Какво е 5G локална мрежа?

Автор: Ulink Media

Всеки би трябвало да е запознат с 5G, което е еволюцията на 4G и нашата най-нова технология за мобилни комуникации.

Що се отнася до локалната мрежа (LAN), би трябвало да сте по-запознати с нея. Пълното ѝ наименование е локална мрежа или LAN. Нашата домашна мрежа, както и мрежата в корпоративния офис, е основно LAN. При безжичния Wi-Fi това е безжична локална мрежа (WLAN).

И така, защо казвам, че 5G LAN е интересна?

5G е широкообхватна клетъчна мрежа, докато LAN е мрежа за данни с малка площ. Двете технологии изглеждат несвързани.

С други думи, 5G и LAN са две думи, които всеки знае поотделно. Но заедно е малко объркващо. Нали?

5G LAN, какво точно е това?

Всъщност, 5G LAN, казано по-просто, представлява използване на 5G технология за „групиране“ и „изграждане“ на терминали, за да се формира LAN мрежа.

Всеки има 5G телефон. Когато използвате 5G телефони, забелязали ли сте, че телефонът ви не може да търси приятелите ви, дори когато са в непосредствена близост (дори лице в лице)? Можете да общувате помежду си, защото данните се предават по целия път до сървърите на вашия оператор или доставчик на интернет услуги.

При базовите станции всички мобилни терминали са „изолирани“ един от друг. Това се основава на съображения за сигурност, телефоните използват свои собствени канали и не си пречат взаимно.

От друга страна, локалната мрежа (LAN) свързва терминали (мобилни телефони, компютри и др.) в дадена област, за да образуват „група“. Това не само улеснява предаването на данни помежду им, но и спестява достъп до екстранет мрежата.

В локална мрежа (LAN) терминалите могат да се локализират взаимно въз основа на своите MAC адреси (комуникация от ниво 2). За достъп до външната мрежа, чрез настройката на рутер, може да се постигне и маршрутизиране в и изход (комуникация от ниво 3).

Както всички знаем, „4G ще промени живота ни, а 5G ще промени обществото ни“. Като най-масовата технология за мобилни комуникации в момента, 5G изпълнява мисията на „Интернет на всичко и дигиталната трансформация на стотици линии и хиляди индустрии“, която трябва да помогне на потребителите във вертикалните индустрии да се свържат.

Следователно, 5G не само може да свърже всеки терминал с облака, но и да реализира „близка връзка“ между терминалите.

Следователно, в стандарта 3GPP R16, 5G LAN въведе тази нова функция.

Принципи и характеристики на 5G LAN

В 5G мрежа администраторите могат да променят данните в потребителската база данни (UDM мрежови елементи), да подписват договор за услуга с определен UE номер и след това да ги разделят на едни и същи или различни виртуални мрежови групи (VN).

Базата данни за потребителите предоставя информация за VN групата с номера на терминали и политики за достъп на елементите на управляващата мрежа (SMF, AMF, PCF и др.) на 5G основната мрежа (5GC). Управляващият NE комбинира тази информация и правила за политики в различни локални мрежи (LAN). Това е 5G локална мрежа (LAN).

5G LAN мрежата поддържа комуникация на ниво 2 (един и същ мрежов сегмент, директен достъп един до друг), както и комуникация на ниво 3 (между мрежовите сегменти, с помощта на маршрутизация). 5G LAN мрежата поддържа както unicast, така и multicast и broadcast. Накратко, режимът на взаимен достъп е много гъвкав, а работата в мрежа е много проста.

По отношение на обхвата, 5G LAN поддържа комуникацията между един и същ UPF (елемент от медийната страна на основната 5G мрежа) и различни UPF. Това е равносилно на преодоляване на физическото ограничение за разстояние между терминалите (дори Пекин и Шанхай могат да комуникират).

По-специално, 5G LAN мрежите могат да се свързват със съществуващите мрежи за данни на потребителите за „plug and play“ и взаимен достъп.

Сценарии на приложение и предимства на 5G LAN

5G LAN позволява групирането и свързването между определени 5G терминали, което значително улеснява изграждането на по-мобилна LAN мрежа за предприятията. Много читатели със сигурност ще попитат: „Не е ли мобилността вече възможна със съществуващата Wi-Fi технология? Защо е необходима 5G LAN?“

Не се притеснявай, да продължим напред.

