Ce este o rețea locală 5G?

Autor: Ulink Media

Toată lumea ar trebui să fie familiarizată cu 5G, care este evoluția 4G și cea mai recentă tehnologie de comunicații mobile.

În ceea ce privește rețeaua locală (LAN), ar trebui să fiți mai familiarizați cu aceasta. Numele său complet este rețea locală sau LAN. Rețeaua noastră de acasă, precum și rețeaua din sediul central, este practic o rețea LAN. În cazul rețelei Wi-Fi fără fir, este vorba de o rețea locală fără fir (WLAN).

Deci, de ce spun că LAN-ul 5G este interesant?

5G este o rețea celulară extinsă, în timp ce LAN este o rețea de date de arie mică. Cele două tehnologii par a fi fără legătură.

Cu alte cuvinte, 5G și LAN sunt două cuvinte pe care toată lumea le cunoaște separat. Dar împreună, e puțin confuz. Nu-i așa?

Rețea 5G LAN, ce este mai exact?

De fapt, o rețea LAN 5G, simplu spus, înseamnă utilizarea tehnologiei 5G pentru a „grupa” și „construi” terminale pentru a forma o rețea LAN.

Toată lumea are un telefon 5G. Când folosești telefoane 5G, ai observat că telefonul tău nu îți poate căuta prietenii chiar și atunci când sunt în imediata apropiere (chiar și față în față)? Puteți comunica unii cu alții deoarece datele circulă până la serverele operatorului tău de telefonie mobilă sau ale furnizorului de servicii de internet.

Pentru stațiile de bază, toate terminalele mobile sunt „izolate” unele de altele. Acest lucru se bazează pe considerații de securitate, telefoanele folosesc propriile canale, nu interferează între ele.

O rețea LAN, pe de altă parte, conectează terminalele (telefoane mobile, computere etc.) dintr-o zonă împreună pentru a forma un „grup”. Acest lucru nu numai că facilitează transmiterea datelor între ele, dar economisește și ieșirea din extranet.

Într-o rețea LAN, terminalele se pot localiza reciproc pe baza adreselor MAC și se pot găsi reciproc (comunicare de nivel 2). Pentru a accesa rețeaua externă, configurarea unui router, prin intermediul locației IP, poate realiza și rutare de intrare și ieșire (comunicare de nivel 3).

După cum știm cu toții, „4G ne va schimba viețile, iar 5G ne va schimba societatea”. Fiind cea mai răspândită tehnologie de comunicații mobile în prezent, 5G își asumă misiunea de „internet a tuturor lucrurilor și transformarea digitală a sute de linii și mii de industrii”, care trebuie să ajute utilizatorii din industriile verticale să se conecteze.

Prin urmare, 5G nu numai că conectează fiecare terminal la cloud, ci realizează și „conexiune în apropiere” între terminale.

Prin urmare, în standardul 3GPP R16, rețeaua locală 5G a introdus această nouă funcționalitate.

Principii și caracteristici ale rețelei locale 5G

Într-o rețea 5G, administratorii pot modifica datele din baza de date a utilizatorilor (elemente de rețea UDM), pot semna un contract de servicii cu un număr UE specificat și apoi le pot împărți în grupuri de rețele virtuale (VN) identice sau diferite.

Baza de date a utilizatorilor furnizează informații despre grupul VN al numărului de terminal și politici de acces către elementele de rețea de management (SMF, AMF, PCF etc.) ale rețelei centrale 5G (5GC). NE de management combină aceste informații și reguli de politici în diferite rețele LAN. Aceasta este o rețea LAN 5G.

O rețea LAN 5G acceptă comunicații de nivel 2 (același segment de rețea, acces direct unul la celălalt), precum și comunicații de nivel 3 (între segmentele de rețea, cu ajutorul rutării). O rețea LAN 5G acceptă atât unicast, cât și multicast și broadcast. Pe scurt, modul de acces reciproc este foarte flexibil, iar crearea de rețele este foarte simplă.

În ceea ce privește domeniul de aplicare, o rețea locală 5G permite comunicarea între aceeași UPF (elementul de rețea media al rețelei centrale 5G) și diferite UPF-uri. Aceasta este echivalentă cu depășirea limitei de distanță fizică dintre terminale (chiar și Beijing și Shanghai pot comunica).

În special, rețelele LAN 5G se pot conecta la rețelele de date existente ale utilizatorilor pentru funcționalitate plug and play și acces reciproc.

Scenarii de aplicare și avantaje ale rețelei LAN 5G

Rețeaua LAN 5G permite gruparea și conectarea între terminale 5G specificate, facilitând considerabil construirea unei rețele LAN mai mobile pentru întreprinderi. Mulți cititori se vor întreba cu siguranță, nu este oare mobilitatea deja posibilă cu tehnologia Wi-Fi existentă? De ce este nevoie de o rețea LAN 5G?

