Kas yra 5G LAN?

Autorius: „Ulink Media“

Visi turėtų būti susipažinę su 5G – 4G ir mūsų naujausios mobiliojo ryšio technologijos evoliucija.

Kalbant apie LAN, turėtumėte būti geriau susipažinę su juo. Pilnas jo pavadinimas yra vietinis tinklas arba LAN. Mūsų namų tinklas, taip pat ir įmonės biuro tinklas, iš esmės yra LAN. Belaidis „Wi-Fi“ yra belaidis LAN (WLAN).

Tad kodėl sakau, kad 5G LAN yra įdomus?

5G yra platus korinio ryšio tinklas, o LAN – mažos aprėpties duomenų tinklas. Šios dvi technologijos atrodo nesusijusios.

Kitaip tariant, 5G ir LAN yra du žodžiai, kuriuos visi žino atskirai. Bet kartu jie šiek tiek painūs, ar ne?

5G LAN, kas tai yra?

Iš tiesų, 5G LAN, paprastai tariant, yra 5G technologijos naudojimas terminalams „grupuoti“ ir „sukurti“, kad būtų sukurtas LAN tinklas.

Visi turi 5G telefoną. Ar pastebėjote, kad naudodamiesi 5G telefonais jūsų telefonas negali ieškoti draugų net tada, kai jie yra arti vienas kito (net akis į akį)? Galite bendrauti vienas su kitu, nes duomenys perduodami iki pat jūsų operatoriaus ar interneto paslaugų teikėjo serverių.

Bazinėse stotyse visi mobilieji terminalai yra „izoliuoti“ vienas nuo kito. Tai daroma saugumo sumetimais, telefonai naudoja savo kanalus ir netrukdo vienas kitam.

Kita vertus, LAN tinklas sujungia tam tikroje zonoje esančius terminalus (mobiliuosius telefonus, kompiuterius ir kt.) į „grupę“. Tai ne tik palengvina duomenų perdavimą tarp jų, bet ir sutaupo ekstraneto išėjimą.

LAN tinkle terminalai gali rasti vienas kitą pagal savo MAC adresus ir rasti vienas kitą (2 lygio ryšys). Norint pasiekti išorinį tinklą, sukonfigūruotas maršrutizatorius per IP vietą taip pat gali būti naudojamas įeinantis ir išeinantis maršrutizavimas (3 lygio ryšys).

Kaip visi žinome, „4G pakeis mūsų gyvenimus, o 5G pakeis mūsų visuomenę“. Būdama šiuo metu labiausiai paplitusia mobiliojo ryšio technologija, 5G vykdo misiją „visko internetas ir šimtų linijų bei tūkstančių pramonės šakų skaitmeninė transformacija“, kuri turi padėti vertikalių pramonės šakų vartotojams prisijungti.

Todėl 5G gali ne tik prijungti kiekvieną terminalą prie debesies, bet ir užtikrinti „artimąjį ryšį“ tarp terminalų.

Todėl 3GPP R16 standarte 5G LAN pristatė šią naują funkciją.

5G LAN principai ir charakteristikos

5G tinkle administratoriai gali modifikuoti duomenis vartotojų duomenų bazėje (UDM tinklo elementai), pasirašyti paslaugų sutartį su nurodytu UE numeriu ir suskirstyti juos į tą pačią arba skirtingas virtualaus tinklo grupes (VN).

Vartotojų duomenų bazėje pateikiama terminalo numerio VN grupės informacija ir prieigos politikos nuostatos 5G pagrindinio tinklo (5GC) valdymo tinklo elementams (SMF, AMF, PCF ir kt.). Valdymo tinklo elementas sujungia šią informaciją ir politikos taisykles į skirtingus LAN tinklus. Tai yra 5G LAN.

5G LAN palaiko 2 lygio ryšį (tas pats tinklo segmentas, tiesioginė prieiga vienas prie kito), taip pat 3 lygio ryšį (tarp tinklo segmentų, naudojant maršrutizavimą). 5G LAN palaiko vienaadresį, daugiaadresį ir transliacinį perdavimą. Trumpai tariant, abipusės prieigos režimas yra labai lankstus, o tinklas – labai paprastas.

Kalbant apie taikymo sritį, 5G LAN palaiko ryšį tarp to paties UPF (5G pagrindinio tinklo medijos pusės tinklo elemento) ir skirtingų UPF. Tai prilygsta fizinio atstumo tarp terminalų ribos viršijimui (net Pekinas ir Šanchajus gali bendrauti).

Visų pirma, 5G LAN tinklai gali prisijungti prie esamų vartotojų duomenų tinklų, kad būtų galima naudoti „plug and play“ ir abipusę prieigą.

5G LAN taikymo scenarijai ir privalumai

5G LAN leidžia grupuoti ir sujungti tam tikrus 5G terminalus, o tai labai palengvina mobilesnio LAN tinklo įmonėms kūrimą. Daugelis skaitytojų tikriausiai klausia, ar mobilumas jau nėra įmanomas naudojant esamą „Wi-Fi“ technologiją? Kodėl reikalingas 5G LAN?