Локалната мрежа, осигурена от 5G LAN, може да помогне на предприятия, училища, правителства и семейства да комуникират по-добре с терминалите в даден регион. Тя може да се използва в офисната мрежа, но по-голямата ѝ стойност се крие в трансформацията на производствената среда на парка и трансформацията на основната мрежа от производствени предприятия, като например промишлено производство, пристанищни терминали и енергийни мини.

Сега насърчаваме индустриалния интернет. Вярваме, че 5G може да позволи дигитализацията на индустриалните сцени, защото 5G е отлична безжична комуникационна технология с голяма честотна лента и ниско забавяне, която може да осъществи безжична връзка на различни производствени фактори в индустриалните сцени.

Вземете например промишленото производство. Преди това, за да се подобри автоматизацията и да се постигне контрол върху оборудването, се използваше технологията „индустриална шина“. Имаше много видове тази технология, които можеха да се опишат като „навсякъде“.

По-късно, с появата на Ethernet и IP технологиите, индустрията формира консенсус и заедно с еволюцията на Ethernet, съществува „индустриален Ethernet“. Днес, независимо кой използва протокола за индустриално свързване, той основно е базиран на Ethernet.

По-късно индустриалните компании установиха, че кабелните връзки ограничават мобилността твърде много - на гърба на устройството винаги имаше „оплетка“, която предотвратяваше свободното движение.

Освен това, внедряването на кабелна връзка е по-трудно, периодът на изграждане е дълъг, а разходите са високи. Ако има проблем с оборудването или кабела, подмяната също е много бавна. Затова индустрията започна да обмисля въвеждането на безжична комуникационна технология.

В резултат на това Wi-Fi, Bluetooth и други технологии навлязоха в индустриалната област.

И така, да се върнем към предишния въпрос, защо 5G LAN, когато има Wi-Fi?

Ето причината:

1. Производителността на Wi-Fi мрежите (особено Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5) не е толкова добра, колкото на 5G.

По отношение на скоростта на предаване и забавянето, 5G може по-добре да отговори на нуждите на индустриални роботи (управление на манипулатори), интелигентен контрол на качеството (високоскоростно разпознаване на изображения), AGV (безпилотни логистични превозни средства) и други сценарии.

По отношение на покритието, 5G има по-голяма зона на покритие от Wi-Fi и може да покрие по-добре кампуса. Способността на 5G да превключва между клетките също е по-силна от Wi-Fi, което ще осигури на потребителите по-добро мрежово изживяване.

2. Разходите за поддръжка на Wi-Fi мрежа са високи.

За да изградят Wi-Fi мрежа в парк, предприятията трябва да окабелят и да закупят собствено оборудване. Оборудването се амортизира, поврежда и подменя, но също така се поддържа от специален персонал. Има тонове Wi-Fi устройства и конфигурирането им е досадно.

5G е различно. То се изгражда и поддържа от оператори и се наема от предприятия (Wi-Fi срещу 5G е малко като да си построиш собствена стая срещу облачни изчисления).

Взети заедно, 5G ще бъде по-рентабилно.

3. 5G LAN има по-мощни функции.

VN групирането на 5G LAN беше споменато по-рано. В допълнение към изолирането на комуникацията, по-важна функция на групирането е постигането на QoS (ниво на обслужване) диференциация на различните мрежи.

Например, едно предприятие има офис мрежа, ИТ системна мрежа и OT мрежа.

OT е съкращение от „Операционни технологии“. Това е мрежа, която свързва индустриалната среда и оборудване, като стругове, роботизирани ръце, сензори, инструменти, AGV (автономно управлявани превозни средства), системи за мониторинг, MES, PLCS и др.

Различните мрежи имат различни изисквания за производителност. Някои изискват ниска латентност, други изискват висока честотна лента, а трети имат по-малко изисквания.

5G локална мрежа може да дефинира различна мрежова производителност въз основа на различни VN групи. В някои предприятия това се нарича „микро срез“.

4. 5G LAN е по-лесна за управление и по-сигурна.

