Vad är 5G LAN?

Författare: Ulink Media

Alla borde vara bekanta med 5G, som är utvecklingen av 4G och vår senaste mobila kommunikationsteknik.

För LAN bör du vara mer bekant med det. Dess fullständiga namn är lokalt nätverk, eller LAN. Vårt hemnätverk, liksom nätverket på huvudkontoret, är i grunden LAN. Med trådlöst Wi-Fi är det ett trådlöst LAN (WLAN).

Så varför säger jag att 5G LAN är intressant?

5G är ett brett mobilnät, medan LAN är ett datanätverk för små områden. De två teknikerna verkar vara orelaterade.

Med andra ord är 5G och LAN två ord som alla känner till var för sig. Men tillsammans är det lite förvirrande. Eller hur?

5G LAN, vad är det egentligen?

Faktum är att 5G LAN, enkelt uttryckt, går ut på att använda 5G-teknik för att "gruppera" och "bygga" terminaler för att bilda ett LAN-nätverk.

Alla har en 5G-telefon. Har du märkt att din telefon inte kan söka efter dina vänner när du använder 5G-telefoner, även när de är i närheten av varandra (inte ens ansikte mot ansikte)? Ni kan kommunicera med varandra eftersom data flödar hela vägen runt till servrarna hos din operatör eller internetleverantör.

För basstationer är alla mobilterminaler "isolerade" från varandra. Detta baseras på säkerhetsöverväganden, telefonerna använder sina egna kanaler och stör inte varandra.

Ett LAN, å andra sidan, kopplar samman terminaler (mobiltelefoner, datorer etc.) i ett område till en "grupp". Detta underlättar inte bara dataöverföringen mellan varandra, utan sparar också behovet av att lämna extranätet.

I ett LAN kan terminaler lokalisera varandra baserat på sina MAC-adresser och hitta varandra (lager 2-kommunikation). För att komma åt det externa nätverket kan en router konfigureras via IP-platsen, vilket också kan möjliggöra routing in och ut (lager 3-kommunikation).

Som vi alla vet kommer ”4G att förändra våra liv, och 5G kommer att förändra vårt samhälle”. Som den mest etablerade mobila kommunikationstekniken för närvarande axlar 5G uppdraget att vara ”alltings internet och den digitala omvandlingen av hundratals linjer och tusentals branscher”, vilket behöver hjälpa användare inom vertikala branscher att bli uppkopplade.

Därför kan 5G inte bara ansluta varje terminal till molnet, utan också realisera "närförbindelser" mellan terminaler.

Därför introducerade 5G LAN denna nya funktion i 3GPP R16-standarden.

Principer och egenskaper hos 5G LAN

I ett 5G-nätverk kan administratörer ändra data i användardatabasen (UDM-nätverkselement), skriva ett serviceavtal med ett angivet UE-nummer och sedan dela upp dem i samma eller olika virtuella nätverksgrupper (VN).

Användardatabasen tillhandahåller information om terminalnummer, VN-grupp och åtkomstpolicyer till hanteringsnätverkselementen (SMF, AMF, PCF, etc.) i 5G-kärnnätet (5GC). Den hanteringsbaserade NE kombinerar denna information och policyregler till olika LAN. Detta är ett 5G-LAN.

Ett 5G LAN stöder lager 2-kommunikation (samma nätverkssegment, direkt åtkomst till varandra) såväl som lager 3-kommunikation (över nätverkssegment, med hjälp av routing). Ett 5G LAN stöder både unicast, multicast och broadcast. Kort sagt, det ömsesidiga åtkomstläget är mycket flexibelt och nätverkandet är mycket enkelt.

När det gäller omfattning stöder ett 5G-LAN kommunikationen mellan samma UPF (media side network element of the 5G core network) och olika UPF:er. Detta är liktydigt med att bryta den fysiska avståndsgränsen mellan terminaler (till och med Peking och Shanghai kan kommunicera).

I synnerhet kan 5G LAN-nätverk ansluta till användarnas befintliga datanätverk för plug and play och ömsesidig åtkomst.

Applikationsscenarier och fördelar med 5G LAN

5G LAN möjliggör gruppering och anslutning mellan specifika 5G-terminaler, vilket avsevärt underlättar byggandet av ett mer mobilt LAN-nätverk för företag. Många läsare kommer säkert att fråga sig, är inte mobilitet redan möjlig med befintlig Wi-Fi-teknik? Varför behövs ett 5G LAN?

