Τι είναι το 5G LAN;

Συγγραφέας: Ulink Media

Όλοι θα πρέπει να είναι εξοικειωμένοι με το 5G, το οποίο αποτελεί την εξέλιξη του 4G και της τελευταίας τεχνολογίας κινητής επικοινωνίας.

Για το LAN, θα πρέπει να είστε πιο εξοικειωμένοι με αυτό. Το πλήρες όνομά του είναι τοπικό δίκτυο ή LAN. Το οικιακό μας δίκτυο, καθώς και το δίκτυο στο εταιρικό γραφείο, είναι βασικά LAN. Με το ασύρματο Wi-Fi, είναι ένα ασύρματο LAN (WLAN).

Γιατί λοιπόν λέω ότι το 5G LAN είναι ενδιαφέρον;

Το 5G είναι ένα ευρύ δίκτυο κινητής τηλεφωνίας, ενώ το LAN είναι ένα δίκτυο δεδομένων μικρής περιοχής. Οι δύο τεχνολογίες φαίνονται άσχετες μεταξύ τους.

Με άλλα λόγια, το 5G και το LAN είναι δύο λέξεις που όλοι γνωρίζουν ξεχωριστά. Αλλά μαζί, είναι λίγο μπερδεμένα. Δεν είναι;

5G LAN, τι ακριβώς είναι;

Στην πραγματικότητα, το 5G LAN, για να το θέσω απλά, είναι η χρήση τεχνολογίας 5G για την «ομαδοποίηση» και την «κατασκευή» τερματικών για να σχηματίσουν ένα δίκτυο LAN.

Όλοι έχουν τηλέφωνο 5G. Όταν χρησιμοποιείτε τηλέφωνα 5G, έχετε παρατηρήσει ότι το τηλέφωνό σας δεν μπορεί να αναζητήσει τους φίλους σας ακόμα και όταν βρίσκονται σε κοντινή απόσταση (ακόμα και πρόσωπο με πρόσωπο); Μπορείτε να επικοινωνείτε μεταξύ σας επειδή τα δεδομένα ρέουν προς τους διακομιστές του παρόχου κινητής τηλεφωνίας ή του παρόχου υπηρεσιών Διαδικτύου σας.

Για τους σταθμούς βάσης, όλα τα κινητά τερματικά είναι «απομονωμένα» μεταξύ τους. Αυτό βασίζεται σε λόγους ασφαλείας, καθώς τα τηλέφωνα χρησιμοποιούν τα δικά τους κανάλια και δεν παρεμβάλλονται μεταξύ τους.

Ένα τοπικό δίκτυο (LAN), από την άλλη πλευρά, συνδέει τερματικά (κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές κ.λπ.) σε μια περιοχή μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια «ομάδα». Αυτό όχι μόνο διευκολύνει τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ τους, αλλά και εξοικονομεί την έξοδο από το extranet.

Σε ένα τοπικό δίκτυο (LAN), τα τερματικά μπορούν να εντοπίσουν το ένα το άλλο με βάση τις διευθύνσεις MAC τους και να βρουν το ένα το άλλο (επικοινωνία επιπέδου 2). Για να αποκτήσετε πρόσβαση στο εξωτερικό δίκτυο, ρυθμίστε έναν δρομολογητή, μέσω της τοποθεσίας IP, και μπορείτε επίσης να επιτύχετε δρομολόγηση εισόδου και εξόδου (επικοινωνία επιπέδου 3).

Όπως όλοι γνωρίζουμε, «το 4G θα αλλάξει τη ζωή μας και το 5G θα αλλάξει την κοινωνία μας». Ως η πιο διαδεδομένη τεχνολογία κινητής επικοινωνίας αυτή τη στιγμή, το 5G φέρει την αποστολή «του Διαδικτύου των πάντων και του ψηφιακού μετασχηματισμού εκατοντάδων γραμμών και χιλιάδων βιομηχανιών», που πρέπει να βοηθήσει τους χρήστες σε κάθετες βιομηχανίες να συνδεθούν.

Επομένως, το 5G δεν μπορεί μόνο να συνδέσει κάθε τερματικό στο cloud, αλλά και να πραγματοποιήσει «κοντινή σύνδεση» μεταξύ των τερματικών.

Επομένως, στο πρότυπο 3GPP R16, το 5G LAN εισήγαγε αυτή τη νέα δυνατότητα.