Както бе споменато по-горе, данните за подписване на потребителите могат да бъдат променяни в 5G UDM мрежи на операторите, за да се групират потребителите във VN групи. Така че, трябва ли да се обръщаме към отдела за обслужване на клиенти на оператора всеки път, когато трябва да променим информацията за групата на терминал (присъединяване, изтриване, промяна)?

Разбира се, че не.

В 5G мрежите операторите могат да предоставят разрешение за модификация на администраторите на корпоративни мрежи чрез разработването на интерфейси, което позволява самостоятелна модификация.

Разбира се, предприятията могат да задават и свои собствени политики за частни мрежи според собствените си нужди.

При установяване на връзки за данни, предприятията могат да зададат механизми за оторизация и удостоверяване, за да управляват стриктно VN групите. Тази сигурност е много по-силна и по-удобна от Wi-Fi.

Казус на 5G локална мрежа

Нека разгледаме предимствата на 5G LAN чрез конкретен мрежов пример.

Преди всичко, едно производствено предприятие, което има собствен цех, производствена линия (или струг), трябва да свърже PLC и PLC управляващия край чрез мрежата.

Всяка поточна линия разполага с много оборудване, при това независимо. Идеално е да се инсталират 5G модули на всяко устройство в поточната линия. Изглежда обаче, че на този етап ще бъде малко скъпо.

След това, въвеждането на 5G индустриален шлюз или 5G CPE може да подобри ценовото съотношение. Подходящ за кабелна връзка, свързан към кабелен порт (Ethernet порт или PLC порт). Подходящ за безжична връзка, свързан към 5G или Wi-Fi.

Ако 5G не поддържа 5G LAN (преди R16), е възможно да се осъществи връзка между PLC и PLC контролер. Цялата 5G мрежа обаче е протокол от ниво 3, който разчита на IP адресиране, а адресът на терминала също е IP адрес, което не поддържа пренасочване на данни от ниво 2. За да се осъществи комуникация от край до край, трябва да се добави AR (рутер за достъп) от двете страни, за да се установи тунел, да се капсулира индустриалният протокол от ниво 2 в тунела и да се доведе до партньорския край.

Този метод не само увеличава сложността, но и увеличава разходите (цена за закупуване на AR рутер, работна ръка и време за конфигуриране на AR рутер). Ако си представите цех с хиляди линии, цената би била потресаваща.

След въвеждането на 5G LAN, 5G мрежата поддържа директно предаване на протокола Layer 2, така че AR рутери вече не са необходими. В същото време, 5G мрежата може да предоставя маршрути за терминали без IP адреси, а UPF може да разпознава MAC адресите на терминалите. Цялата мрежа се превръща в минималистична еднослойна мрежа, която може да комуникира помежду си на Layer 2.

Възможността за „plug and play“ на 5G LAN може перфектно да се интегрира със съществуващите мрежи на клиентите, намалявайки въздействието върху тях и спестявайки много разходи без натоварващо обновяване и надграждане.

От макро гледна точка, 5G LAN е сътрудничество между 5G и Ethernet технологиите. В бъдеще развитието на TSN (времево-чувствителна мрежа) технология, базирана на Ethernet технология, не може да бъде отделено от помощта на 5G LAN.

Заслужава да се отбележи, че 5G LAN, освен че е благоприятна за изграждането на вътрешната мрежа на парка, може да се използва и като допълнение към традиционната мрежа от специализирани линии на предприятията за свързване на клонове на различни места.

Модулът за 5G LAN

Както виждате, 5G LAN е важна иновативна технология за 5G във вертикалните индустрии. Тя може да изгради по-силни 5G частни мрежови комуникации, за да помогне на клиентите да ускорят своята дигитална трансформация и обновяване.

За по-добро внедряване на 5G LAN, освен подобрения от страна на мрежата, е необходима и поддръжка на 5G модули.

В процеса на търговско внедряване на 5G LAN технологията, Unigroup Zhangrui пусна на пазара първата в индустрията 5G R16 Ready базова чип платформа — V516.

Базирайки се на тази платформа, Quectel, водещият производител на модули в Китай, успешно разработи редица 5G модули, поддържащи 5G LAN технология, и бяха комерсиализирани, включително RG500U, RG200U, RM500U и други модули с LGA, M.2, Mini PCIe корпус.