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 het hoofdkantoor, is in principe LAN. Bij Wireless Wi-Fi is het een Wireless LAN (WLAN).

Dus waarom zeg ik dat 5G LAN interessant is?

5G is een breed mobiel netwerk, terwijl LAN een klein 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. Is het niet?

5G LAN, wat is het precies?

In feite betekent 5G LAN, om het simpel te zeggen, het gebruik van 5G-technologie om terminals te “groeperen” en te “bouwen” om een ​​LAN-netwerk te vormen.

Iedereen heeft een 5G-telefoon. Wanneer u 5G-telefoons gebruikt, is het u dan opgevallen dat uw telefoon niet naar uw vrienden kan zoeken, zelfs niet als ze in de buurt zijn (zelfs niet van aangezicht tot aangezicht)? U kunt met elkaar communiceren omdat de gegevens helemaal naar de servers van uw provider of internetprovider stromen.

Bij basisstations zijn alle mobiele terminals van elkaar ‘geïsoleerd’. Dit is gebaseerd op veiligheidsoverwegingen, de telefoons gebruiken hun eigen kanalen en interfereren niet met elkaar.

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

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

Zoals we allemaal weten: “4G zal ons leven veranderen, en 5G zal onze samenleving veranderen”. Als de meest reguliere mobiele communicatietechnologie van dit moment draagt ​​5G de missie van “het internet van alles en de digitale transformatie van honderden lijnen en duizenden industrieën” waar, die gebruikers in verticale industrieën moet helpen verbinding te maken.

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

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

Principes en kenmerken van 5G LAN

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

De gebruikersdatabase biedt terminalnummer VN-groepsinformatie en toegangsbeleid voor de beheernetwerkelementen (SMF, AMF, PCF, enz.) van het 5G-kernnetwerk (5GC). Het bestuur NE bundelt deze informatie en beleidsregels in verschillende Lans. 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 toegangsmodus is zeer flexibel en het netwerken is zeer eenvoudig.

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

In het bijzonder kunnen 5G LAN-netwerken 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 de groepering en verbinding tussen specifieke 5G-terminals mogelijk, waardoor de aanleg van een mobieler LAN-netwerk voor bedrijven aanzienlijk wordt vergemakkelijkt. Veel lezers zullen zich zeker afvragen: is mobiliteit niet al mogelijk met de bestaande Wi-Fi-technologie? Waarom de behoefte aan een 5G LAN?

Maak je geen zorgen, laten we verder gaan.

De lokale netwerken die door 5G LAN mogelijk worden gemaakt, kunnen bedrijven, scholen, overheden en gezinnen helpen beter te communiceren met terminals in een regio. Het kan worden gebruikt in het kantorennetwerk, maar de grotere waarde ervan 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 scènes mogelijk kan maken, omdat 5G een uitstekende draadloze communicatietechnologie is met een grote bandbreedte en lage vertraging, die de draadloze verbinding van verschillende productiefactoren in industriële scènes kan realiseren.

Neem bijvoorbeeld de industriële productie. Vroeger werd, om een ​​betere automatisering te bereiken, apparatuurcontrole te bereiken, gebruik gemaakt van "industriële bus" -technologie. Er zijn veel soorten van deze technologie, die kunnen worden omschreven als ‘overal’.

Later, met de opkomst van Ethernet en IP-technologie, vormde de industrie een consensus, samen met de evolutie van Ethernet is er sprake van ‘industrieel Ethernet’. Tegenwoordig is het, ongeacht het industriële interconnectieprotocol, feitelijk 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 vrije beweging verhinderde.

Bovendien is de implementatiemodus van de bekabelde verbinding lastiger, is de bouwperiode lang en zijn de kosten hoog. Als er een probleem is met de apparatuur of kabel, verloopt de vervanging ook erg traag. Dus begon de industrie na te denken over de introductie van draadloze communicatietechnologie.

Als gevolg hiervan hebben Wi-Fi, Bluetooth en andere technologieën het industriële veld betreden.

Dus, om terug te keren naar de vorige vraag: waarom 5G LAN als er wifi 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.

In termen van transmissiesnelheid en vertraging kan 5G beter voldoen aan de behoeften van industriële robots (manipulatorcontrole), intelligente kwaliteitsinspectie (hogesnelheidsbeeldherkenning), AGV (onbemand logistiek voertuig) en andere scenario's.

