Què és una xarxa 5G?

Autor: Ulink Media

Tothom hauria d'estar familiaritzat amb el 5G, que és l'evolució del 4G i la nostra última tecnologia de comunicació mòbil.

Pel que fa a una LAN, hauríeu d'estar més familiaritzats amb ella. El seu nom complet és xarxa d'àrea local o LAN. La nostra xarxa domèstica, així com la xarxa de l'oficina corporativa, és bàsicament LAN. Amb el Wi-Fi sense fil, és una LAN sense fil (WLAN).

Aleshores, per què dic que la LAN 5G és interessant?

El 5G és una xarxa cel·lular àmplia, mentre que la LAN és una xarxa de dades d'àrea petita. Les dues tecnologies semblen no estar relacionades.

En altres paraules, 5G i LAN són dues paraules que tothom coneix per separat. Però juntes, és una mica confús. Oi?

LAN 5G, què és exactament?

De fet, una xarxa LAN 5G, en poques paraules, consisteix a utilitzar la tecnologia 5G per "agrupar" i "construir" terminals per formar una xarxa LAN.

Tothom té un telèfon 5G. Quan fas servir telèfons 5G, t'has adonat que el telèfon no pot cercar els teus amics fins i tot quan són a prop (fins i tot cara a cara)? Us podeu comunicar entre vosaltres perquè les dades flueixen fins als servidors del vostre operador o proveïdor de serveis d'Internet.

Per a les estacions base, tots els terminals mòbils estan "aïllats" entre si. Això es basa en consideracions de seguretat, els telèfons utilitzen els seus propis canals, no interfereixen entre si.

Una LAN, en canvi, connecta terminals (telèfons mòbils, ordinadors, etc.) d'una zona per formar un "grup". Això no només facilita la transmissió de dades entre si, sinó que també estalvia la sortida de l'extranet.

En una LAN, els terminals es poden localitzar entre ells en funció de les seves adreces MAC i trobar-se entre ells (comunicació de capa 2). Per accedir a la xarxa externa, configureu un encaminador que, a través de la ubicació IP, també pot aconseguir l'encaminament d'entrada i sortida (comunicació de capa 3).

Com tots sabem, "el 4G canviarà les nostres vides i el 5G canviarà la nostra societat". Com a tecnologia de comunicació mòbil més important actualment, el 5G assumeix la missió de "l'Internet de tot i la transformació digital de centenars de línies i milers d'indústries", que ha d'ajudar els usuaris de les indústries verticals a connectar-se.

Per tant, el 5G no només connecta tots els terminals al núvol, sinó que també realitza una "connexió propera" entre terminals.

Per tant, a l'estàndard 3GPP R16, la LAN 5G va introduir aquesta nova funció.

Principis i característiques de la LAN 5G

En una xarxa 5G, els administradors poden modificar les dades de la base de dades d'usuaris (elements de xarxa UDM), signar un contracte de servei amb un número UE especificat i després dividir-los en grups de xarxes virtuals (VN) iguals o diferents.

La base de dades d'usuaris proporciona informació del grup VN del número de terminal i polítiques d'accés als elements de la xarxa de gestió (SMF, AMF, PCF, etc.) de la xarxa central 5G (5GC). L'NE de gestió combina aquesta informació i regles de polítiques en diferents LAN. Aquesta és una LAN 5G.

Una LAN 5G admet la comunicació de capa 2 (mateix segment de xarxa, accés directe entre si) així com la comunicació de capa 3 (a través de segments de xarxa, amb l'ajuda de l'encaminament). Una LAN 5G admet tant unicast com multicast i broadcast. En resum, el mode d'accés mutu és molt flexible i la xarxa és molt senzilla.

Pel que fa a l'abast, una LAN 5G admet la comunicació entre la mateixa UPF (element de xarxa del costat multimèdia de la xarxa central 5G) i diferents UPF. Això equival a trencar el límit de distància física entre terminals (fins i tot Pequín i Xangai es poden comunicar).

En particular, les xarxes LAN 5G es poden connectar a les xarxes de dades existents dels usuaris per a la funció plug and play i l'accés mutu.

Escenaris d'aplicació i avantatges de la LAN 5G

La LAN 5G permet l'agrupació i la connexió entre terminals 5G especificats, facilitant enormement la construcció d'una xarxa LAN més mòbil per a les empreses. Molts lectors segur que es preguntaran, no és possible la mobilitat ja amb la tecnologia Wi-Fi existent? Per què la necessitat d'una LAN 5G?