Αρχές και Χαρακτηριστικά του 5G LAN

Σε ένα δίκτυο 5G, οι διαχειριστές μπορούν να τροποποιήσουν τα δεδομένα στη βάση δεδομένων χρηστών (στοιχεία δικτύου UDM), να υπογράψουν μια σύμβαση παροχής υπηρεσιών με έναν καθορισμένο αριθμό UE και στη συνέχεια να τα διαιρέσουν στις ίδιες ή σε διαφορετικές ομάδες εικονικού δικτύου (VN).

Η βάση δεδομένων χρηστών παρέχει πληροφορίες ομάδας VN αριθμού τερματικού και πολιτικές πρόσβασης στα στοιχεία δικτύου διαχείρισης (SMF, AMF, PCF, κ.λπ.) του κεντρικού δικτύου 5G (5GC). Το NE διαχείρισης συνδυάζει αυτές τις πληροφορίες και τους κανόνες πολιτικής σε διαφορετικά τοπικά δίκτυα (LAN). Αυτό είναι ένα τοπικό δίκτυο 5G.

Ένα 5G LAN υποστηρίζει επικοινωνία Επιπέδου 2 (ίδιο τμήμα δικτύου, άμεση πρόσβαση μεταξύ τους) καθώς και επικοινωνία Επιπέδου 3 (μεταξύ τμημάτων δικτύου, με τη βοήθεια δρομολόγησης). Ένα 5G LAN υποστηρίζει unicast καθώς και multicast και broadcast. Με λίγα λόγια, η λειτουργία αμοιβαίας πρόσβασης είναι πολύ ευέλικτη και η δικτύωση είναι πολύ απλή.

Όσον αφορά το πεδίο εφαρμογής, ένα 5G LAN υποστηρίζει την επικοινωνία μεταξύ του ίδιου UPF (στοιχείο δικτύου πολυμέσων του κεντρικού δικτύου 5G) και διαφορετικών UPF. Αυτό ισοδυναμεί με την παραβίαση του ορίου φυσικής απόστασης μεταξύ τερματικών (ακόμα και το Πεκίνο και η Σαγκάη μπορούν να επικοινωνήσουν).

Συγκεκριμένα, τα δίκτυα 5G LAN μπορούν να συνδεθούν με τα υπάρχοντα δίκτυα δεδομένων των χρηστών για άμεση σύνδεση και αμοιβαία πρόσβαση.

Σενάρια εφαρμογής και πλεονεκτήματα του 5G LAN

Το 5G LAN επιτρέπει την ομαδοποίηση και τη σύνδεση μεταξύ συγκεκριμένων τερματικών 5G, διευκολύνοντας σημαντικά την κατασκευή ενός πιο κινητού δικτύου LAN για τις επιχειρήσεις. Πολλοί αναγνώστες σίγουρα θα ρωτήσουν, δεν είναι η κινητικότητα ήδη εφικτή με την υπάρχουσα τεχνολογία Wi-Fi; Γιατί υπάρχει ανάγκη για ένα 5G LAN;

Μην ανησυχείς, ας προχωρήσουμε.

Η τοπική δικτύωση που καθίσταται δυνατή από το 5G LAN μπορεί να βοηθήσει τις επιχειρήσεις, τα σχολεία, τις κυβερνήσεις και τις οικογένειες να επικοινωνούν καλύτερα με τους τερματικούς σταθμούς σε μια περιοχή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο δίκτυο γραφείων, αλλά η μεγαλύτερη αξία του έγκειται στον μετασχηματισμό του παραγωγικού περιβάλλοντος του πάρκου και στον μετασχηματισμό του βασικού δικτύου των παραγωγικών επιχειρήσεων, όπως η βιομηχανική κατασκευή, οι λιμενικοί τερματικοί σταθμοί και τα ενεργειακά ορυχεία.

Προωθούμε τώρα το βιομηχανικό Διαδίκτυο. Πιστεύουμε ότι το 5G μπορεί να επιτρέψει την ψηφιοποίηση βιομηχανικών σκηνών, επειδή το 5G είναι μια εξαιρετική τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας με μεγάλο εύρος ζώνης και χαμηλή καθυστέρηση, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει την ασύρματη σύνδεση διαφόρων παραγόντων παραγωγής σε βιομηχανικές σκηνές.

