O que é LAN 5G?

Autor: Ulink Media

Todos devem estar familiarizados com o 5G, que é a evolução do 4G e da nossa mais recente tecnologia de comunicação móvel.

Para LAN, você deve estar mais familiarizado com ela. Seu nome completo é rede local ou LAN. Nossa rede doméstica, assim como a rede do escritório corporativo, é basicamente LAN. Com Wi-Fi sem fio, é uma LAN sem fio (WLAN).

Então, por que estou dizendo que a LAN 5G é interessante?

5G é uma rede celular ampla, enquanto LAN é uma rede de dados de pequena área. As duas tecnologias parecem não relacionadas.

Em outras palavras, 5G e LAN são duas palavras que todos conhecem separadamente. Mas juntos, é um pouco confuso. Não é?

LAN 5G, o que é exatamente?

Na verdade, 5G LAN, para simplificar, é usar a tecnologia 5G para “agrupar” e “construir” terminais para formar uma rede LAN.

Todo mundo tem um telefone 5G. Ao usar telefones 5G, você notou que seu telefone não consegue procurar seus amigos mesmo quando eles estão próximos (mesmo cara a cara)? Vocês podem se comunicar entre si porque os dados fluem até os servidores da sua operadora ou provedor de serviços de Internet.

Para estações base, todos os terminais móveis estão “isolados” uns dos outros. Isto se baseia em considerações de segurança: os telefones usam seus próprios canais e não interferem entre si.

Uma LAN, por outro lado, conecta terminais (telefones celulares, computadores, etc.) em uma área para formar um “grupo”. Isso não apenas facilita a transmissão de dados entre si, mas também economiza a saída da extranet.

Em uma LAN, os terminais podem localizar-se uns aos outros com base em seus endereços MAC e encontrar-se (comunicação de Camada 2). Para acessar a rede externa, configure um roteador, através da localização do IP, também pode conseguir roteamento de entrada e saída (comunicação da Camada 3).

Como todos sabemos, “o 4G mudará as nossas vidas e o 5G mudará a nossa sociedade”. Sendo a tecnologia de comunicação móvel mais popular atualmente, o 5G assume a missão de “a Internet de tudo e a transformação digital de centenas de linhas e milhares de indústrias”, que precisa de ajudar os utilizadores em indústrias verticais a conectarem-se.

Portanto, o 5G não só pode conectar todos os terminais à nuvem, mas também realizar “conexão próxima” entre terminais.

Portanto, no padrão 3GPP R16, a LAN 5G introduziu esse novo recurso.

Princípios e características da LAN 5G

Em uma rede 5G, os administradores podem modificar os dados no banco de dados do usuário (elementos de rede UDM), assinar um contrato de serviço com um número UE especificado e, em seguida, dividi-los no mesmo ou em diferentes grupos de redes virtuais (VN).

O banco de dados do usuário fornece informações do grupo VN do número do terminal e políticas de acesso aos elementos da rede de gerenciamento (SMF, AMF, PCF, etc.) da rede principal 5G (5GC). O NE de gestão combina essas informações e regras de política em diferentes Lans. Esta é uma LAN 5G.

Uma LAN 5G suporta comunicação de Camada 2 (mesmo segmento de rede, acesso direto entre si), bem como comunicação de Camada 3 (entre segmentos de rede, com a ajuda de roteamento). Uma LAN 5G suporta unicast, bem como multicast e broadcast. Resumindo, o modo de acesso mútuo é muito flexível e a rede é muito simples.

Em termos de escopo, uma LAN 5G suporta a comunicação entre o mesmo UPF (elemento de rede do lado da mídia da rede principal 5G) e diferentes UPFs. Isto equivale a quebrar o limite de distância física entre os terminais (até Pequim e Xangai podem comunicar).

Em particular, as redes LAN 5G podem conectar-se às redes de dados existentes dos usuários para plug and play e acesso mútuo.

Cenários de aplicação e vantagens da LAN 5G

A LAN 5G permite o agrupamento e a conexão entre terminais 5G específicos, facilitando enormemente a construção de uma rede LAN mais móvel para as empresas. Muitos leitores certamente perguntarão: a mobilidade já não é possível com a tecnologia Wi-Fi existente? Por que a necessidade de uma LAN 5G?