Oroa dig inte, låt oss gå vidare.

Det lokala nätverk som möjliggörs av 5G LAN kan hjälpa företag, skolor, myndigheter och familjer att bättre kommunicera med terminaler i en region. Det kan användas i kontorsnätverket, men dess större värde ligger i omvandlingen av parkens produktionsmiljö och omvandlingen av det grundläggande nätverket av produktionsföretag som industriell tillverkning, hamnterminaler och energigruvor.

Vi marknadsför nu det industriella internet. Vi tror att 5G kan möjliggöra digitaliseringen av industriella miljöer eftersom 5G är en utmärkt trådlös kommunikationsteknik med stor bandbredd och låg fördröjning, vilket kan förverkliga trådlös anslutning av olika produktionsfaktorer i industriella miljöer.

Ta industriell tillverkning som exempel. Tidigare, för att förbättra automatiseringen, för att uppnå utrustningskontroll, användes "industriell buss"-teknik. Det finns många typer av denna teknik, som kan beskrivas som "överallt".

Senare, med framväxten av Ethernet- och IP-teknik, bildade branschen en konsensus om att tillsammans med utvecklingen av Ethernet finns det "industriellt Ethernet". Idag, oavsett vilket industriellt sammankopplingsprotokoll som används, är det i grunden Ethernet-baserat.

Senare upptäckte industriföretag att trådbundna anslutningar begränsade rörligheten för mycket – det fanns alltid en "fläta" på baksidan av enheten som förhindrade fri rörlighet.

Dessutom är installationsläget för trådbunden anslutning mer besvärligt, byggtiden är lång och kostnaden är hög. Om det finns problem med utrustningen eller kabeln går utbytet också mycket långsamt. Så industrin började fundera på att införa trådlös kommunikationsteknik.

Som ett resultat har Wi-Fi, Bluetooth och andra tekniker kommit in i industriområdet.

Så, för att återgå till föregående fråga, varför 5G LAN när det finns Wi-Fi?

Här är anledningen:

1. Prestandan hos Wi-Fi-nätverk (särskilt Wi-Fi 4 och Wi-Fi 5) är inte lika bra som 5G.

När det gäller överföringshastighet och fördröjning kan 5G bättre möta behoven hos industrirobotar (manipulatorstyrning), intelligent kvalitetsinspektion (höghastighetsbildigenkänning), AGV (obemannade logistikfordon) och andra scenarier.

När det gäller täckning har 5G ett större täckningsområde än Wi-Fi och kan täcka campusområdet bättre. 5G:s förmåga att växla mellan celler är också starkare än Wi-Fi, vilket ger användarna en bättre nätverksupplevelse.

2. Underhållskostnaderna för Wi-Fi-nätverk är höga.

För att bygga ett Wi-Fi-nätverk i en park måste företag dra ledningar och köpa sin egen utrustning. Utrustning avskrivs, skadas och byts ut, men underhålls också av specialiserad personal. Det finns massor av Wi-Fi-enheter, och konfigurationen är ett besvär.

5G är annorlunda. Det byggs och underhålls av operatörer och hyrs av företag (Wi-Fi kontra 5G är lite som att bygga sitt eget rum kontra molntjänster).

Sammantaget kommer 5G att vara mer kostnadseffektivt.

3. 5G LAN har kraftfullare funktioner.

VN-grupperingen av ett 5G LAN nämndes tidigare. Förutom isoleringen av kommunikationen är en viktigare funktion av grupperingen att uppnå QoS-differentiering (servicenivå) för olika nätverk.

Till exempel har ett företag ett kontorsnätverk, ett IT-systemnätverk och ett OT-nätverk.

OT står för Operational Technology. Det är ett nätverk som kopplar samman den industriella miljön och utrustning, såsom svarvar, robotarmar, sensorer, instrument, AGV:er, övervakningssystem, MES, PLCS, etc.

Olika nätverk har olika prestandakrav. Vissa kräver låg latens, andra kräver hög bandbredd och andra har lägre krav.

Ett 5G-LAN kan definiera olika nätverksprestanda baserat på olika VN-grupper. Vissa företag kallas det för "mikroslice".

4. 5G LAN är enklare att hantera och säkrare.

