Kas ir 5G LAN?

Autors: Ulink Media

Ikvienam vajadzētu būt pazīstamam ar 5G, kas ir 4G un mūsu jaunākās mobilo sakaru tehnoloģijas evolūcija.

Runājot par lokālo tīklu (LAN), jums tas ir labāk pazīstams. Tā pilns nosaukums ir lokālais tīkls jeb LAN. Mūsu mājas tīkls, kā arī tīkls uzņēmuma birojā, būtībā ir LAN. Bezvadu Wi-Fi gadījumā tas ir bezvadu lokālais tīkls (WLAN).

Tad kāpēc es saku, ka 5G LAN ir interesants?

5G ir plašs mobilo sakaru tīkls, savukārt LAN ir neliela apgabala datu tīkls. Šķiet, ka šīs divas tehnoloģijas nav saistītas.

Citiem vārdiem sakot, 5G un LAN ir divi vārdi, ko visi zina atsevišķi. Bet kopā tie ir nedaudz mulsinoši, vai ne?

5G LAN, kas tas īsti ir?

Faktiski 5G LAN, vienkārši sakot, ir 5G tehnoloģijas izmantošana, lai “grupētu” un “veidotu” termināļus, lai izveidotu LAN tīklu.

Ikvienam ir 5G tālrunis. Vai esat pamanījuši, ka, lietojot 5G tālruņus, tālrunis nevar meklēt jūsu draugus pat tad, ja viņi atrodas tuvu viens otram (pat aci pret aci)? Jūs varat sazināties viens ar otru, jo dati plūst līdz pat jūsu operatora vai interneta pakalpojumu sniedzēja serveriem.

Bāzes stacijās visi mobilie termināļi ir “izolēti” viens no otra. Tas ir balstīts uz drošības apsvērumiem, jo ​​tālruņi izmanto savus kanālus un netraucē viens otram.

Savukārt lokālais tīkls (LAN) savieno termināļus (mobilos tālruņus, datorus utt.) vienā zonā, veidojot “grupu”. Tas ne tikai atvieglo datu pārraidi savā starpā, bet arī ietaupa ekstraneta izeju.

Lokālajā tīklā (LAN) termināļi var atrast viens otru, pamatojoties uz to MAC adresēm, un atrast viens otru (2. slāņa komunikācija). Lai piekļūtu ārējam tīklam, iestatiet maršrutētāju, izmantojot IP atrašanās vietu, un tas var nodrošināt arī ieejas un izejas maršrutēšanu (3. slāņa komunikācija).

Kā mēs visi zinām, “4G mainīs mūsu dzīvi, un 5G mainīs mūsu sabiedrību”. Kā pašlaik visizplatītākā mobilo sakaru tehnoloģija, 5G pilda misiju “visa internets un simtiem līniju un tūkstošiem nozaru digitālā transformācija”, kam jāpalīdz lietotājiem vertikālajās nozarēs izveidot savienojumu.

Tāpēc 5G ne tikai savieno katru termināli ar mākoņpakalpojumu, bet arī nodrošina “tuvējo savienojumu” starp termināļiem.

Tāpēc 3GPP R16 standartā 5G LAN ieviesa šo jauno funkciju.

5G LAN principi un raksturojums

5G tīklā administratori var modificēt datus lietotāju datubāzē (UDM tīkla elementi), parakstīt pakalpojumu līgumu ar norādīto UE numuru un pēc tam sadalīt tos vienā vai dažādās virtuālā tīkla grupās (VN).

Lietotāju datubāze sniedz termināļa numura VN grupas informāciju un piekļuves politikas 5G pamattīkla (5GC) pārvaldības tīkla elementiem (SMF, AMF, PCF utt.). Pārvaldības NE apvieno šo informāciju un politikas noteikumus dažādos lokālajos tīklos (LAN). Šis ir 5G lokālais tīkls (5G LAN).