Não se preocupe, vamos em frente.

A rede local habilitada pela LAN 5G pode ajudar empresas, escolas, governos e famílias a se comunicarem melhor com os terminais de uma região. Pode ser utilizado na rede de escritórios, mas seu maior valor está na transformação do ambiente produtivo do parque e na transformação da rede básica de empreendimentos produtivos como manufatura industrial, terminais portuários e minas de energia.

Estamos agora promovendo a Internet industrial. Acreditamos que o 5G pode permitir a digitalização de cenários industriais porque o 5G é uma excelente tecnologia de comunicação sem fio com grande largura de banda e baixo atraso, que pode realizar a conexão sem fio de vários fatores de produção em cenários industriais.

Veja a fabricação industrial, por exemplo. Anteriormente, para uma melhor automação, para conseguir o controle dos equipamentos, utilizava-se a tecnologia de “ônibus industrial”. Existem muitos tipos desta tecnologia, que podem ser descritas como “em todos os lugares”.

Posteriormente, com o surgimento da Ethernet e da tecnologia IP, a indústria formou um consenso, junto com a evolução da Ethernet, surge a “Ethernet industrial”. Hoje, não importa quem seja o protocolo de interconexão industrial, basicamente é baseado em Ethernet.

Mais tarde, as empresas industriais descobriram que as conexões com fio limitavam demais a mobilidade — sempre havia uma “trança” na parte traseira do dispositivo que impedia a livre circulação.

Além disso, o modo de implantação da conexão com fio é mais problemático, o período de construção é longo e o custo é alto. Se houver algum problema no equipamento ou no cabo, a substituição também é muito lenta. Assim, a indústria começou a pensar em introduzir a tecnologia de comunicação sem fio.

Como resultado, Wi-Fi, Bluetooth e outras tecnologias entraram no campo industrial.

Então, voltando à pergunta anterior, por que LAN 5G quando há Wi-Fi?

Aqui está o motivo:

1. O desempenho das redes Wi-Fi (especialmente Wi-Fi 4 e Wi-Fi 5) não é tão bom quanto o 5G.

Em termos de taxa de transmissão e atraso, o 5G pode atender melhor às necessidades de robôs industriais (controle de manipuladores), inspeção de qualidade inteligente (reconhecimento de imagem em alta velocidade), AGV (veículo logístico não tripulado) e outros cenários.

Em termos de cobertura, o 5G tem uma área de cobertura maior que o Wi-Fi e pode cobrir melhor o campus. A capacidade do 5G de alternar entre células também é mais forte do que o Wi-Fi, o que proporcionará aos usuários uma melhor experiência de rede.

2. Os custos de manutenção da rede Wi-Fi são altos.

Para construir uma rede Wi-Fi em um parque, as empresas precisam conectar e comprar seus próprios equipamentos. Os equipamentos são depreciados, danificados e substituídos, mas também são mantidos por pessoal especial. Existem muitos dispositivos Wi-Fi e a configuração é um incômodo.

5G é diferente. Ele é construído e mantido por operadoras e alugado por empresas (Wi-Fi versus 5G é um pouco como construir seu próprio quarto em vez de computação em nuvem).

Em conjunto, o 5G será mais rentável.

3. LAN 5G tem funções mais poderosas.

O agrupamento VN de uma LAN 5G foi mencionado anteriormente. Além do isolamento da comunicação, uma função mais importante do agrupamento é conseguir a diferenciação de QoS (nível de serviço) de diferentes redes.

Por exemplo, uma empresa possui uma rede de escritórios, uma rede de sistemas de TI e uma rede de TO.

OT significa Tecnologia Operacional. É uma rede que conecta o ambiente industrial e equipamentos, como tornos, braços robóticos, sensores, instrumentação, AGVs, sistemas de monitoramento, MES, PLCS, etc.

Redes diferentes têm requisitos de desempenho diferentes. Alguns exigem baixa latência, alguns exigem alta largura de banda e alguns têm menos requisitos.

Uma LAN 5G pode definir diferentes desempenhos de rede com base em diferentes grupos VN. Algumas empresas são chamadas de “micro fatia”.