Nu-ți face griji, hai să mergem mai departe.

Rețelele locale oferite de LAN-ul 5G pot ajuta întreprinderile, școlile, guvernele și familiile să comunice mai bine cu terminalele dintr-o regiune. Poate fi utilizată în rețeaua de birouri, dar valoarea sa mai mare constă în transformarea mediului de producție al parcului și transformarea rețelei de bază a întreprinderilor de producție, cum ar fi producția industrială, terminalele portuare și minele de energie.

În prezent, promovăm internetul industrial. Credem că 5G poate permite digitalizarea mediilor industriale, deoarece 5G este o tehnologie excelentă de comunicații wireless cu lățime de bandă mare și întârziere redusă, care poate realiza conexiunea wireless a diferiților factori de producție în mediile industriale.

Luați, de exemplu, producția industrială. Anterior, pentru o mai bună automatizare și pentru a realiza controlul echipamentelor, se utiliza tehnologia „bus industrial”. Există multe tipuri ale acestei tehnologii, care pot fi descrise ca fiind „peste tot”.

Mai târziu, odată cu apariția tehnologiilor Ethernet și IP, s-a format un consens în industrie, iar odată cu evoluția Ethernet-ului, a apărut „Ethernet-ul industrial”. Astăzi, indiferent de protocolul de interconectare industrială, acesta este practic bazat pe Ethernet.

Mai târziu, companiile industriale au descoperit că conexiunile prin cablu limitează prea mult mobilitatea - exista întotdeauna o „împletitură” în spatele dispozitivului care împiedica mișcarea liberă.

Mai mult, modul de implementare a conexiunii prin cablu este mai dificil, perioada de construcție este lungă, iar costul este ridicat. Dacă există o problemă cu echipamentul sau cablul, înlocuirea este, de asemenea, foarte lentă. Așadar, industria a început să se gândească la introducerea tehnologiei de comunicații wireless.

Drept urmare, Wi-Fi, Bluetooth și alte tehnologii au intrat în domeniul industrial.

Deci, pentru a reveni la întrebarea anterioară, de ce LAN 5G când există Wi-Fi?

Iată motivul:

1. Performanța rețelelor Wi-Fi (în special Wi-Fi 4 și Wi-Fi 5) nu este la fel de bună ca cea a 5G.

În ceea ce privește rata de transmisie și întârzierea, 5G poate satisface mai bine nevoile roboților industriali (controlul manipulatoarelor), inspecției inteligente a calității (recunoașterea imaginilor de mare viteză), AGV (vehicule logistice fără pilot) și altor scenarii.

În ceea ce privește acoperirea, 5G are o arie de acoperire mai mare decât Wi-Fi și poate acoperi mai bine campusul. Capacitatea 5G de a comuta între celule este, de asemenea, mai puternică decât Wi-Fi, ceea ce va oferi utilizatorilor o experiență de rețea mai bună.

2. Costurile de întreținere a rețelei Wi-Fi sunt mari.

Pentru a construi o rețea Wi-Fi într-un parc, întreprinderile trebuie să cableze și să cumpere propriile echipamente. Echipamentele sunt amortizate, deteriorate și înlocuite, dar sunt și întreținute de personal specializat. Există o mulțime de dispozitive Wi-Fi, iar configurarea este o bătaie de cap.

5G este diferit. Este construit și întreținut de operatori și închiriat de companii (Wi-Fi versus 5G este cam ca și cum ai să-ți construiești propria cameră versus cloud computing).

Luate împreună, 5G va fi mai rentabil.

3. Rețeaua LAN 5G are funcții mai puternice.

Gruparea VN a unei rețele locale 5G a fost menționată anterior. Pe lângă izolarea comunicării, o funcție mai importantă a grupării este de a realiza diferențierea QoS (nivelul de serviciu) a diferitelor rețele.

De exemplu, o întreprindere are o rețea de birouri, o rețea de sisteme IT și o rețea OT.

OT este prescurtarea de la Operational Technology (Tehnologie Operațională). Este o rețea care conectează mediul industrial și echipamentele, cum ar fi strunguri, brațe robotizate, senzori, instrumentație, AGV-uri, sisteme de monitorizare, MES, PLCS etc.

Rețele diferite au cerințe de performanță diferite. Unele necesită latență redusă, altele necesită lățime de bandă mare, iar altele au cerințe mai puține.

O rețea LAN 5G poate defini performanțe diferite ale rețelei în funcție de diferite grupuri VN. La unele companii, aceasta se numește „micro slice”.

