Hvad er 5G LAN?

Forfatter: Ulink Media

Alle burde være bekendt med 5G, som er videreudviklingen af ​​4G og vores nyeste mobile kommunikationsteknologi.

For LAN bør du være mere bekendt med det. Dets fulde navn er lokalnetværk eller LAN. Vores hjemmenetværk, såvel som netværket på kontoret, er dybest set LAN. Med trådløs 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 datanetværk med lille område. De to teknologier synes at være uafhængige.

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 egentlig?

Faktisk er 5G LAN, forenklet sagt, at bruge 5G-teknologi til at "gruppere" og "opbygge" terminaler for at danne et LAN-netværk.

Alle har en 5G-telefon. Har du bemærket, at din telefon ikke kan søge efter dine venner, når du bruger 5G-telefoner, selv når de er tæt på hinanden (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 mobilterminaler "isoleret" fra hinanden. Dette er baseret på sikkerhedshensyn, telefonerne bruger deres egne kanaler og forstyrrer ikke hinanden.

Et LAN forbinder derimod terminaler (mobiltelefoner, computere osv.) i et område sammen for at danne en "gruppe". Dette letter ikke kun dataoverførslen mellem hinanden, men sparer også behovet for at gå ud af extranet.

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 kan en router opsættes via IP-lokationen, hvilket også kan opnå routing ind og ud (Layer 3-kommunikation).

Som vi alle ved, "vil 4G ændre vores liv, og 5G vil ændre vores samfund". Som den mest almindelige mobile kommunikationsteknologi i øjeblikket, bærer 5G missionen om at være "internettet for alting og den digitale transformation af hundredvis af linjer og tusindvis af brancher", hvilket skal hjælpe brugere i vertikale brancher med at blive forbundet.

Derfor kan 5G ikke blot forbinde alle terminaler til skyen, men også realisere "nærforbindelse" mellem terminaler.

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

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 de samme eller forskellige virtuelle netværksgrupper (VN).

Brugerdatabasen leverer oplysninger om terminalnummer-VN-gruppe og adgangspolitikker til administrationsnetværkselementerne (SMF, AMF, PCF osv.) i 5G-kernenetværket (5GC). Administrations-NE kombinerer disse oplysninger og politikregler i forskellige LAN'er. Dette er et 5G LAN.

Et 5G LAN understøtter Layer 2-kommunikation (samme netværkssegment, direkte adgang til hinanden) såvel som Layer 3-kommunikation (på tværs af netværkssegmenter, ved hjælp af routing). Et 5G LAN understøtter både unicast, 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 svarer til 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 bestemte 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, der muliggøres af 5G LAN, kan hjælpe virksomheder, skoler, myndigheder og familier med bedre at kommunikere 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 digitaliseringen af ​​industrielle scener, fordi 5G er en fremragende trådløs kommunikationsteknologi med stor båndbredde og lav forsinkelse, som kan realisere den trådløse forbindelse mellem forskellige produktionsfaktorer i industrielle scener.

Tag for eksempel industriel produktion. Tidligere blev "industriel bus"-teknologi brugt for at forbedre automatiseringen og opnå udstyrskontrol. Der findes mange typer af denne teknologi, som kan beskrives som "overalt".

Senere, med fremkomsten af ​​Ethernet- og IP-teknologi, dannede industrien enighed om, at sammen med udviklingen af ​​Ethernet, findes der "industrielt Ethernet". I dag er industriel sammenkoblingsprotokol grundlæggende Ethernet-baseret, uanset hvilken type protokol der anvendes.

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.

Derudover er implementeringstilstanden med kabelforbindelse mere besværlig, byggeperioden er lang, og omkostningerne er høje. Hvis der er et problem med udstyret eller kablet, er udskiftningen også meget langsom. Derfor begyndte branchen at tænke på at introducere trådløs kommunikationsteknologi.

Som følge heraf er Wi-Fi, Bluetooth og andre teknologier kommet ind i den industrielle sektor.

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

Her er årsagen:

1. Wi-Fi-netværks ydeevne (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.

Med hensyn til dækning har 5G et større dækningsområde end Wi-Fi og kan bedre dække campusområdet. 5Gs evne til at skifte mellem celler er også stærkere end Wi-Fi, hvilket vil give brugerne en bedre netværksoplevelse.

2. Vedligeholdelsesomkostningerne for Wi-Fi-netværk er høje.

For at opbygge et Wi-Fi-netværk i en park skal virksomheder selv installere og købe deres udstyr. Udstyret afskrives, beskadiges og udskiftes, men vedligeholdes også af specialpersonale. Der er tonsvis af Wi-Fi-enheder, og konfigurationen er besværlig.

5G er anderledes. Det bygges og vedligeholdes af operatører og lejes af virksomheder (Wi-Fi versus 5G er lidt ligesom at bygge sit eget værelse versus cloud computing).

Samlet set 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 ​​kommunikationen er en vigtigere funktion ved grupperingen at opnå QoS-differentiering (serviceniveau) for 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 osv.

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

Et 5G LAN kan definere forskellig netværksydelse baseret på forskellige VN-grupper. Nogle virksomheder kalder det "micro slice".

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

Som nævnt ovenfor kan brugersigneringsdata ændres i 5G UDM-netværk hos teleudbydere for at gruppere brugere i VN-grupper. Så skal vi henvende os til teleudbyderens kundeservice, hver gang vi skal ændre gruppeoplysningerne for en terminal (tilmelde, slette, ændre)?

Selvfølgelig ikke.

I 5G-netværk kan operatører give virksomhedens netværksadministratorer tilladelse til at ændre indstillingerne gennem udvikling af grænseflader, hvilket muliggør selvbetjeningsændringer.

Virksomheder kan selvfølgelig også fastsætte deres egne private netværkspolitikker i henhold til deres egne behov.

Når virksomheder opretter dataforbindelser, kan de indstille godkendelses- og autentificeringsmekanismer for strengt at administrere VN-grupper. Denne sikkerhed er meget stærkere og mere praktisk end Wi-Fi.

En casestudie af et 5G LAN

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

Først og fremmest skal en produktionsvirksomhed, der har sit eget værksted, produktionslinje (eller drejebænk), forbinde PLC'en og PLC-styringsenheden via netværket.

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

Derefter kan introduktionen af ​​5G industriel gateway, eller 5G CPE, forbedre omkostningseffektiviteten. Velegnet til kabelbaseret forbindelse til en kabelbaseret port (Ethernet-port eller PLC-port). Velegnet til trådløs forbindelse til 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 en AR (Access Router) tilføjes 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 blot kompleksiteten, men øger også omkostningerne (omkostninger til køb af AR-router, arbejdskraft og tidsomkostninger til konfiguration af AR-router). Hvis man tænker på et værksted med tusindvis af linjer, ville omkostningerne være svimlende.

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

5G LAN's plug-and-play-funktionalitet kan perfekt integreres med kundernes eksisterende netværk, hvilket reducerer påvirkningen af ​​kundernes eksisterende netværk og sparer mange omkostninger uden besværlig 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, udover at være befordrende for opbygningen af ​​parkens interne netværk, også kan bruges som et supplement til virksomheders traditionelle dedikerede linjenetværk til at forbinde filialer på forskellige steder.

Modulet til 5G LAN

Som du kan se, er 5G LAN en vigtig innovativ teknologi til 5G i vertikale industrier. Det kan opbygge 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 opgraderinger på netværkssiden, også behov for understøttelse af 5G-moduler.

I forbindelse med den kommercielle 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- og Mini PCIe-pakkemoduler.