Wat is 5G LAN?

Auteur: Ulink Media

Iedereen zou bekend moeten zijn met 5G, de evolutie van 4G en onze nieuwste mobiele communicatietechnologie.

Voor LAN zou u er meer vertrouwd mee moeten zijn. De volledige naam is Local Area Network, of LAN. Ons thuisnetwerk, evenals het netwerk op kantoor, is in principe een LAN. Met Wireless Wi-Fi wordt het een Wireless LAN (WLAN) genoemd.

Waarom zeg ik dat 5G LAN interessant is?

5G is een breed mobiel netwerk, terwijl LAN een kleinschalig datanetwerk is. De twee technologieën lijken niets met elkaar te maken te hebben.

Met andere woorden, 5G en LAN zijn twee woorden die iedereen afzonderlijk kent. Maar samen is het een beetje verwarrend. Toch?

5G LAN, wat is het precies?

Simpel gezegd is 5G LAN het gebruik van 5G-technologie om terminals te 'groeperen' en 'bouwen' om een ​​LAN-netwerk te vormen.

Iedereen heeft een 5G-telefoon. Merk je tijdens het gebruik van een 5G-telefoon dat je telefoon je vrienden niet kan vinden, zelfs niet als ze dichtbij zijn (zelfs als je elkaar ziet)? Je kunt met elkaar communiceren omdat de data volledig naar de servers van je provider of internetprovider wordt gestuurd.

Bij basisstations zijn alle mobiele terminals van elkaar geïsoleerd. Dit is gebaseerd op veiligheidsoverwegingen: de telefoons gebruiken hun eigen kanalen en storen elkaar niet.

Een LAN daarentegen verbindt terminals (mobiele telefoons, computers, enz.) in een ruimte met elkaar om een ​​"groep" te vormen. Dit vergemakkelijkt niet alleen de gegevensoverdracht tussen elkaar, maar bespaart ook de extranet-uitgang.

In een LAN kunnen terminals elkaar vinden op basis van hun MAC-adres (Layer 2-communicatie). Om toegang te krijgen tot het externe netwerk, stelt u een router in. Via de IP-locatie kunt u ook in- en uitgaande routering realiseren (Layer 3-communicatie).

Zoals we allemaal weten: "4G zal ons leven veranderen, en 5G zal onze samenleving veranderen." Als de meest gangbare mobiele communicatietechnologie van dit moment draagt ​​5G de missie van "het internet der dingen en de digitale transformatie van honderden lijnen en duizenden industrieën" op zich, wat gebruikers in verticale sectoren moet helpen verbonden te blijven.

5G kan dus niet alleen elke terminal met de cloud verbinden, maar ook een ‘verbinding in de buurt’ tussen terminals realiseren.

Daarom heeft 5G LAN deze nieuwe functionaliteit in de 3GPP R16-standaard geïntroduceerd.

Principes en kenmerken van 5G LAN

In een 5G-netwerk kunnen beheerders de gegevens in de gebruikersdatabase (UDM-netwerkelementen) wijzigen, een servicecontract met een specifiek UE-nummer ondertekenen en de elementen vervolgens in dezelfde of verschillende virtuele netwerkgroepen (VN) verdelen.

De gebruikersdatabase biedt informatie over de terminalnummers van de VN-groep en toegangsbeleid voor de beheernetwerkelementen (SMF, AMF, PCF, enz.) van het 5G-corenetwerk (5GC). De beheer-NE combineert deze informatie en beleidsregels in verschillende LAN's. Dit is een 5G LAN.

Een 5G LAN ondersteunt zowel Layer 2-communicatie (hetzelfde netwerksegment, directe toegang tot elkaar) als Layer 3-communicatie (over netwerksegmenten heen, met behulp van routing). Een 5G LAN ondersteunt zowel unicast als multicast en broadcast. Kortom, de wederzijdse toegang is zeer flexibel en de netwerkfunctionaliteit is zeer eenvoudig.

Qua reikwijdte ondersteunt een 5G LAN de communicatie tussen dezelfde UPF (media side network element van het 5G core-netwerk) en verschillende UPF's. Dit komt neer op het doorbreken van de fysieke afstandslimiet tussen terminals (zelfs Beijing en Shanghai kunnen communiceren).

5G LAN-netwerken kunnen met name verbinding maken met de bestaande datanetwerken van gebruikers, voor plug-and-play en wederzijdse toegang.

Toepassingsscenario's en voordelen van 5G LAN

5G LAN maakt het mogelijk om specifieke 5G-terminals te groeperen en te verbinden, wat de opbouw van een mobieler LAN-netwerk voor bedrijven aanzienlijk vereenvoudigt. Veel lezers vragen zich ongetwijfeld af: is mobiliteit niet al mogelijk met bestaande wifi-technologie? Waarom is een 5G LAN nodig?