Nesijaudink, eikime toliau.

5G LAN įgalintas vietinis tinklas gali padėti įmonėms, mokykloms, vyriausybėms ir šeimoms geriau bendrauti su regiono terminalais. Jis gali būti naudojamas biurų tinkle, tačiau didesnė jo vertė slypi parko gamybos aplinkos transformacijoje ir pagrindinio gamybos įmonių, tokių kaip pramoninė gamyba, uosto terminalai ir energetikos kasyklos, tinklo transformacijoje.

Šiuo metu skatiname pramoninį internetą. Tikime, kad 5G gali sudaryti sąlygas pramonės sričių skaitmeninimui, nes 5G yra puiki belaidžio ryšio technologija, pasižyminti dideliu pralaidumu ir mažu vėlavimu, kuri gali užtikrinti belaidį įvairių gamybos veiksnių sujungimą pramonės srityse.

Pavyzdžiui, pramoninė gamyba. Anksčiau, siekiant geresnės automatizacijos ir įrangos valdymo, buvo naudojama „pramoninių magistralių“ technologija. Yra daug šios technologijos tipų, kuriuos galima apibūdinti kaip „visur“.

Vėliau, atsiradus Ethernet ir IP technologijoms, pramonėje susidarė bendras sutarimas, kad kartu su Ethernet evoliucija egzistuoja „pramoninis Ethernet“. Šiandien, nesvarbu, kas naudoja pramoninio sujungimo protokolą, jis iš esmės yra pagrįstas Ethernet.

Vėliau pramonės įmonės nustatė, kad laidiniai ryšiai pernelyg riboja mobilumą – įrenginio gale visada būdavo „pynė“, kuri neleisdavo laisvai judėti.

Be to, laidinio ryšio diegimo būdas yra sudėtingesnis, statybos laikotarpis ilgas, kaina didelė. Jei kyla problemų dėl įrangos ar kabelio, pakeitimas taip pat labai lėtas. Todėl pramonė pradėjo galvoti apie belaidžio ryšio technologijos diegimą.

Dėl to „Wi-Fi“, „Bluetooth“ ir kitos technologijos pateko į pramonės sritį.

Taigi, grįžtant prie ankstesnio klausimo, kodėl 5G LAN, kai yra „Wi-Fi“?

Štai priežastis:

1. „Wi-Fi“ tinklų (ypač „Wi-Fi 4“ ir „Wi-Fi 5“) našumas nėra toks geras kaip 5G.

Kalbant apie perdavimo greitį ir vėlavimą, 5G gali geriau patenkinti pramoninių robotų (manipuliatorių valdymo), intelektualios kokybės kontrolės (didelės spartos vaizdo atpažinimo), AGV (nepilotuojamų logistikos transporto priemonių) ir kitų scenarijų poreikius.

Kalbant apie aprėptį, 5G turi didesnę aprėpties zoną nei „Wi-Fi“ ir gali geriau aprėpti visą universiteto miestelį. 5G gebėjimas perjungti ląsteles taip pat yra stipresnis nei „Wi-Fi“, todėl vartotojams bus geresnė tinklo patirtis.

2. „Wi-Fi“ tinklo priežiūros išlaidos yra didelės.

Norėdamos įrengti „Wi-Fi“ tinklą parke, įmonės turi pačioms pajungti laidus ir pirkti įrangą. Įranga yra nusidėvėjusi, pažeista ir keičiama, tačiau ją taip pat prižiūri specialus personalas. Yra daugybė „Wi-Fi“ įrenginių, o konfigūravimas yra varginantis.

5G yra kitoks. Jį kuria ir prižiūri operatoriai, o nuomoja įmonės („Wi-Fi“ ir 5G palyginimas yra panašus į savo kambario statybą ir debesų kompiuteriją).

Apskritai 5G bus ekonomiškesnis.

3. 5G LAN turi galingesnių funkcijų.

5G LAN tinklo VN grupavimas jau buvo minėtas anksčiau. Be ryšio izoliacijos, svarbesnė grupavimo funkcija yra pasiekti skirtingų tinklų QoS (paslaugų lygio) diferenciaciją.

Pavyzdžiui, įmonė turi biurų tinklą, IT sistemų tinklą ir OT tinklą.

OT reiškia operacines technologijas. Tai tinklas, jungiantis pramoninę aplinką ir įrangą, pavyzdžiui, tekinimo stakles, robotines rankas, jutiklius, prietaisus, AGV, stebėjimo sistemas, MES, PLCS ir kt.

Skirtingiems tinklams keliami skirtingi našumo reikalavimai. Vieniems reikalingas mažas delsos laikas, kitiems – didelis pralaidumas, o dar kitiems – mažesni.

5G LAN gali apibrėžti skirtingą tinklo našumą, pagrįstą skirtingomis VN grupėmis. Kai kuriose įmonėse tai vadinama „mikro skiltele“.

4. 5G LAN yra lengviau valdomas ir saugesnis.