Πάρτε για παράδειγμα τη βιομηχανική κατασκευή. Προηγουμένως, για την καλύτερη αυτοματοποίηση, για την επίτευξη ελέγχου εξοπλισμού, χρησιμοποιούνταν η τεχνολογία «βιομηχανικού διαύλου». Υπάρχουν πολλοί τύποι αυτής της τεχνολογίας, οι οποίοι μπορούν να περιγραφούν ως «παντού».

Αργότερα, με την εμφάνιση της τεχνολογίας Ethernet και IP, η βιομηχανία διαμόρφωσε μια συναίνεση, μαζί με την εξέλιξη του Ethernet, δημιουργήθηκε το «βιομηχανικό Ethernet». Σήμερα, ανεξάρτητα από το ποιο πρωτόκολλο βιομηχανικής διασύνδεσης χρησιμοποιείται, ουσιαστικά βασίζεται στο Ethernet.

Αργότερα, οι βιομηχανικές εταιρείες διαπίστωσαν ότι οι ενσύρματες συνδέσεις περιόριζαν υπερβολικά την κινητικότητα — υπήρχε πάντα μια «πλεξούδα» στο πίσω μέρος της συσκευής που εμπόδιζε την ελεύθερη κίνηση.

Επιπλέον, η λειτουργία ανάπτυξης ενσύρματης σύνδεσης είναι πιο προβληματική, η περίοδος κατασκευής είναι μεγάλη και το κόστος υψηλό. Εάν υπάρχει πρόβλημα με τον εξοπλισμό ή το καλώδιο, η αντικατάσταση είναι επίσης πολύ αργή. Έτσι, η βιομηχανία άρχισε να σκέφτεται την εισαγωγή τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας.

Ως αποτέλεσμα, το Wi-Fi, το Bluetooth και άλλες τεχνολογίες έχουν εισέλθει στον βιομηχανικό τομέα.

Λοιπόν, για να επιστρέψουμε στην προηγούμενη ερώτηση, γιατί 5G LAN όταν υπάρχει Wi-Fi;

Να ο λόγος:

1. Η απόδοση των δικτύων Wi-Fi (ειδικά των Wi-Fi 4 και Wi-Fi 5) δεν είναι τόσο καλή όσο του 5G.

Όσον αφορά τον ρυθμό μετάδοσης και την καθυστέρηση, το 5G μπορεί να καλύψει καλύτερα τις ανάγκες των βιομηχανικών ρομπότ (έλεγχος χειριστών), της έξυπνης επιθεώρησης ποιότητας (αναγνώριση εικόνας υψηλής ταχύτητας), των μη επανδρωμένων οχημάτων logistics (AGV) και άλλων σεναρίων.

Όσον αφορά την κάλυψη, το 5G έχει μεγαλύτερη περιοχή κάλυψης από το Wi-Fi και μπορεί να καλύψει καλύτερα την πανεπιστημιούπολη. Η δυνατότητα εναλλαγής μεταξύ κυψελών του 5G είναι επίσης ισχυρότερη από το Wi-Fi, γεγονός που θα προσφέρει στους χρήστες μια καλύτερη εμπειρία δικτύου.

2. Το κόστος συντήρησης του δικτύου Wi-Fi είναι υψηλό.

Για να κατασκευάσουν ένα δίκτυο Wi-Fi σε ένα πάρκο, οι επιχειρήσεις πρέπει να συνδέσουν και να αγοράσουν τον δικό τους εξοπλισμό. Ο εξοπλισμός φθείρεται, καταστρέφεται και αντικαθίσταται, αλλά συντηρείται και από ειδικό προσωπικό. Υπάρχουν άπειρες συσκευές Wi-Fi και η διαμόρφωσή τους είναι μια ταλαιπωρία.

Το 5G είναι διαφορετικό. Κατασκευάζεται και συντηρείται από παρόχους και ενοικιάζεται από επιχειρήσεις (το Wi-Fi έναντι του 5G είναι λίγο σαν να χτίζεις το δικό σου δωμάτιο έναντι του cloud computing).

Συνολικά, το 5G θα είναι πιο οικονομικά αποδοτικό.

3. Το 5G LAN έχει πιο ισχυρές λειτουργίες.

Η ομαδοποίηση VN ενός 5G LAN αναφέρθηκε νωρίτερα. Εκτός από την απομόνωση της επικοινωνίας, μια πιο σημαντική λειτουργία της ομαδοποίησης είναι η επίτευξη της διαφοροποίησης QoS (επίπεδο υπηρεσίας) των διαφορετικών δικτύων.

