O que é 5G LAN?

Autor: Ulink Media

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

Para Lan, você deve estar mais familiarizado com isso. Seu nome completo é a rede local da área, ou LAN. Nossa rede doméstica, assim como a rede no escritório corporativo, é basicamente LAN. Com Wi-Fi sem fio, é uma LAN sem fio (WLAN).

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

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

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

5G LAN, o que exatamente é?

De fato, o 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. Quando você está usando telefones 5G, você notou que seu telefone não pode procurar seus amigos, mesmo quando eles estão próximos (mesmo cara a cara)? Você pode se comunicar, porque os dados fluem até os servidores do seu provedor de serviços de operadora ou Internet.

Para estações base, todos os terminais móveis são "isolados" um do outro. Isso se baseia em considerações de segurança, os telefones usam seus próprios canais, 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 salva a saída extranet.

Em uma LAN, os terminais podem se localizar com base em seus endereços MAC e se encontrar (comunicação da camada 2). Para acessar a rede externa, configure um roteador, através do local do IP, também pode obter roteamento dentro e fora (comunicação da camada 3).

Como todos sabemos, "o 4G mudará nossas vidas e o 5G mudará nossa sociedade". Como a tecnologia de comunicação móvel mais convencional atualmente, o 5G ombra a missão da “Internet de tudo e da transformação digital de centenas de linhas e milhares de indústrias”, que precisa ajudar os usuários nas indústrias verticais a se conectarem.

Portanto, o 5G não pode conectar apenas todos os terminais à nuvem, mas também percebe "conexão próxima" entre os terminais.

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

Princípios e características do 5G LAN

Em uma rede 5G, os administradores podem modificar os dados no banco de dados do usuário (elementos da rede UDM), assinar um contrato de serviço com um número UE especificado e dividi -los nos mesmos grupos de rede virtual (VN).

O banco de dados do usuário fornece informações sobre o número de terminais VN e políticas de acesso aos elementos de rede de gerenciamento (SMF, AMF, PCF, etc.) da rede principal 5G (5GC). A gerência NE combina essas informações e regras políticas em diferentes LANs. Esta é uma LAN 5G.

Uma LAN 5G suporta comunicação da camada 2 (mesmo segmento de rede, acesso direto um ao outro) e a comunicação da camada 3 (entre os segmentos de rede, com a ajuda do roteamento). Uma LAN 5G suporta unicast, além de multicast e transmissão. Em suma, 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 da rede lateral da mídia da rede principal 5G) e diferentes UPFs. Isso equivale a quebrar o limite de distância física entre os terminais (até Pequim e Xangai podem se comunicar).

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

Cenários de aplicação e vantagens da 5G LAN

O 5G LAN permite o agrupamento e a conexão entre os terminais 5G especificados, facilitando bastante a construção de uma rede LAN mais móvel para 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 seguir em frente.

A rede local habilitada pela 5G LAN pode ajudar empresas, escolas, governos e famílias a se comunicar melhor com os terminais em uma região. Ele pode ser usado na rede de escritórios, mas seu maior valor está na transformação do ambiente de produção do parque e na transformação da rede básica de empresas de produção, como fabricação industrial, terminais portuários e minas de energia.

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

Tomemos a fabricação industrial, por exemplo. Anteriormente, a fim de melhorar a automação, para obter controle de equipamentos, o uso da tecnologia de "ônibus industrial". Existem muitos tipos dessa tecnologia, que podem ser descritos como "em todo o lugar".

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

Mais tarde, as empresas industriais descobriram que a Mobilidade Limitada com a Wired Connections limitou demais - sempre havia uma "trança" na parte de trás do dispositivo que impedia a livre circulação.

Além disso, o modo de implantação de conexão com fio é mais problemático, o período de construção é longo, o custo é alto. Se houver um problema com o equipamento ou cabo, a substituição também será muito lenta. Então, 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, para retornar à pergunta anterior, por que o 5G LAN 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 5G.

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

Em termos de cobertura, o 5G possui 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 que o Wi-Fi, o que trará aos usuários uma melhor experiência em 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. O equipamento é depreciado, danificado e substituído, mas também mantido por pessoal especial. Existem toneladas de dispositivos Wi-Fi, e a configuração é um aborrecimento.

