Mis on 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Kõik peaksid olema tuttavad 5G-ga, mis on 4G ja meie uusima mobiilsidetehnoloogia edasiarendus.

LAN-võrgu puhul peaksite sellega paremini tuttav olema. Selle täisnimi on kohtvõrk ehk LAN. Meie koduvõrk ja ka kontorivõrk on põhimõtteliselt LAN. Traadita WiFi puhul on see traadita LAN (WLAN).

Miks ma siis ütlen, et 5G LAN on huvitav?

5G on laiaulatuslik mobiilsidevõrk, samas kui LAN on väikesemahuline andmesidevõrk. Need kaks tehnoloogiat tunduvad olevat omavahel mitteseotud.

Teisisõnu, 5G ja LAN on kaks sõna, mida kõik eraldi teavad. Aga koos on see veidi segane, kas pole?

5G LAN, mis see täpselt on?

Tegelikult on 5G LAN lihtsustatult öeldes 5G-tehnoloogia kasutamine terminalide "grupeerimiseks" ja "ehitamiseks" LAN-võrgu moodustamiseks.

Kõigil on 5G-telefon. Kas olete 5G-telefonide kasutamisel märganud, et teie telefon ei suuda sõpru otsida isegi siis, kui nad on üksteisele lähedal (isegi näost näkku)? Saate omavahel suhelda, kuna andmed liiguvad otse teie operaatori või internetiteenuse pakkuja serveritesse.

Baasjaamade puhul on kõik mobiilterminalid üksteisest "isoleeritud". See põhineb turvakaalutlustel, telefonid kasutavad oma kanaleid ega sega üksteist.

LAN-võrk seevastu ühendab piirkonnas asuvaid terminale (mobiiltelefone, arvuteid jne) üheks „rühmaks“. See mitte ainult ei hõlbusta omavahelist andmeedastust, vaid säästab ka ekstraneti väljundit.

LAN-võrgus saavad terminalid üksteist leida oma MAC-aadresside põhjal (2. kihi side). Välisele võrgule juurdepääsuks saab IP-asukoha kaudu seadistada ruuteri, mis võimaldab ka sisse- ja väljasuunamist (3. kihi side).

Nagu me kõik teame, „muudab 4G meie elu ja 5G muudab meie ühiskonda“. Praegu kõige levinuma mobiilsidetehnoloogiana kannab 5G missiooni olla „kõike hõlmav internet ja sadade liinide ning tuhandete tööstusharude digitaalne transformatsioon“, mis peab aitama vertikaalsete tööstusharude kasutajatel ühenduda.

Seega ei saa 5G mitte ainult ühendada iga terminali pilvega, vaid luua ka terminalide vahel „lähiühenduse“.

Seetõttu tutvustas 5G LAN seda uut funktsiooni 3GPP R16 standardis.

5G LAN-i põhimõtted ja omadused

5G-võrgus saavad administraatorid muuta kasutajaandmebaasis olevaid andmeid (UDM-võrguelemendid), sõlmida teenuselepingu määratud UE-numbriga ja seejärel jagada need samasse või erinevatesse virtuaalsetesse võrgugruppidesse (VN).

Kasutajaandmebaas annab terminali numbri VN-rühma kohta teavet ja juurdepääsupoliitikaid 5G põhivõrgu (5GC) haldusvõrgu elementidele (SMF, AMF, PCF jne). Haldus-NE ühendab selle teabe ja poliitikareeglid erinevatesse kohtvõrkudesse. See on 5G kohtvõrk.

5G LAN toetab nii 2. kihi sidet (sama võrgusegment, otsene juurdepääs üksteisele) kui ka 3. kihi sidet (võrgusegmentide vahel marsruutimise abil). 5G LAN toetab nii üksisaadet kui ka multisaadet ja leviedastust. Lühidalt öeldes on vastastikuse juurdepääsu režiim väga paindlik ja võrgustamine väga lihtne.

Ulatuslikult toetab 5G LAN sama UPF-i (5G põhivõrgu meediapoolse võrguelemendi) ja erinevate UPF-ide vahelist suhtlust. See on samaväärne terminalide vahelise füüsilise kauguse piirangu ületamisega (isegi Peking ja Shanghai saavad omavahel suhelda).

Eelkõige saavad 5G LAN-võrgud ühenduda kasutajate olemasolevate andmesidevõrkudega, et võimaldada pistikprogrammi kasutamist ja vastastikust juurdepääsu.

5G LAN-i rakendusstsenaariumid ja eelised

5G LAN võimaldab teatud 5G terminalide vahel grupeerimist ja ühendamist, mis hõlbustab oluliselt mobiilsema LAN-võrgu loomist ettevõtetele. Paljud lugejad küsivad kindlasti, kas mobiilsus pole juba olemasoleva WiFi-tehnoloogiaga võimalik? Miks on 5G LAN-i vaja?