Som nämnts ovan kan användarsigneringsdata modifieras i operatörers 5G UDM-nätverk för att gruppera användare i VN-grupper. Så måste vi gå till operatörens kundtjänst varje gång vi behöver ändra gruppinformationen för en terminal (gå med, ta bort, ändra)?

Naturligtvis inte.

I 5G-nätverk kan operatörer ge företagsnätverksadministratörer ändringsbehörighet genom utveckling av gränssnitt, vilket möjliggör självbetjäning för ändringar.

Naturligtvis kan företag också ställa in sina egna policyer för privata nätverk efter sina egna behov.

När företag upprättar dataanslutningar kan de ställa in auktoriserings- och autentiseringsmekanismer för att strikt hantera VN-grupper. Denna säkerhet är mycket starkare och bekvämare än Wi-Fi.

En fallstudie av ett 5G LAN

Låt oss ta en titt på fördelarna med 5G LAN genom ett specifikt nätverksexempel.

Först och främst behöver ett tillverkningsföretag, som har sin egen verkstad, produktionslinje (eller svarv), ansluta PLC och PLC-styrningsänden via nätverket.

Varje monteringslinje har mycket utrustning, även oberoende. Det är idealiskt att installera 5G-moduler på varje enhet i monteringslinjen. Det ser dock ut som att det kommer att bli lite dyrt i det här skedet.

Sedan kan införandet av 5G industriell gateway, eller 5G CPE, förbättra kostnadseffektiviteten. Lämplig för trådbunden, anslutning till trådbunden port (Ethernet-port eller PLC-port). Lämplig för trådlös, anslutning till 5G eller Wi-Fi.

Om 5G inte stöder 5G LAN (före R16) är det också möjligt att realisera anslutningen mellan PLC och PLC-styrenhet. Hela 5G-nätverket är dock ett Layer 3-protokoll som förlitar sig på IP-adressering, och terminaladressen är också en IP-adress, vilket inte stöder Layer 2-datavidarebefordran. För att realisera end-to-end-kommunikation måste en AR (Access Router) läggas till på båda sidor för att etablera en tunnel, inkapsla det industriella Layer 2-protokollet i tunneln och föra det till peer-änden.

Denna metod ökar inte bara komplexiteten, utan ökar även kostnaden (kostnad för inköp av AR-router, arbetskraft och tidskostnad för konfiguration av AR-router). Om man tänker sig en verkstad med tusentals linjer skulle kostnaden vara häpnadsväckande.

Efter introduktionen av 5G LAN stöder 5G-nätet direkt överföring av Layer 2-protokollet, så AR-routrar behövs inte längre. Samtidigt kan 5G-nätet tillhandahålla rutter för terminaler utan IP-adresser, och UPF kan känna igen terminalernas MAC-adresser. Hela nätverket blir ett minimalistiskt enskiktsnätverk som kan kommunicera med varandra på lager 2.

Plug-and-play-funktionen hos 5G LAN kan integreras perfekt med kundernas befintliga nätverk, vilket minskar påverkan på kundernas befintliga nätverk och sparar mycket kostnader utan ansträngande renoveringar och uppgraderingar.

Ur ett makroperspektiv är 5G LAN ett samarbete mellan 5G och Ethernet-teknik. I framtiden kan utvecklingen av TSN-teknik (tidskänsliga nätverk) baserad på Ethernet-teknik inte separeras från hjälpen av 5G LAN.

Det är värt att nämna att 5G LAN, förutom att vara gynnsamt för byggandet av parkens interna nätverk, också kan användas som ett komplement till företagens traditionella dedikerade linjenätverk för att ansluta filialer på olika platser.

Modulen för 5G LAN

Som ni kan se är 5G LAN en viktig innovativ teknik för 5G inom vertikala industrier. Den kan bygga starkare privata 5G-nätverkskommunikationer för att hjälpa kunder att påskynda sin digitala transformation och uppgradering.

För att bättre kunna distribuera 5G LAN behövs, utöver uppgraderingar på nätverkssidan, även stöd för 5G-moduler.

I samband med den kommersiella landningen av 5G LAN-teknik lanserade Unigroup Zhangrui branschens första 5G R16 Ready basbandschipplattform – V516.

Baserat på denna plattform har Quectel, den ledande modultillverkaren i Kina, framgångsrikt utvecklat ett antal 5G-moduler som stöder 5G LAN-teknik, och har kommersialiserats, inklusive RG500U, RG200U, RM500U och andra LGA-, M.2- och Mini PCIe-paketmoduler.