Kaip minėta pirmiau, naudotojų pasirašymo duomenis 5G UDM operatorių sistemose galima modifikuoti, kad naudotojai būtų sugrupuoti į VN grupes. Taigi, ar turime kreiptis į operatoriaus klientų aptarnavimo tarnybą kiekvieną kartą, kai reikia pakeisti terminalo grupės informaciją (prisijungti, ištrinti, pakeisti)?

Žinoma, ne.

5G tinkluose operatoriai gali suteikti modifikavimo leidimus įmonių tinklo administratoriams, kurdami sąsajas, kurios įgalina savitarnos modifikavimą.

Žinoma, įmonės taip pat gali nustatyti savo privačių tinklų politiką pagal savo poreikius.

Užmegzdamos duomenų ryšius, įmonės gali nustatyti autorizacijos ir autentifikavimo mechanizmus, kad griežtai valdytų VN grupes. Šis saugumas yra daug stipresnis ir patogesnis nei „Wi-Fi“.

5G LAN atvejo analizė

Pažvelkime į 5G LAN privalumus per konkretų tinklo pavyzdį.

Visų pirma, gamybos įmonė, turinti savo dirbtuves, gamybos liniją (arba tekinimo stakles), turi sujungti PLC ir PLC valdymo bloką per tinklą.

Kiekvienoje surinkimo linijoje yra daug įrangos, taip pat nepriklausomos. Idealu būtų 5G modulius įdiegti kiekviename įrenginyje surinkimo linijoje. Tačiau panašu, kad šiame etape tai bus šiek tiek brangu.

Tuomet, įdiegus 5G pramoninius šliuzus arba 5G CPE, galima pagerinti sąnaudų efektyvumą. Tinka laidiniam ryšiui, prijungtam prie laidinio prievado (Ethernet arba PLC prievado). Tinka belaidžiam ryšiui, prijungtam prie 5G arba „Wi-Fi“.

Jei 5G nepalaiko 5G LAN (iki R16), taip pat galima realizuoti ryšį tarp PLC ir PLC valdiklio. Tačiau visas 5G tinklas yra 3 lygio protokolas, kuris remiasi IP adresavimu, o terminalo adresas taip pat yra IP adresas, kuris nepalaiko 2 lygio duomenų persiuntimo. Norint realizuoti tiesioginį ryšį, abiejose pusėse reikia pridėti AR (prieigos maršrutizatorių), kad būtų sukurtas tunelis, įkapsuliuotas pramoninis 2 lygio protokolas tunelyje ir perduotas iki lygiaverčio mazgo.

Šis metodas ne tik padidina sudėtingumą, bet ir padidina kainą (AR maršrutizatoriaus įsigijimo kainą, AR maršrutizatoriaus konfigūravimo darbo jėgos ir laiko sąnaudas). Jei pagalvotumėte apie dirbtuves su tūkstančiais linijų, kaina būtų stulbinanti.

Įdiegus 5G LAN, 5G tinklas palaiko tiesioginį 2 sluoksnio protokolo perdavimą, todėl AR maršrutizatoriai nebereikalingi. Tuo pačiu metu 5G tinklas gali teikti maršrutus terminalams be IP adresų, o UPF gali atpažinti terminalų MAC adresus. Visas tinklas tampa minimalistiniu vieno sluoksnio tinklu, kuris gali bendrauti tarpusavyje 2 sluoksnyje.

5G LAN tinklo „plug-and-play“ funkcija puikiai integruojasi su esamais klientų tinklais, sumažindama poveikį esamiems klientų tinklams ir sutaupydama daug išlaidų be sunkaus renovacijos ir atnaujinimo.

Makroekonominiu požiūriu, 5G LAN yra 5G ir Ethernet technologijų bendradarbiavimas. Ateityje TSN (laiko jautrumo tinklo) technologijos, pagrįstos Ethernet technologija, kūrimas negali būti atskirtas nuo 5G LAN pagalbos.

Verta paminėti, kad 5G LAN, be to, kad padeda kurti parko vidinį tinklą, taip pat gali būti naudojamas kaip tradicinio specializuoto įmonių linijų tinklo papildymas, jungiantis skirtingose ​​vietose esančius filialus.

5G LAN modulis

Kaip matote, 5G LAN yra svarbi novatoriška 5G technologija vertikaliosiose pramonės šakose. Ji gali sukurti stipresnį 5G privatų tinklo ryšį, kuris padėtų klientams paspartinti skaitmeninę transformaciją ir atnaujinimą.

Siekiant geriau diegti 5G LAN, be tinklo atnaujinimų, taip pat reikalingas 5G modulių palaikymas.

Komercinio 5G LAN technologijos diegimo procese „Unigroup Zhangrui“ pristatė pirmąją pramonėje 5G R16 Ready bazinio dažnio lustų platformą – V516.

Remdamasi šia platforma, „Quectel“, pirmaujanti modulių gamintoja Kinijoje, sėkmingai sukūrė ir komercializavo keletą 5G modulių, palaikančių 5G LAN technologiją, įskaitant RG500U, RG200U, RM500U ir kitus LGA, M.2, Mini PCIe korpuso modulius.