Για παράδειγμα, μια επιχείρηση διαθέτει ένα δίκτυο γραφείων, ένα δίκτυο συστημάτων πληροφορικής και ένα δίκτυο λειτουργικών συστημάτων.

Το OT σημαίνει Operational Technology (Λειτουργική Τεχνολογία). Είναι ένα δίκτυο που συνδέει το βιομηχανικό περιβάλλον και τον εξοπλισμό, όπως τόρνους, ρομποτικούς βραχίονες, αισθητήρες, όργανα, AGV, συστήματα παρακολούθησης, MES, PLCS κ.λπ.

Διαφορετικά δίκτυα έχουν διαφορετικές απαιτήσεις απόδοσης. Κάποια απαιτούν χαμηλή καθυστέρηση, κάποια απαιτούν υψηλό εύρος ζώνης και κάποια έχουν λιγότερες απαιτήσεις.

Ένα 5G LAN μπορεί να ορίσει διαφορετική απόδοση δικτύου με βάση διαφορετικές ομάδες εικονικών εικονικών δικτύων. Σε ορισμένες επιχειρήσεις, αυτό ονομάζεται «μικρο-φέτα».

4. Το 5G LAN είναι πιο εύκολο στη διαχείριση και πιο ασφαλές.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα δεδομένα υπογραφής χρήστη μπορούν να τροποποιηθούν σε 5G UDM nes των παρόχων για να ομαδοποιήσουν τους χρήστες σε ομάδες VN. Επομένως, πρέπει να πηγαίνουμε στην εξυπηρέτηση πελατών του παρόχου κάθε φορά που χρειάζεται να αλλάξουμε τις πληροφορίες ομάδας ενός τερματικού (συμμετοχή, διαγραφή, αλλαγή);

Φυσικά και όχι.

Στα δίκτυα 5G, οι πάροχοι μπορούν να ανοίξουν την άδεια τροποποίησης στους διαχειριστές εταιρικών δικτύων μέσω της ανάπτυξης διεπαφών, επιτρέποντας την αυτοεξυπηρέτηση για τροποποίηση.

Φυσικά, οι επιχειρήσεις μπορούν επίσης να ορίσουν τις δικές τους πολιτικές ιδιωτικού δικτύου σύμφωνα με τις δικές τους ανάγκες.

Κατά τη δημιουργία συνδέσεων δεδομένων, οι επιχειρήσεις μπορούν να ορίσουν μηχανισμούς εξουσιοδότησης και ελέγχου ταυτότητας για την αυστηρή διαχείριση των ομάδων VN. Αυτή η ασφάλεια είναι πολύ ισχυρότερη και πιο βολική από το Wi-Fi.

Μια μελέτη περίπτωσης ενός 5G LAN

Ας ρίξουμε μια ματιά στα οφέλη του 5G LAN μέσα από ένα συγκεκριμένο παράδειγμα δικτύωσης.

Καταρχάς, μια κατασκευαστική επιχείρηση, έχοντας το δικό της εργαστήριο, γραμμή παραγωγής (ή τόρνο), πρέπει να συνδέσει το PLC και το άκρο ελέγχου PLC μέσω του δικτύου.

Κάθε γραμμή συναρμολόγησης διαθέτει πολύ εξοπλισμό, επίσης ανεξάρτητο. Είναι ιδανικό να εγκαταστήσετε μονάδες 5G σε κάθε συσκευή στη γραμμή συναρμολόγησης. Ωστόσο, φαίνεται ότι θα είναι λίγο ακριβό σε αυτό το στάδιο.

Στη συνέχεια, η εισαγωγή της βιομηχανικής πύλης 5G, ή 5G CPE, μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κόστους. Κατάλληλο για ενσύρματη σύνδεση, συνδεδεμένη σε ενσύρματη θύρα (θύρα Ethernet ή θύρα PLC). Κατάλληλο για ασύρματη σύνδεση, συνδεδεμένη σε 5G ή Wi-Fi.

