O que é 5G LAN?

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 uma 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 ter relação.

Em outras palavras, 5G e LAN são duas palavras que todo mundo conhece separadamente. Mas, juntas, são um pouco confusas, não é?

5G LAN: 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 celular 5G. Ao usar celulares 5G, você já percebeu que seu celular não consegue procurar seus amigos mesmo quando eles estão próximos (mesmo cara a cara)? Vocês conseguem se comunicar porque os dados fluem por toda a rede até os servidores da sua operadora ou provedor de internet.

Para estações base, todos os terminais móveis são "isolados" uns dos outros. Isso se baseia em considerações de segurança: os telefones usam seus próprios canais e não interferem uns nos outros.

Uma LAN, por outro lado, conecta terminais (celulares, computadores, etc.) em uma área para formar um "grupo". Isso não só facilita a transmissão de dados entre eles, como também economiza a saída da extranet.

Em uma LAN, os terminais podem se localizar com base em seus endereços MAC e se encontrar (comunicação de Camada 2). Para acessar a rede externa, configure um roteador, que, por meio da localização IP, também pode realizar o roteamento de entrada e saída (comunicação de Camada 3).

Como todos sabemos, "o 4G mudará nossas vidas e o 5G mudará nossa sociedade". Sendo a tecnologia de comunicação móvel mais popular atualmente, o 5G assume a missão de "a internet de todas as coisas e a transformação digital de centenas de linhas e milhares de indústrias", o que precisa ajudar os usuários de setores verticais a se conectarem.

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

Portanto, no padrão 3GPP R16, a 5G LAN 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 de UE especificado e, em seguida, dividi-los em grupos de rede virtual (VN) iguais ou diferentes.

O banco de dados de usuários fornece informações sobre o grupo VN do número do terminal e políticas de acesso aos elementos de rede de gerenciamento (SMF, AMF, PCF, etc.) da rede principal 5G (5GC). A NE de gerenciamento 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, multicast e broadcast. Em resumo, 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. Isso equivale a quebrar o limite de distância física entre terminais (até Pequim e Xangai podem se comunicar).

Em particular, as redes LAN 5G podem se conectar 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 significativamente a construção de uma rede LAN mais móvel para empresas. Muitos leitores certamente se 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 proporcionada pela LAN 5G pode ajudar empresas, escolas, governos e famílias a se comunicarem melhor com terminais em uma região. Pode ser usada na rede de escritórios, mas seu maior valor reside na transformação do ambiente de produção do parque e na transformação da rede básica de empresas de produção, como manufatura industrial, terminais portuários e minas de energia.

Estamos promovendo a internet industrial. Acreditamos que o 5G pode possibilitar a digitalização de cenários industriais, pois é uma excelente tecnologia de comunicação sem fio com grande largura de banda e baixo atraso, que permite a conexão sem fio de diversos fatores de produção em cenários industriais.

Tomemos como exemplo a manufatura industrial. Anteriormente, para melhor automação e controle de equipamentos, era utilizada a tecnologia de "barramento industrial". Existem muitos tipos dessa tecnologia, que podem ser descritos como "em todos os lugares".

Mais tarde, com o surgimento das tecnologias Ethernet e IP, a indústria chegou a um consenso: juntamente com a evolução da Ethernet, existe a "Ethernet Industrial". Hoje, qualquer que seja o protocolo de interconexão industrial, ele é basicamente baseado em Ethernet.

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

Além disso, o modo de implantação de conexão com fio é mais problemático, o período de construção é longo e o custo é alto. Se houver algum problema com o equipamento ou o 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 se 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 inteligente de qualidade (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 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 instalar a fiação e comprar seus próprios equipamentos. Os equipamentos são depreciados, danificados e substituídos, mas também recebem manutenção por pessoal especializado. Há uma infinidade de dispositivos Wi-Fi, e a configuração é um incômodo.

O 5G é diferente. Ele é construído e mantido por operadoras e alugado por empresas (Wi-Fi versus 5G é como construir sua própria sala versus computação em nuvem).

Em conjunto, o 5G será mais econômico.

3. A LAN 5G tem funções mais poderosas.

O agrupamento de VNs 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 tem uma rede de escritório, uma rede de sistema 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. Algumas exigem baixa latência, outras exigem alta largura de banda e outras têm menos requisitos.

Uma LAN 5G pode definir diferentes desempenhos de rede com base em diferentes grupos de VN. Algumas empresas, isso é chamado de "microfatia".

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

Como mencionado acima, os dados de assinatura do usuário podem ser modificados em redes UDM 5G de operadoras para agrupar usuários em grupos VN. Portanto, precisamos recorrer ao atendimento ao cliente da operadora sempre que precisarmos alterar as informações de grupo de um terminal (entrar, excluir, alterar)?

Claro que não.

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

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

Ao estabelecer conexões de dados, as empresas podem definir mecanismos de autorização e autenticação para gerenciar rigorosamente os grupos de VN. Essa segurança é muito mais forte e conveniente do 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 de rede específico.

Primeiramente, uma empresa de manufatura tem sua própria oficina, linha de produção (ou torno) e precisa conectar o CLP e o controle do CLP através da rede.

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

Assim, a introdução do gateway industrial 5G, ou 5G CPE, pode melhorar o custo-benefício. Adequado para redes cabeadas, conectado a uma porta cabeada (porta Ethernet ou porta PLC). Adequado para redes sem fio, conectado a 5G ou Wi-Fi.

Caso o 5G não suporte LAN 5G (antes da versão R16), também é possível realizar a conexão entre o CLP e o controlador CLP. 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, o que não suporta o encaminhamento de dados da 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 de Camada 2 no túnel e levá-lo ao ponto final.

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

Após a introdução da LAN 5G, a rede 5G passou a suportar a transmissão direta do protocolo de Camada 2, eliminando a necessidade de roteadores AR. Ao mesmo tempo, a rede 5G passou a fornecer rotas para terminais sem endereços IP, e o UPF passou a reconhecer os endereços MAC dos terminais. Toda a rede se tornou uma rede minimalista de camada única, capaz de se comunicar entre si na camada 2.

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

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

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

O módulo para a LAN 5G

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

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

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

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