5G lokālais tīkls (LAN) atbalsta 2. slāņa komunikāciju (viens un tas pats tīkla segments, tieša piekļuve vienam otram), kā arī 3. slāņa komunikāciju (visos tīkla segmentos, izmantojot maršrutēšanu). 5G lokālais tīkls atbalsta gan unicast, gan multicast un apraidi. Īsāk sakot, savstarpējās piekļuves režīms ir ļoti elastīgs, un tīklošana ir ļoti vienkārša.

Runājot par darbības jomu, 5G lokālais tīkls atbalsta saziņu starp vienu un to pašu UPF (5G pamattīkla multivides puses tīkla elementu) un dažādiem UPF. Tas ir līdzvērtīgi fiziskā attāluma ierobežojuma pārsniegšanai starp termināļiem (pat Pekina un Šanhaja var sazināties).

Jo īpaši 5G LAN tīkli var izveidot savienojumu ar lietotāju esošajiem datu tīkliem, lai nodrošinātu “plug and play” un savstarpēju piekļuvi.

5G LAN pielietojuma scenāriji un priekšrocības

5G LAN nodrošina noteiktu 5G termināļu grupēšanu un savienošanu, ievērojami atvieglojot mobilāka LAN tīkla izveidi uzņēmumiem. Daudzi lasītāji noteikti jautās, vai mobilitāte jau nav iespējama ar esošo Wi-Fi tehnoloģiju? Kāpēc vispār ir nepieciešams 5G LAN?

Neuztraucieties, ejam tālāk.

5G LAN nodrošinātā lokālā tīklošana var palīdzēt uzņēmumiem, skolām, valdībām un ģimenēm labāk sazināties ar termināļiem reģionā. To var izmantot biroju tīklā, taču tā lielākā vērtība slēpjas parka ražošanas vides pārveidošanā un ražošanas uzņēmumu, piemēram, rūpnieciskās ražošanas, ostu termināļu un enerģijas raktuvju, pamata tīkla pārveidošanā.

Mēs pašlaik reklamējam rūpniecisko internetu. Mēs uzskatām, ka 5G var nodrošināt rūpniecisko vidi digitalizāciju, jo 5G ir lieliska bezvadu sakaru tehnoloģija ar lielu joslas platumu un zemu aizkavi, kas var realizēt dažādu ražošanas faktoru bezvadu savienojumu rūpnieciskajās vidēs.

Ņemsim, piemēram, rūpniecisko ražošanu. Iepriekš, lai uzlabotu automatizāciju un panāktu iekārtu vadību, tika izmantota "rūpniecisko kopņu" tehnoloģija. Ir daudz šīs tehnoloģijas veidu, ko var raksturot kā "visur esošo".

Vēlāk, līdz ar Ethernet un IP tehnoloģiju parādīšanos, nozarē izveidojās vienprātība, ka līdz ar Ethernet attīstību pastāv "industriālais Ethernet". Mūsdienās neatkarīgi no izmantotā industriālā savienojuma protokola pamatā ir Ethernet.

Vēlāk rūpniecības uzņēmumi atklāja, ka vadu savienojumi pārāk ierobežo mobilitāti — ierīces aizmugurē vienmēr bija “pinums”, kas kavēja brīvu pārvietošanos.

Turklāt vadu savienojuma izvietošanas režīms ir sarežģītāks, būvniecības periods ir ilgs, izmaksas ir augstas. Ja rodas problēmas ar aprīkojumu vai kabeli, nomaiņa ir arī ļoti lēna. Tāpēc nozare sāka domāt par bezvadu sakaru tehnoloģijas ieviešanu.

Tā rezultātā rūpniecības jomā ir ienākušas Wi-Fi, Bluetooth un citas tehnoloģijas.

Tātad, atgriežoties pie iepriekšējā jautājuma, kāpēc 5G LAN, ja ir Wi-Fi?