4. A LAN 5G é mais fácil de gerenciar e mais segura.

Conforme mencionado acima, os dados de assinatura do usuário podem ser modificados em redes 5G UDM de operadoras para agrupar usuários em grupos VN. Então, temos que ir ao atendimento da operadora toda vez que precisarmos alterar as informações do grupo de um terminal (ingressar, excluir, alterar)?

Claro que não.

Nas redes 5G, as operadoras podem abrir a permissão de modificação para administradores de redes corporativas por meio do desenvolvimento de interfaces, permitindo modificação de autoatendimento.

É claro que as empresas também podem definir as suas próprias políticas de rede privada de acordo com as suas próprias necessidades.

Ao estabelecer conexões de dados, as empresas podem definir mecanismos de autorização e autenticação para gerenciar estritamente grupos VN. Essa segurança é muito mais forte e conveniente que o Wi-Fi.

Um estudo de caso de uma LAN 5G

Vamos dar uma olhada nos benefícios da LAN 5G por meio de um exemplo específico de rede.

Em primeiro lugar, uma empresa de manufatura, possui sua própria oficina, linha de produção (ou torno), precisa conectar o PLC e a extremidade de controle do PLC através da rede.

Cada linha de montagem possui muitos equipamentos, também independentes. É ideal para instalar módulos 5G em todos os dispositivos da linha de montagem. No entanto, parece que será um pouco caro nesta fase.

Então, a introdução do gateway industrial 5G, ou 5G CPE, pode melhorar o desempenho de custos. Adequado para conexão com fio, conectado à porta com fio (porta Ethernet ou porta PLC). Adequado para wireless, conectado a 5G ou Wi-Fi.

Se 5G não suportar LAN 5G (antes de R16), também é possível realizar a conexão entre PLC e controlador PLC. No entanto, toda a rede 5G é um protocolo de Camada 3 que depende de endereçamento IP, e o endereço do terminal também é um endereço IP, que não suporta encaminhamento de dados de Camada 2. Para realizar a comunicação ponta a ponta, um AR (Roteador de Acesso) deve ser adicionado em ambos os lados para estabelecer um túnel, encapsular o protocolo industrial da Camada 2 no túnel e trazê-lo até o ponto final.

Este método não apenas aumenta a complexidade, mas também aumenta o custo (custo de compra do roteador AR, mão de obra de configuração do roteador AR e custo de tempo). Se você pensar em uma oficina com milhares de linhas, o custo seria assombroso.

Após a introdução da LAN 5G, a rede 5G suporta a transmissão direta do protocolo da Camada 2, de modo que os roteadores AR não são mais necessários. Ao mesmo tempo, a rede 5G pode fornecer rotas para terminais sem endereços IP, e o UPF pode reconhecer os endereços MAC dos terminais. Toda a rede se torna uma rede minimalista de camada única, que pode se comunicar entre si na camada 2.

A capacidade plug and play da LAN 5G pode integrar-se perfeitamente às redes existentes dos clientes, reduzindo o impacto nas redes existentes dos clientes e economizando muitos custos sem renovações e atualizações extenuantes.

De uma perspectiva macro, a LAN 5G é uma colaboração entre a tecnologia 5G e Ethernet. No futuro, o desenvolvimento da tecnologia TSN (rede sensível ao tempo) baseada na tecnologia Ethernet não pode ser separado da ajuda da LAN 5G.

Vale ressaltar que a LAN 5G, além de favorecer a construção da rede interna do parque, também pode ser utilizada como complemento à tradicional rede de linhas dedicadas de empreendimentos para conectar filiais em diversos locais.

O módulo para LAN 5G

Como você pode ver, a LAN 5G é uma importante tecnologia inovadora para 5G em indústrias verticais. Pode construir comunicações de rede privada 5G mais fortes para ajudar os clientes a acelerar a sua transformação e atualização digital.

Para implantar melhor a LAN 5G, além das atualizações da rede, também é necessário suporte ao módulo 5G.

No processo de aterrissagem comercial da tecnologia 5G LAN, o Unigroup Zhangrui lançou a primeira plataforma de chip de banda base 5G R16 Ready da indústria - V516.

Com base nesta plataforma, a Quectel, fabricante líder de módulos na China, desenvolveu com sucesso uma série de módulos 5G que suportam a tecnologia LAN 5G e foram comercializados, incluindo RG500U, RG200U, RM500U e outros módulos de pacote LGA, M.2, Mini PCIe. .