Ära muretse, lähme edasi.

5G LAN-i võimaldatav kohalik võrgustumine aitab ettevõtetel, koolidel, valitsusasutustel ja peredel paremini suhelda piirkonna terminalidega. Seda saab kasutada kontorivõrgus, kuid selle suurem väärtus seisneb pargi tootmiskeskkonna ja tootmisettevõtete, näiteks tööstusliku tootmise, sadamaterminalide ja energiakaevanduste põhivõrgu ümberkujundamises.

Me edendame nüüd tööstusinterneti. Usume, et 5G võimaldab tööstusstseenide digitaliseerimist, kuna 5G on suurepärane traadita side tehnoloogia suure ribalaiuse ja väikese viivitusega, mis võimaldab realiseerida tööstusstseenides erinevate tootmistegurite traadita ühendust.

Võtame näiteks tööstusliku tootmise. Varem kasutati parema automatiseerimise ja seadmete juhtimise saavutamiseks nn tööstusbussi tehnoloogiat. Seda tehnoloogiat on mitut tüüpi ja seda võib kirjeldada kui „kõikjal“.

Hiljem, Etherneti ja IP-tehnoloogia tulekuga, jõudis tööstusharu üksmeelele ning Etherneti arenguga kaasnes „tööstuslik Ethernet“. Tänapäeval, olenemata sellest, kelle tööstuslik ühendusprotokoll on, põhineb see põhimõtteliselt Ethernetil.

Hiljem avastasid tööstusettevõtted, et juhtmega ühendused piirasid liikuvust liialt – seadme tagaküljel oli alati „palmik“, mis takistas vaba liikumist.

Lisaks on juhtmega ühenduse kasutuselevõtt tülikam, ehitusperiood pikk ja kulud suured. Kui seadmete või kaabliga on probleeme, on ka asendamine väga aeglane. Seega hakkas tööstusharu mõtlema traadita sidetehnoloogia kasutuselevõtule.

Selle tulemusel on tööstusvaldkonda sisenenud WiFi, Bluetooth ja muud tehnoloogiad.

Niisiis, eelmise küsimuse juurde tagasi tulles, miks 5G LAN, kui on olemas WiFi?

Siin on põhjus:

1. WiFi-võrkude (eriti Wi-Fi 4 ja Wi-Fi 5) jõudlus pole nii hea kui 5G-l.

Edastuskiiruse ja viivituse osas suudab 5G paremini rahuldada tööstusrobotite (manipulaatori juhtimine), intelligentse kvaliteedikontrolli (kiire pildituvastus), AGV (mehitamata logistikasõiduk) ja muude stsenaariumide vajadusi.

Leviala poolest on 5G-l suurem leviala kui WiFi-l ja see suudab ülikoolilinnakut paremini katta. 5G võime rakkude vahel vahetada on samuti parem kui WiFi-l, mis pakub kasutajatele paremat võrgukogemust.

2. WiFi-võrgu hoolduskulud on kõrged.

Pargis WiFi-võrgu ehitamiseks peavad ettevõtted ise juhtmestiku paigaldama ja ostma seadmed. Seadmed on amortiseerunud, kahjustatud ja välja vahetatud, kuid neid hooldab ka spetsiaalne personal. WiFi-seadmeid on tohutult palju ja seadistamine on tülikas.

5G on teistsugune. Selle ehitavad ja hooldavad operaatorid ning rendivad ettevõtted (WiFi versus 5G on natuke nagu oma toa ehitamine versus pilvandmetöötlus).

Kokkuvõttes on 5G kulutõhusam.

3. 5G LAN-il on võimsamad funktsioonid.

5G kohtvõrgu VN-grupeerimist mainiti varem. Lisaks kommunikatsiooni isoleerimisele on grupeerimise olulisem funktsioon saavutada erinevate võrkude QoS-i (teenuse taseme) eristamine.

Näiteks on ettevõttel kontorivõrk, IT-süsteemivõrk ja OT-võrk.

OT tähistab operatiivset tehnoloogiat. See on võrgustik, mis ühendab tööstuskeskkonda ja -seadmeid, näiteks treipingid, robotkäed, andurid, mõõteriistad, AGV-d, jälgimissüsteemid, MES, PLC-d jne.

Erinevatel võrkudel on erinevad jõudlusnõuded. Mõned vajavad väikest latentsusaega, mõned suurt ribalaiust ja mõnedel on väiksemad nõuded.

5G kohtvõrk võib määratleda erineva võrgu jõudluse, mis põhineb erinevatel virtuaalvõrgu gruppidel. Mõnedes ettevõtetes nimetatakse seda "mikrolõikeks".

4. 5G LAN-i on lihtsam hallata ja see on turvalisem.