4. Rețeaua LAN 5G este mai ușor de gestionat și mai sigură.

Așa cum am menționat mai sus, datele de semnare a utilizatorilor pot fi modificate în rețelele 5G UDM ale operatorilor pentru a grupa utilizatorii în grupuri VN. Așadar, trebuie să apelăm la serviciul clienți al operatorului de fiecare dată când trebuie să modificăm informațiile de grup ale unui terminal (aderare, ștergere, modificare)?

Desigur că nu.

În rețelele 5G, operatorii pot oferi permisiuni de modificare administratorilor de rețea ai întreprinderilor prin dezvoltarea de interfețe, permițând modificarea în regim de autoservire.

Desigur, întreprinderile își pot seta propriile politici de rețea privată în funcție de nevoile lor.

La stabilirea conexiunilor de date, întreprinderile pot seta mecanisme de autorizare și autentificare pentru a gestiona cu strictețe grupurile VN. Această securitate este mult mai puternică și mai convenabilă decât Wi-Fi.

Un studiu de caz al unei rețele locale 5G

Să aruncăm o privire asupra beneficiilor unei rețele LAN 5G printr-un exemplu specific de rețea.

În primul rând, o întreprindere de producție, având propriul atelier, linie de producție (sau strung), trebuie să conecteze PLC-ul și capătul de control PLC prin rețea.

Fiecare linie de asamblare are o mulțime de echipamente, de asemenea independente. Ideal este să se instaleze module 5G pe fiecare dispozitiv de pe linia de asamblare. Cu toate acestea, se pare că va fi puțin cam scump în această etapă.

Apoi, introducerea unui gateway industrial 5G, sau 5G CPE, poate îmbunătăți performanța costurilor. Potrivit pentru conectare cu fir, la un port cu fir (port Ethernet sau port PLC). Potrivit pentru conectare wireless, la 5G sau Wi-Fi.

Dacă 5G nu acceptă LAN 5G (înainte de R16), este posibilă și realizarea unei conexiuni între PLC și controlerul PLC. Cu toate acestea, întreaga rețea 5G este un protocol de Layer 3 care se bazează pe adresare IP, iar adresa terminalului este, de asemenea, o adresă IP, ceea ce nu acceptă redirecționarea datelor de Layer 2. Pentru a realiza comunicarea end-to-end, trebuie adăugat un AR (Access Router) pe ambele părți pentru a stabili un tunel, a încapsula protocolul industrial de Layer 2 în tunel și a-l aduce la capătul peer-ului.

Această metodă nu numai că crește complexitatea, dar crește și costul (costul de achiziție al routerului AR, personalul de configurare al routerului AR și costul timpului necesar). Dacă vă gândiți la un atelier cu mii de linii, costul ar fi uimitor.

După introducerea rețelei locale 5G (5G LAN), rețeaua 5G acceptă transmiterea directă a protocolului Layer 2, astfel încât routerele AR nu mai sunt necesare. În același timp, rețeaua 5G poate oferi rute pentru terminale fără adrese IP, iar UPF poate recunoaște adresele MAC ale terminalelor. Întreaga rețea devine o rețea minimalistă cu un singur strat, care poate comunica între ele la nivelul 2.

Capacitatea plug and play a rețelei LAN 5G se poate integra perfect cu rețelele existente ale clienților, reducând impactul asupra rețelelor existente ale clienților și economisind costuri semnificative fără renovări și modernizări dificile.

Dintr-o perspectivă macro, rețeaua locală 5G este o colaborare între tehnologiile 5G și Ethernet. În viitor, dezvoltarea tehnologiei TSN (time sensitive network - rețea sensibilă la timp) bazată pe tehnologia Ethernet nu poate fi separată de ajutorul rețelei locale 5G.

Este de menționat faptul că rețeaua LAN 5G, pe lângă faptul că este favorabilă construirii rețelei interne a parcului, poate fi utilizată și ca supliment la rețeaua tradițională de linii dedicate a întreprinderilor pentru a conecta sucursalele din diferite locuri.

Modulul pentru rețeaua locală 5G

După cum puteți vedea, 5G LAN este o tehnologie inovatoare importantă pentru 5G în industriile verticale. Poate construi comunicații de rețea privată 5G mai puternice pentru a ajuta clienții să își accelereze transformarea digitală și modernizarea.

Pentru o mai bună implementare a unei rețele locale 5G, pe lângă upgrade-urile de pe partea de rețea, este nevoie și de suport pentru modulele 5G.

În procesul de lansare comercială a tehnologiei LAN 5G, Unigroup Zhangrui a lansat prima platformă de cip din industrie compatibilă cu banda de bază 5G R16 Ready — V516.

Pe baza acestei platforme, Quectel, producătorul principal de module din China, a dezvoltat cu succes o serie de module 5G care suportă tehnologia LAN 5G și le-a comercializat, inclusiv RG500U, RG200U, RM500U și alte module LGA, M.2, Mini PCIe.