Lūk, iemesls:

1. Wi-Fi tīklu (īpaši Wi-Fi 4 un Wi-Fi 5) veiktspēja nav tik laba kā 5G.

Runājot par pārraides ātrumu un aizkavi, 5G var labāk apmierināt rūpniecisko robotu (manipulatoru vadība), intelektuālas kvalitātes pārbaudes (ātrdarbīgas attēlu atpazīšanas), AGV (bezpilota loģistikas transportlīdzekļu) un citu scenāriju vajadzības.

Runājot par pārklājumu, 5G ir lielāks pārklājuma laukums nekā Wi-Fi, un tas var labāk nosegt visu universitātes pilsētiņu. 5G spēja pārslēgties starp šūnām ir arī spēcīgāka nekā Wi-Fi, kas lietotājiem nodrošinās labāku tīkla pieredzi.

2. Wi-Fi tīkla uzturēšanas izmaksas ir augstas.

Lai parkā izveidotu Wi-Fi tīklu, uzņēmumiem ir jāvada vadi un jāiegādājas savs aprīkojums. Iekārtas ir nolietotas, bojātas un nomainītas, taču tās arī uztur īpašs personāls. Ir milzum daudz Wi-Fi ierīču, un konfigurēšana ir apgrūtinoša.

5G ir citādāks. To būvē un uztur operatori, un uzņēmumi nomā (Wi-Fi salīdzinājumā ar 5G ir nedaudz līdzīgs savas istabas būvēšanai salīdzinājumā ar mākoņdatošanu).

Kopumā 5G būs izmaksu ziņā efektīvāks.

3. 5G LAN ir jaudīgākas funkcijas.

5G lokālā tīkla VN grupēšana tika minēta iepriekš. Papildus komunikācijas izolācijai, svarīgāka grupēšanas funkcija ir panākt dažādu tīklu QoS (pakalpojuma līmeņa) diferenciāciju.

Piemēram, uzņēmumam ir biroja tīkls, IT sistēmu tīkls un OT tīkls.

OT apzīmē darbības tehnoloģijas. Tas ir tīkls, kas savieno rūpniecisko vidi un iekārtas, piemēram, virpas, robotizētas rokas, sensorus, instrumentus, AGV, uzraudzības sistēmas, MES, PLCS utt.

Dažādiem tīkliem ir atšķirīgas veiktspējas prasības. Dažiem ir nepieciešama zema latentuma jauda, ​​citiem - augsta joslas platums, bet dažiem ir mazākas prasības.

5G lokālais tīkls (LAN) var definēt atšķirīgu tīkla veiktspēju, pamatojoties uz dažādām VN grupām. Dažos uzņēmumos to sauc par “mikro šķēli”.

4. 5G LAN ir vieglāk pārvaldāms un drošāks.

Kā minēts iepriekš, lietotāju parakstīšanas datus var modificēt operatoru 5G UDM sistēmās, lai grupētu lietotājus VN grupās. Tātad, vai mums katru reizi, kad ir jāmaina termināļa grupas informācija (pievienošanās, dzēšana, maiņa), ir jāvēršas pie operatora klientu apkalpošanas dienesta?

Protams, nē.

5G tīklos operatori var atvērt modifikācijas atļaujas uzņēmuma tīkla administratoriem, izstrādājot saskarnes, kas nodrošina pašapkalpošanās modifikācijas.

Protams, uzņēmumi var arī iestatīt savas privātā tīkla politikas atbilstoši savām vajadzībām.

Veidojot datu savienojumus, uzņēmumi var iestatīt autorizācijas un autentifikācijas mehānismus, lai stingri pārvaldītu VN grupas. Šī drošība ir daudz spēcīgāka un ērtāka nekā Wi-Fi.

5G lokālā tīkla gadījuma izpēte

Apskatīsim 5G LAN priekšrocības, izmantojot konkrētu tīkla piemēru.

Pirmkārt, ražošanas uzņēmumam, kam ir sava darbnīca, ražošanas līnija (vai virpa), ir nepieciešams savienot PLC un PLC vadības galu, izmantojot tīklu.

