens første 5G R16 Ready baseband-chipplatform — V516.

Baseret på denne platform har Quectel, den førende modulproducent i Kina, med succes udviklet en række 5G-moduler, der understøtter 5G LAN-teknologi, og er blevet kommercialiseret, herunder RG500U, RG200U, RM500U og andre LGA, M.2, Mini PCIe-pakkemoduler .