Εάν το 5G δεν υποστηρίζει 5G LAN (πριν από το R16), είναι επίσης δυνατό να πραγματοποιηθεί η σύνδεση μεταξύ PLC και ελεγκτή PLC. Ωστόσο, ολόκληρο το δίκτυο 5G είναι ένα πρωτόκολλο Layer 3 που βασίζεται στην IP διευθυνσιοδότηση και η διεύθυνση τερματικού είναι επίσης μια IP διεύθυνση, η οποία δεν υποστηρίζει την προώθηση δεδομένων Layer 2. Για να επιτευχθεί η επικοινωνία από άκρο σε άκρο, πρέπει να προστεθεί ένας AR (Access Router) και στις δύο πλευρές για να δημιουργηθεί μια σήραγγα, να ενθυλακωθεί το βιομηχανικό πρωτόκολλο Layer 2 στη σήραγγα και να φερθεί στο peer end.

Αυτή η μέθοδος όχι μόνο αυξάνει την πολυπλοκότητα, αλλά αυξάνει και το κόστος (κόστος αγοράς δρομολογητή AR, κόστος σε ανθρώπινο δυναμικό και χρόνο για τη διαμόρφωση του δρομολογητή AR). Αν σκεφτείτε ένα εργαστήριο με χιλιάδες γραμμές, το κόστος θα ήταν συγκλονιστικό.

Μετά την εισαγωγή του 5G LAN, το δίκτυο 5G υποστηρίζει την άμεση μετάδοση του πρωτοκόλλου Layer 2, επομένως οι δρομολογητές AR δεν χρειάζονται πλέον. Ταυτόχρονα, το δίκτυο 5G μπορεί να παρέχει διαδρομές για τερματικά χωρίς διευθύνσεις IP και το UPF μπορεί να αναγνωρίσει τις διευθύνσεις MAC των τερματικών. Ολόκληρο το δίκτυο γίνεται ένα μινιμαλιστικό δίκτυο ενός επιπέδου, το οποίο μπορεί να επικοινωνεί μεταξύ του στο επίπεδο 2.

Η δυνατότητα plug and play του 5G LAN μπορεί να ενσωματωθεί τέλεια με τα υπάρχοντα δίκτυα των πελατών, μειώνοντας τον αντίκτυπο στα υπάρχοντα δίκτυα των πελατών και εξοικονομώντας πολλά κόστη χωρίς επίπονες ανακαινίσεις και αναβαθμίσεις.

Από μακροσκοπική άποψη, το 5G LAN είναι μια συνεργασία μεταξύ της τεχνολογίας 5G και Ethernet. Στο μέλλον, η ανάπτυξη της τεχνολογίας TSN (time sensitive network - δίκτυο ευαίσθητο στο χρόνο) που βασίζεται στην τεχνολογία Ethernet δεν μπορεί να διαχωριστεί από τη βοήθεια του 5G LAN.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το 5G LAN, εκτός από το ότι συμβάλλει στην κατασκευή του εσωτερικού δικτύου του πάρκου, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως συμπλήρωμα στο παραδοσιακό δίκτυο αποκλειστικής γραμμής των επιχειρήσεων για τη σύνδεση υποκαταστημάτων σε διαφορετικά μέρη.

Η ενότητα για το 5G LAN

Όπως μπορείτε να δείτε, το 5G LAN είναι μια σημαντική καινοτόμος τεχνολογία για το 5G σε κάθετες βιομηχανίες. Μπορεί να δημιουργήσει ισχυρότερες επικοινωνίες ιδιωτικού δικτύου 5G για να βοηθήσει τους πελάτες να επιταχύνουν τον ψηφιακό μετασχηματισμό και την αναβάθμιση.

Για την καλύτερη ανάπτυξη του 5G LAN, εκτός από τις αναβαθμίσεις από την πλευρά του δικτύου, απαιτείται επίσης υποστήριξη μονάδων 5G.

Στο πλαίσιο της εμπορικής επέκτασης της τεχνολογίας 5G LAN, η Unigroup Zhangrui λάνσαρε την πρώτη πλατφόρμα τσιπ βάσης 5G R16 Ready στον κλάδο, την V516.

Με βάση αυτήν την πλατφόρμα, η Quectel, ο κορυφαίος κατασκευαστής μονάδων στην Κίνα, έχει αναπτύξει με επιτυχία μια σειρά από μονάδες 5G που υποστηρίζουν τεχνολογία 5G LAN και έχουν εμπορευματοποιηθεί, συμπεριλαμβανομένων των RG500U, RG200U, RM500U και άλλων μονάδων LGA, M.2, Mini PCIe.