5G é diferente. Ele é construído e mantido pelos operadores e alugado por empresas (Wi-Fi versus 5G é um pouco como criar seu próprio quarto versus computação em nuvem).

Tomados em conjunto, o 5G será mais econômico.

3. 5G LAN 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 alcançar a diferenciação de QoS (nível de serviço) de diferentes redes.

Por exemplo, uma empresa possui uma rede de escritórios, uma rede de sistema de TI e uma rede OT.

OT significa tecnologia operacional. É uma rede que conecta o ambiente e o equipamento industrial, como tornos, braços robóticos, sensores, instrumentação, AGVs, sistemas de monitoramento, MES, PLCs, etc.

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

Uma LAN 5G pode definir diferentes desempenho de rede com base em diferentes grupos VN. Algumas empresas, é chamado de "micro fatia".

4. 5G LAN é mais fácil de gerenciar e mais seguro.

Como mencionado acima, os dados de assinatura do usuário podem ser modificados em 5G UDM NES de operadoras para agrupar os usuários em grupos VN. Então, temos que ir ao atendimento ao cliente da transportadora sempre que precisamos alterar as informações do grupo de um terminal (junte, excluir, alterar)?

Claro que não.

Nas redes 5G, os operadores podem abrir a permissão de modificação para os administradores de rede corporativos através do desenvolvimento de interfaces, permitindo a modificação de autoatendimento.

Obviamente, as empresas também podem definir suas próprias políticas de rede privadas de acordo com suas próprias necessidades.

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

Um estudo de caso de uma LAN 5G

Vamos dar uma olhada nos benefícios do 5G LAN através de um exemplo de rede específico.

Primeiro de tudo, uma empresa de fabricação, possui seu próprio workshop, linha de produção (ou torno), precisa conectar a extremidade do controle do PLC e do PLC através da rede.

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

Em seguida, a introdução do 5G Industrial Gateway, ou 5G CPE, pode melhorar o desempenho do custo. Adequado para fio, conectado à porta com fio (porta Ethernet ou porta PLC). Adequado para sem fio, conectado a 5G ou Wi-Fi.

Se o 5G não suportar 5G LAN (antes de R16), também é possível realizar a conexão entre o controlador PLC e PLC. No entanto, toda a rede 5G é um protocolo da camada 3 que se baseia no endereço IP, e o endereço do terminal também é um endereço IP, que não suporta o encaminhamento de dados da Layer 2. Para realizar a comunicação de ponta a ponta, um AR (roteador de acesso) deve ser adicionado em ambos os lados para estabelecer um túnel, encapsular o protocolo Industrial Camada 2 no túnel e trazê-lo para a extremidade dos pares.

Esse 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 um workshop com milhares de linhas, o custo seria impressionante.

Após a introdução do 5G LAN, a rede 5G suporta a transmissão direta do protocolo da camada 2, para que os roteadores AR não sejam 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 de plug and play da 5G LAN pode se integrar perfeitamente às redes existentes dos clientes, reduzindo o impacto nas redes existentes dos clientes e economizando muitos custos sem reformas e atualização extenuantes.

De uma perspectiva macro, o 5G LAN é uma colaboração entre 5G e a tecnologia Ethernet. No futuro, o desenvolvimento da tecnologia TSN (Rede Sensível ao Tempo) com base na tecnologia Ethernet não pode ser separada da ajuda do 5G LAN.

Vale ressaltar que o 5G LAN, além de ser propício à construção da rede interna do parque, também pode ser usada como um suplemento à rede tradicional de linha dedicada de empresas para conectar ramificações em diferentes locais.

O módulo para a LAN 5G

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

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

No processo de pouso comercial da 5G LAN Technology, a Unigroup Zhangrui lançou a primeira plataforma de chip de banda base 5G R16 da indústria - v516.

Com base nessa plataforma, a Quectel, o principal fabricante de módulos na China, desenvolveu com sucesso vários módulos 5G que suporta a tecnologia 5G LAN e foi comercializado, incluindo RG500U, RG200U, RM500U e outros modelos de pacotes de PCIE de LGA, M.2.