Nagu eespool mainitud, saab operaatorite 5G UDM-ides kasutaja allkirjastamisandmeid muuta, et grupeerida kasutajad VN-gruppidesse. Seega, kas peame iga kord, kui peame terminali grupiteavet muutma (liituma, kustutama, muutma), operaatori klienditeenindusse minema?

Muidugi mitte.

5G-võrkudes saavad operaatorid avada muutmisloa ettevõtte võrgu administraatoritele liideste arendamise kaudu, võimaldades iseteeninduslikku muutmist.

Loomulikult saavad ettevõtted ka oma privaatvõrgu poliitikaid vastavalt oma vajadustele kehtestada.

Andmesideühenduste loomisel saavad ettevõtted VN-gruppide rangeks haldamiseks määrata autoriseerimis- ja autentimismehhanisme. See turvalisus on palju tugevam ja mugavam kui WiFi.

5G kohtvõrgu juhtumiuuring

Vaatame 5G LAN-i eeliseid konkreetse võrgunäite abil.

Esiteks, tootmisettevõttel, millel on oma töökoda, tootmisliin (või treipink), on vaja PLC ja PLC juhtpool võrgu kaudu ühendada.

Igal konveierliinil on palju seadmeid, ka iseseisvaid. Ideaalne on paigaldada 5G moodulid igale konveierliini seadmele. Siiski tundub, et see on selles etapis veidi kallis.

Seejärel võib 5G tööstuslüüsi ehk 5G CPE kasutuselevõtt parandada kulutõhusust. Sobib juhtmega ühenduseks, ühendatuna juhtmega pordiga (Etherneti port või PLC port). Sobib traadita ühenduseks, ühendatuna 5G või Wi-Fi-ga.

Kui 5G ei toeta 5G LAN-i (enne R16), on samuti võimalik luua ühendus PLC ja PLC kontrolleri vahel. Kogu 5G võrk on aga 3. kihi protokoll, mis tugineb IP-aadresseerimisele ja terminali aadress on samuti IP-aadress, mis ei toeta 2. kihi andmete edastamist. Otspunktside realiseerimiseks tuleb mõlemale poole lisada AR (juurdepääsu ruuter), et luua tunnel, kapseldada tööstuslik 2. kihi protokoll tunnelisse ja viia see partneri otsa.

See meetod mitte ainult ei suurenda keerukust, vaid suurendab ka kulusid (AR-ruuteri ostukulu, AR-ruuteri seadistamise tööjõu- ja ajakulu). Kui mõelda tuhandete liinidega töökoja peale, oleksid kulud hämmastavad.

Pärast 5G LAN-i kasutuselevõttu toetab 5G-võrk 2. kihi protokolli otseedastust, mistõttu pole AR-ruutereid enam vaja. Samal ajal saab 5G-võrk pakkuda marsruute terminalidele ilma IP-aadressideta ja UPF suudab tuvastada terminalide MAC-aadresse. Kogu võrgust saab minimalistlik ühekihiline võrk, mis suudab omavahel 2. kihil suhelda.

5G LAN-i plug-and-play-funktsioon integreerub ideaalselt klientide olemasolevate võrkudega, vähendades mõju klientide olemasolevatele võrkudele ja säästes palju kulusid ilma pingutava renoveerimise ja uuendamiseta.

Makromajanduslikust vaatenurgast on 5G LAN 5G ja Etherneti tehnoloogia koostöö tulemus. Tulevikus ei saa Etherneti tehnoloogial põhineva TSN-tehnoloogia (time sensitive network) arendamist 5G LAN-i abist lahutada.

Väärib märkimist, et lisaks pargi sisevõrgu ehitamisele saab 5G LAN-i kasutada ka ettevõtete traditsioonilise spetsiaalse liinivõrgu täiendusena eri kohtades asuvate filiaalide ühendamiseks.

5G LAN-i moodul

Nagu näete, on 5G LAN oluline uuenduslik tehnoloogia vertikaalsete tööstusharude 5G jaoks. See aitab luua tugevama 5G privaatvõrgu side, mis aitab klientidel kiirendada digitaalset transformatsiooni ja uuendamist.

5G LAN-i paremaks juurutamiseks on lisaks võrgupoolsetele uuendustele vaja ka 5G moodulite tuge.

5G LAN-tehnoloogia kommertskasutusele mineku käigus lansseeris Unigroup Zhangrui tööstusharu esimese 5G R16 Ready baasriba kiibiplatvormi — V516.

Selle platvormi põhjal on Hiina juhtiv moodulite tootja Quectel edukalt välja töötanud hulga 5G mooduleid, mis toetavad 5G LAN-tehnoloogiat, ja need on ka turule toodud, sealhulgas RG500U, RG200U, RM500U ja muud LGA, M.2, Mini PCIe paketimoodulid.