Maak je geen zorgen, laten we verdergaan.

De lokale netwerken die 5G LAN mogelijk maakt, kunnen bedrijven, scholen, overheden en gezinnen helpen beter te communiceren met terminals in een regio. Het kan worden gebruikt in het kantoornetwerk, maar de grootste waarde ligt in de transformatie van de productieomgeving van het park en de transformatie van het basisnetwerk van productiebedrijven zoals industriële productie, haventerminals en energiemijnen.

We promoten nu het industriële internet. Wij geloven dat 5G de digitalisering van industriële omgevingen mogelijk kan maken, omdat 5G een uitstekende draadloze communicatietechnologie is met een grote bandbreedte en lage vertraging, die draadloze verbindingen tussen verschillende productiefactoren in industriële omgevingen mogelijk maakt.

Neem bijvoorbeeld industriële productie. Voorheen werd voor betere automatisering en apparatuurbesturing gebruikgemaakt van 'industriële bus'-technologie. Er bestaan ​​veel verschillende soorten van deze technologie, die als 'all-over-the-place' kunnen worden omschreven.

Later, met de opkomst van Ethernet- en IP-technologie, vormde de industrie een consensus, samen met de evolutie van Ethernet, dat er sprake is van "industrieel Ethernet". Tegenwoordig is het, ongeacht welk industrieel interconnectieprotocol gebruikt wordt, in principe gebaseerd op Ethernet.

Later ontdekten industriële bedrijven dat bekabelde verbindingen de mobiliteit te veel beperkten: er zat altijd een 'vlecht' aan de achterkant van het apparaat die de vrije beweging belemmerde.

Bovendien is de implementatie van bekabelde verbindingen lastiger, duurt de bouw langer en zijn de kosten hoog. Als er een probleem is met de apparatuur of de kabel, duurt de vervanging ook erg lang. Daarom begon de industrie na te denken over de introductie van draadloze communicatietechnologie.

Hierdoor hebben Wi-Fi, Bluetooth en andere technologieën hun intrede gedaan in de industriële sector.

Dus, om terug te komen op de vorige vraag: waarom 5G LAN als er Wi-Fi is?

Dit is de reden:

1. De prestaties van Wi-Fi-netwerken (vooral Wi-Fi 4 en Wi-Fi 5) zijn niet zo goed als die van 5G.

Qua transmissiesnelheid en vertraging kan 5G beter voldoen aan de behoeften van industriële robots (besturing van manipulatoren), intelligente kwaliteitsinspectie (snelle beeldherkenning), AGV's (onbemand logistiek voertuig) en andere scenario's.

Qua dekking heeft 5G een groter gebied dan wifi en kan het de campus beter bestrijken. Bovendien kan 5G beter schakelen tussen cellen dan wifi, wat gebruikers een betere netwerkervaring oplevert.

2. De onderhoudskosten voor het wifi-netwerk zijn hoog.

Om een ​​wifi-netwerk in een park aan te leggen, moeten bedrijven hun eigen apparatuur aanleggen en bekabelen. Apparatuur wordt afgeschreven, beschadigd en vervangen, maar wordt ook onderhouden door speciaal personeel. Er zijn talloze wifi-apparaten en de configuratie is een gedoe.

5G is anders. Het wordt gebouwd en onderhouden door operators en gehuurd door bedrijven (wifi versus 5G is een beetje als het bouwen van je eigen kamer versus cloudcomputing).

Al met al zal 5G kosteneffectiever zijn.

3. 5G LAN heeft krachtigere functies.

De VN-groepering van een 5G LAN werd eerder genoemd. Naast het isoleren van communicatie is een belangrijkere functie van groepering het bereiken van QoS-differentiatie (serviceniveau) tussen verschillende netwerken.

Een onderneming heeft bijvoorbeeld een kantoornetwerk, een IT-systeemnetwerk en een OT-netwerk.

OT staat voor Operationele Technologie. Het is een netwerk dat de industriële omgeving en apparatuur, zoals draaibanken, robotarmen, sensoren, instrumentatie, AGV's, monitoringsystemen, MES, PLC's, enzovoort, met elkaar verbindt.

Verschillende netwerken stellen verschillende prestatievereisten. Sommige vereisen een lage latentie, andere een hoge bandbreedte en weer andere stellen minder eisen.

Een 5G LAN kan verschillende netwerkprestaties definiëren op basis van verschillende VN-groepen. Sommige bedrijven noemen dit een "micro slice".

4. 5G LAN is eenvoudiger te beheren en veiliger.

Zoals hierboven vermeld, kunnen gebruikersondertekeningsgegevens worden gewijzigd in 5G UDM-netwerken van providers om gebruikers in VN-groepen te groeperen. Moeten we dan elke keer naar de klantenservice van de provider gaan als we de groepsgegevens van een terminal willen wijzigen (toetreden, verwijderen, wijzigen)?