Katrā montāžas līnijā ir daudz aprīkojuma, arī neatkarīgu. Ideāli ir uzstādīt 5G moduļus katrā ierīcē montāžas līnijā. Tomēr izskatās, ka šajā posmā tas būs nedaudz dārgi.

Pēc tam 5G industriālo vārteju jeb 5G CPE ieviešana var uzlabot izmaksu efektivitāti. Piemērots vadu savienojumam, savienojot to ar vadu portu (Ethernet portu vai PLC portu). Piemērots bezvadu savienojumam, savienojot ar 5G vai Wi-Fi.

Ja 5G neatbalsta 5G LAN (pirms R16), ir iespējams arī realizēt savienojumu starp PLC un PLC kontrolieri. Tomēr viss 5G tīkls ir 3. slāņa protokols, kas balstās uz IP adresēšanu, un termināļa adrese arī ir IP adrese, kas neatbalsta 2. slāņa datu pārsūtīšanu. Lai realizētu pilnīgu saziņu, abās pusēs jāpievieno AR (piekļuves maršrutētājs), lai izveidotu tuneli, iekapsulētu industriālo 2. slāņa protokolu tunelī un nogādātu to līdz vienaudžu galam.

Šī metode ne tikai palielina sarežģītību, bet arī palielina izmaksas (AR maršrutētāja iegādes izmaksas, AR maršrutētāja konfigurēšanas darbaspēka un laika izmaksas). Ja iedomājaties darbnīcu ar tūkstošiem līniju, izmaksas būtu satriecošas.

Pēc 5G lokālā tīkla ieviešanas 5G tīkls atbalsta 2. slāņa protokola tiešu pārraidi, tāpēc AR maršrutētāji vairs nav nepieciešami. Vienlaikus 5G tīkls var nodrošināt maršrutus termināļiem bez IP adresēm, un UPF var atpazīt termināļu MAC adreses. Viss tīkls kļūst par minimālistisku viena slāņa tīklu, kas var sazināties savā starpā 2. slānī.

5G LAN savienojuma un atskaņošanas iespēja var lieliski integrēties klientu esošajos tīklos, samazinot ietekmi uz klientu esošajiem tīkliem un ietaupot ievērojamas izmaksas bez intensīvas renovācijas un modernizācijas.

No makro viedokļa raugoties, 5G LAN ir 5G un Ethernet tehnoloģiju sadarbība. Nākotnē TSN (laikjutīgā tīkla) tehnoloģijas, kuras pamatā ir Ethernet tehnoloģija, attīstība nevar tikt atdalīta no 5G LAN palīdzības.

Ir vērts pieminēt, ka 5G LAN, papildus tam, ka tas veicina parka iekšējā tīkla izbūvi, var tikt izmantots arī kā papildinājums tradicionālajam uzņēmumu specializētajam līniju tīklam, lai savienotu filiāles dažādās vietās.

5G LAN modulis

Kā redzat, 5G lokālais tīkls (5G LAN) ir svarīga inovatīva 5G tehnoloģija vertikālajās nozarēs. Tas var izveidot spēcīgāku 5G privātā tīkla komunikāciju, lai palīdzētu klientiem paātrināt digitālo transformāciju un modernizāciju.

Lai labāk izvietotu 5G LAN, papildus tīkla puses jauninājumiem ir nepieciešams arī 5G moduļu atbalsts.

5G LAN tehnoloģijas komerciālās ieviešanas procesā Unigroup Zhangrui laida klajā nozarē pirmo 5G R16 Ready bāzes joslas mikroshēmu platformu — V516.

Balstoties uz šo platformu, Quectel, vadošais moduļu ražotājs Ķīnā, ir veiksmīgi izstrādājis vairākus 5G moduļus, kas atbalsta 5G LAN tehnoloģiju, un ir komercializējis tos, tostarp RG500U, RG200U, RM500U un citus LGA, M.2, Mini PCIe pakotņu moduļus.