Qua dekking heeft 5G een groter dekkingsgebied dan Wi-Fi en kan het de campus beter dekken. Het vermogen van 5G om tussen cellen te schakelen is ook sterker dan Wi-Fi, waardoor gebruikers een betere netwerkervaring zullen krijgen.

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

Om een ​​Wi-Fi-netwerk in een park te bouwen, moeten bedrijven hun eigen apparatuur aansluiten en kopen. Apparatuur wordt afgeschreven, beschadigd en vervangen, maar ook onderhouden door speciaal personeel. Er zijn talloze Wi-Fi-apparaten en de configuratie is een gedoe.

5G is anders. Het wordt gebouwd en onderhouden door operators en gehuurd door bedrijven (Wi-Fi versus 5G is een beetje zoals het bouwen van je eigen kamer versus cloud computing).

Alles bij elkaar genomen 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 groeperen het bereiken van QoS-differentiatie (serviceniveau) van 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, PLCS, etc. met elkaar verbindt.

Verschillende netwerken hebben verschillende prestatie-eisen. Sommige vereisen een lage latentie, sommige vereisen een hoge bandbreedte en sommige hebben minder vereisten.

Een 5G LAN kan verschillende netwerkprestaties definiëren op basis van verschillende VN-groepen. Bij sommige ondernemingen wordt dit “micro slice” genoemd.

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

Zoals hierboven vermeld, kunnen ondertekeningsgegevens van gebruikers worden gewijzigd in 5G UDM-nes van providers om gebruikers in VN-groepen te groeperen. Moeten we dus elke keer dat we de groepsinformatie van een terminal willen wijzigen (aanmelden, verwijderen, wijzigen) naar de klantenservice van de vervoerder gaan?

Natuurlijk niet.

In 5G-netwerken kunnen operators de wijzigingsrechten openstellen voor bedrijfsnetwerkbeheerders door de ontwikkeling van interfaces, waardoor zelfbedieningswijzigingen mogelijk worden gemaakt.

Uiteraard kunnen ondernemingen ook hun eigen particuliere netwerkbeleid instellen op basis van hun eigen behoeften.

Bij het tot stand brengen van dataverbindingen kunnen ondernemingen autorisatie- en authenticatiemechanismen instellen om VN-groepen strikt te beheren. Deze beveiliging is veel sterker en handiger dan Wi-Fi.

Een casestudy van een 5G LAN

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

Allereerst heeft een productiebedrijf een eigen werkplaats, productielijn (of draaibank), die de PLC- en PLC-besturing via het netwerk moet 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 het in dit stadium een ​​beetje duur zal zijn.

Vervolgens kan de introductie van een 5G industriële gateway, of 5G CPE, de kostenprestaties verbeteren. Geschikt voor bekabeld, aangesloten op een bekabelde poort (Ethernet-poort of PLC-poort). Geschikt voor draadloos, verbonden met 5G of Wi-Fi.

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

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

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

De plug-and-play-mogelijkheden van 5G LAN kunnen zichzelf perfect integreren met de bestaande netwerken van klanten, waardoor de impact op de bestaande netwerken van klanten wordt verminderd en veel kosten worden bespaard zonder ingrijpende renovaties en upgrades.

Vanuit 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 vermeldenswaard dat 5G LAN niet alleen bevorderlijk is voor de aanleg van het interne netwerk van het park, maar ook kan worden gebruikt als aanvulling op het traditionele speciale lijnnetwerk van bedrijven om vestigingen op verschillende plaatsen met elkaar te verbinden.

De module voor het 5G LAN

Zoals u kunt zien is 5G LAN een belangrijke innovatieve technologie voor 5G in verticale industrieën. Het kan sterkere 5G-private netwerkcommunicatie bouwen om klanten te helpen hun digitale transformatie en upgrade te versnellen.

Om 5G LAN beter te kunnen inzetten, is naast upgrades aan de netwerkzijde ook ondersteuning van 5G-modules nodig.

Tijdens het commerciële landingsproces van de 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 5G LAN-technologie ondersteunen, en op de markt gebracht, waaronder RG500U, RG200U, RM500U en andere LGA-, M.2-, Mini PCIe-pakketmodules .