No et preocupis, seguim endavant.

La xarxa local habilitada per la LAN 5G pot ajudar les empreses, les escoles, els governs i les famílies a comunicar-se millor amb els terminals d'una regió. Es pot utilitzar a la xarxa d'oficines, però el seu valor més gran rau en la transformació de l'entorn de producció del parc i la transformació de la xarxa bàsica d'empreses de producció com ara la fabricació industrial, les terminals portuàries i les mines d'energia.

Ara estem promovent l'Internet industrial. Creiem que el 5G pot permetre la digitalització dels escenaris industrials, ja que el 5G és una excel·lent tecnologia de comunicació sense fil amb un gran ample de banda i un baix retard, que pot aconseguir la connexió sense fil de diversos factors de producció en escenaris industrials.

Prenguem, per exemple, la fabricació industrial. Anteriorment, per tal de millorar l'automatització i aconseguir el control dels equips, s'utilitzava la tecnologia del "bus industrial". Hi ha molts tipus d'aquesta tecnologia, que es pot descriure com "per tot arreu".

Més tard, amb l'aparició de la tecnologia Ethernet i IP, la indústria va formar un consens i, juntament amb l'evolució d'Ethernet, va sorgir l'"Ethernet industrial". Avui dia, independentment del protocol d'interconnexió industrial, bàsicament es basa en Ethernet.

Més tard, les empreses industrials van descobrir que les connexions per cable limitaven massa la mobilitat: sempre hi havia una "trena" a la part posterior del dispositiu que impedia el moviment lliure.

A més, el mode de desplegament de la connexió per cable és més problemàtic, el període de construcció és llarg i el cost és elevat. Si hi ha algun problema amb l'equip o el cable, la substitució també és molt lenta. Per tant, la indústria va començar a pensar en la introducció de tecnologia de comunicació sense fil.

Com a resultat, el Wi-Fi, el Bluetooth i altres tecnologies han entrat al camp industrial.

Aleshores, per tornar a la pregunta anterior, per què una xarxa 5G quan hi ha Wi-Fi?

Aquí teniu el motiu:

1. El rendiment de les xarxes Wi-Fi (especialment Wi-Fi 4 i Wi-Fi 5) no és tan bo com el 5G.

Pel que fa a la velocitat de transmissió i el retard, el 5G pot satisfer millor les necessitats dels robots industrials (control de manipuladors), la inspecció intel·ligent de qualitat (reconeixement d'imatges d'alta velocitat), els AGV (vehicles logístics no tripulats) i altres escenaris.

Pel que fa a la cobertura, el 5G té una àrea de cobertura més gran que el Wi-Fi i pot cobrir millor el campus. La capacitat del 5G per canviar entre cel·les també és més forta que la del Wi-Fi, cosa que oferirà als usuaris una millor experiència de xarxa.

2. Els costos de manteniment de la xarxa Wi-Fi són elevats.

Per construir una xarxa Wi-Fi en un parc, les empreses han de cablejar i comprar els seus propis equips. Els equips s'amortitzen, es fan malbé i es reemplacen, però també el manté personal especialitzat. Hi ha molts dispositius Wi-Fi i la configuració és un problema.

El 5G és diferent. El construeixen i el mantenen els operadors i el lloguen les empreses (el Wi-Fi versus el 5G és una mica com construir la teva pròpia habitació versus la computació al núvol).

En conjunt, el 5G serà més rendible.

3. La LAN 5G té funcions més potents.

L'agrupació VN d'una LAN 5G s'ha esmentat anteriorment. A més de l'aïllament de la comunicació, una funció més important de l'agrupació és aconseguir la diferenciació de QoS (nivell de servei) de les diferents xarxes.

Per exemple, una empresa té una xarxa d'oficines, una xarxa de sistemes informàtics i una xarxa de TO.

OT significa Tecnologia Operacional. És una xarxa que connecta l'entorn industrial i els equips, com ara torns, braços robòtics, sensors, instrumentació, AGV, sistemes de monitorització, MES, PLCS, etc.

Diferents xarxes tenen requisits de rendiment diferents. Algunes requereixen baixa latència, d'altres requereixen un ample de banda elevat i d'altres tenen menys requisits.

Una LAN 5G pot definir un rendiment de xarxa diferent en funció de diferents grups VN. En algunes empreses, això s'anomena "micro slice".