Natuurlijk niet.

In 5G-netwerken kunnen operators de wijzigingsmachtiging openstellen voor netwerkbeheerders van bedrijven door de ontwikkeling van interfaces, waardoor selfservice-wijzigingen mogelijk worden.

Uiteraard kunnen bedrijven ook hun eigen privénetwerkbeleid instellen, afhankelijk van hun eigen behoeften.

Bij het opzetten van dataverbindingen kunnen bedrijven autorisatie- en authenticatiemechanismen instellen om VN-groepen strikt te beheren. Deze beveiliging is veel sterker en handiger dan wifi.

Een case study van een 5G LAN

Laten we de voordelen van 5G LAN eens bekijken aan de hand van een specifiek netwerkvoorbeeld.

Ten eerste moet een productiebedrijf, dat over een eigen werkplaats en productielijn (of draaibank) beschikt, de PLC en de PLC-besturing via het netwerk met elkaar verbinden.

Elke assemblagelijn heeft veel apparatuur, ook onafhankelijk. Het is ideaal om 5G-modules op elk apparaat in de assemblagelijn te installeren. Het lijkt er echter op dat dit in dit stadium nog wat duur zal zijn.

De introductie van een 5G industriële gateway, of 5G CPE, kan de kosteneffectiviteit verbeteren. Geschikt voor bekabelde verbindingen, verbonden met een bekabelde poort (Ethernet- of PLC-poort). Geschikt voor draadloze verbindingen, verbonden met 5G of wifi.

Als 5G geen 5G LAN ondersteunt (vóór R16), is het ook mogelijk om de verbinding tussen PLC en PLC-controller te realiseren. Het volledige 5G-netwerk is echter een Layer 3-protocol dat afhankelijk is van IP-adressering, en het terminaladres is ook een IP-adres, dat geen Layer 2-datadoorsturing ondersteunt. Om end-to-end communicatie te realiseren, moet aan beide zijden een AR (Access Router) worden toegevoegd om een ​​tunnel te creëren, het industriële Layer 2-protocol in de tunnel te encapsuleren en naar de peer-end te brengen.

Deze methode verhoogt niet alleen de complexiteit, maar ook de kosten (aanschafkosten voor de AR-router, mankracht en tijd voor de configuratie van de AR-router). Als je denkt aan een werkplaats met duizenden lijnen, dan zouden de kosten duizelingwekkend zijn.

Na de introductie van 5G LAN ondersteunt het 5G-netwerk de directe transmissie van het Layer 2-protocol, waardoor AR-routers niet langer nodig zijn. Tegelijkertijd kan het 5G-netwerk routes bieden voor terminals zonder IP-adres en kan de UPF de MAC-adressen van terminals herkennen. Het hele netwerk wordt een minimalistisch enkellaags netwerk, dat met elkaar kan communiceren op Layer 2.

Dankzij de plug-and-play-functionaliteit van 5G LAN kan het perfect worden geïntegreerd met de bestaande netwerken van klanten. Hierdoor wordt de impact op de bestaande netwerken van klanten beperkt en worden er veel kosten bespaard, zonder dat er ingrijpende renovaties en upgrades nodig zijn.

Vanuit een macroperspectief is 5G LAN een samenwerking tussen 5G- en Ethernet-technologie. In de toekomst kan de ontwikkeling van TSN-technologie (Time Sensitive Network) op basis van Ethernet-technologie niet los worden gezien van de hulp van 5G LAN.

Het is de moeite waard om te vermelden dat 5G LAN, naast het feit dat het bevorderlijk is voor de aanleg van het interne netwerk van het park, ook kan worden gebruikt als aanvulling op het traditionele speciale lijnnetwerk van bedrijven om vestigingen op verschillende locaties met elkaar te verbinden.

De module voor het 5G LAN

Zoals u ziet, is 5G LAN een belangrijke, innovatieve technologie voor 5G in verticale sectoren. Het kan sterkere 5G-privénetwerkcommunicatie creëren om klanten te helpen hun digitale transformatie en upgrade te versnellen.

Om 5G LAN beter te kunnen implementeren, is naast netwerkupgrades ook ondersteuning voor 5G-modules nodig.

In het kader van de commerciële lancering van 5G LAN-technologie lanceerde Unigroup Zhangrui het eerste 5G R16 Ready-basisbandchipplatform in de sector: V516.

Op basis van dit platform heeft Quectel, de toonaangevende modulefabrikant in China, met succes een aantal 5G-modules ontwikkeld die de 5G LAN-technologie ondersteunen en op de markt zijn gebracht, waaronder de RG500U, RG200U, RM500U en andere LGA-, M.2- en Mini PCIe-pakketmodules.