4. La LAN 5G és més fàcil de gestionar i més segura.

Com s'ha esmentat anteriorment, les dades de signatura d'usuari es poden modificar a les xarxes UDM 5G dels operadors per agrupar els usuaris en grups VN. Aleshores, hem d'anar al servei d'atenció al client de l'operador cada vegada que necessitem canviar la informació del grup d'un terminal (unir-nos, suprimir, canviar)?

Per descomptat que no.

A les xarxes 5G, els operadors poden obrir el permís de modificació als administradors de xarxa empresarial mitjançant el desenvolupament d'interfícies, permetent la modificació d'autoservei.

Per descomptat, les empreses també poden establir les seves pròpies polítiques de xarxa privada segons les seves necessitats.

Quan s'estableixen connexions de dades, les empreses poden configurar mecanismes d'autorització i autenticació per gestionar estrictament els grups VN. Aquesta seguretat és molt més forta i convenient que la Wi-Fi.

Un cas pràctic d'una xarxa local 5G

Fem una ullada als avantatges de la LAN 5G a través d'un exemple de xarxa específic.

En primer lloc, una empresa de fabricació té el seu propi taller, línia de producció (o torn), i necessita connectar el PLC i l'extrem de control del PLC a través de la xarxa.

Cada línia de muntatge té molts equips, també independents. És ideal instal·lar mòduls 5G a cada dispositiu de la línia de muntatge. Tanmateix, sembla que serà una mica car en aquesta fase.

Aleshores, la introducció d'una passarel·la industrial 5G, o 5G CPE, pot millorar el rendiment en termes de costos. Apte per a cablejat, connectat a un port cablejat (port Ethernet o port PLC). Apte per a sense fil, connectat a 5G o Wi-Fi.

Si el 5G no admet LAN 5G (abans de la R16), també és possible realitzar la connexió entre el PLC i el controlador del PLC. Tanmateix, tota la xarxa 5G és un protocol de capa 3 que es basa en l'adreçament IP, i l'adreça del terminal també és una adreça IP, que no admet el reenviament de dades de capa 2. Per tal de realitzar la comunicació d'extrem a extrem, cal afegir un AR (Access Router) a banda i banda per establir un túnel, encapsular el protocol industrial de capa 2 al túnel i portar-lo a l'extrem del peer.

Aquest mètode no només augmenta la complexitat, sinó que també augmenta el cost (cost de compra del router AR, mà d'obra de configuració del router AR i cost de temps). Si penseu en un taller amb milers de línies, el cost seria impressionant.

Després de la introducció de la LAN 5G, la xarxa 5G admet la transmissió directa del protocol de capa 2, de manera que els encaminadors AR ja no són necessaris. Al mateix temps, la xarxa 5G pot proporcionar rutes per a terminals sense adreces IP, i la UPF pot reconèixer les adreces MAC dels terminals. Tota la xarxa es converteix en una xarxa minimalista d'una sola capa, que pot comunicar-se entre si a la capa 2.

La capacitat plug and play de la LAN 5G es pot integrar perfectament amb les xarxes existents dels clients, reduint l'impacte en les xarxes existents dels clients i estalviant molts costos sense una renovació i actualització extenuants.

Des d'una perspectiva macro, la LAN 5G és una col·laboració entre la tecnologia 5G i Ethernet. En el futur, el desenvolupament de la tecnologia TSN (xarxa sensible al temps) basada en la tecnologia Ethernet no es pot separar de l'ajuda de la LAN 5G.

Val a dir que la LAN 5G, a més de ser favorable a la construcció de la xarxa interna del parc, també es pot utilitzar com a complement de la xarxa de línies dedicades tradicional de les empreses per connectar sucursals en diferents llocs.

El mòdul per a la LAN 5G

Com podeu veure, la LAN 5G és una tecnologia innovadora important per al 5G en indústries verticals. Pot construir comunicacions de xarxa privada 5G més fortes per ajudar els clients a accelerar la seva transformació i actualització digital.

Per tal de desplegar millor la LAN 5G, a més de les actualitzacions del costat de la xarxa, també cal la compatibilitat amb mòduls 5G.

En el procés d'aterratge comercial de la tecnologia LAN 5G, Unigroup Zhangrui va llançar la primera plataforma de xips de banda base 5G R16 Ready de la indústria: V516.

Basant-se en aquesta plataforma, Quectel, el fabricant líder de mòduls a la Xina, ha desenvolupat amb èxit diversos mòduls 5G compatibles amb la tecnologia LAN 5G, i s'han comercialitzat, incloent-hi els mòduls RG500U, RG200U, RM500U i altres mòduls de paquet LGA, M.2 i Mini PCIe.