Mikä on 5G-lähiverkko?

Tekijä: Ulink Media

Kaikkien tulisi tuntea 5G, joka on 4G:n ja uusimman mobiiliviestintäteknologiamme kehitysaskel.

Lähiverkon (LAN) osalta sinun pitäisi olla siitä paremmin perillä. Sen koko nimi on lähiverkko eli LAN. Kotiverkkomme, samoin kuin yrityksen toimiston verkko, on pohjimmiltaan lähiverkko. Langattoman Wi-Fin tapauksessa se on langaton lähiverkko (WLAN).

Miksi siis sanon, että 5G-lähiverkko on mielenkiintoinen?

5G on laaja matkapuhelinverkko, kun taas lähiverkko on pienen alueen dataverkko. Nämä kaksi teknologiaa eivät näytä olevan yhteydessä toisiinsa.

Toisin sanoen, 5G ja LAN ovat kaksi sanaa, jotka kaikki tietävät erikseen. Mutta yhdessä ne ovat hieman hämmentäviä, eikö olekin?

5G-lähiverkko, mikä se oikeastaan ​​on?

Itse asiassa 5G-lähiverkko on yksinkertaisesti sanottuna 5G-teknologian käyttöä päätelaitteiden "ryhmittelyyn" ja "rakentamiseen" lähiverkon muodostamiseksi.

Jokaisella on 5G-puhelin. Oletko huomannut 5G-puhelimia käyttäessäsi, että puhelimesi ei pysty etsimään ystäviäsi, vaikka he olisivat lähellä toisianne (edes kasvotusten)? Voitte kommunikoida keskenänne, koska data kulkee aina operaattorinne tai internet-palveluntarjoajanne palvelimille asti.

Tukiasemien osalta kaikki mobiilipäätelaitteet on "eristetty" toisistaan. Tämä perustuu turvallisuussyihin, puhelimet käyttävät omia kanaviaan eivätkä häiritse toisiaan.

Lähiverkko puolestaan ​​yhdistää alueen päätelaitteet (matkapuhelimet, tietokoneet jne.) yhteen muodostaen "ryhmän". Tämä paitsi helpottaa tiedonsiirtoa niiden välillä, myös säästää ekstranet-uloskäyntiä.

Lähiverkossa päätelaitteet voivat paikantaa toisensa MAC-osoitteidensa perusteella (tason 2 tiedonsiirto). Ulkoiseen verkkoon pääsemiseksi on määritettävä reititin IP-sijainnin kautta, mikä voi myös mahdollistaa sisään- ja ulospäin suuntautuvan reitityksen (tason 3 tiedonsiirto).

Kuten me kaikki tiedämme, ”4G tulee muuttamaan elämämme ja 5G tulee muuttamaan yhteiskuntamme”. Tällä hetkellä yleisimpänä mobiiliviestintäteknologiana 5G kantaa harteillaan tehtävää ”kaiken internet ja satojen linjojen ja tuhansien toimialojen digitaalinen muutos”, jonka on autettava vertikaalisten toimialojen käyttäjiä yhdistymään.

Siksi 5G ei voi ainoastaan ​​yhdistää kaikkia päätelaitteita pilveen, vaan se voi myös toteuttaa "lähiyhteyden" päätelaitteiden välillä.

Siksi 3GPP R16 -standardissa 5G LAN esitteli tämän uuden ominaisuuden.

5G-lähiverkon periaatteet ja ominaisuudet

5G-verkossa järjestelmänvalvojat voivat muokata käyttäjätietokannan tietoja (UDM-verkkoelementtejä), allekirjoittaa palvelusopimuksen tietyllä UE-numerolla ja jakaa ne sitten samaan tai eri virtuaaliverkkoryhmiin (VN).

Käyttäjätietokanta tarjoaa päätenumeron VN-ryhmätiedot ja käyttöoikeuskäytännöt 5G-ydinverkon (5GC) hallintaverkon elementeille (SMF, AMF, PCF jne.). Hallinta-NE yhdistää nämä tiedot ja käytäntösäännöt eri lähiverkoiksi. Tämä on 5G-lähiverkko.

5G-lähiverkko tukee sekä tason 2 että tason 3 tiedonsiirtoa (sama verkkosegmentti, suora yhteys toisiinsa) ja tason 3 tiedonsiirtoa (verkkosegmenttien välillä reitityksen avulla). 5G-lähiverkko tukee sekä yksittäislähetystä että monilähetystä ja yleislähetystä. Lyhyesti sanottuna keskinäinen käyttötila on erittäin joustava ja verkottuminen on erittäin yksinkertaista.

Laajuuden osalta 5G-lähiverkko tukee saman UPF:n (5G-ydinverkon mediapuolen verkkoelementin) ja eri UPF:ien välistä tiedonsiirtoa. Tämä tarkoittaa käytännössä päätelaitteiden välisen fyysisen etäisyysrajoituksen rikkomista (jopa Peking ja Shanghai voivat kommunikoida keskenään).

Erityisesti 5G-lähiverkot voivat muodostaa yhteyden käyttäjien olemassa oleviin tietoverkkoihin plug and play -periaatteella ja molemminpuolisella käytöllä.

5G-lähiverkon sovellusskenaariot ja edut

5G-lähiverkko mahdollistaa tiettyjen 5G-päätelaitteiden ryhmittelyn ja yhdistämisen, mikä helpottaa huomattavasti mobiilimman lähiverkon rakentamista yrityksille. Monet lukijat varmasti kysyvät, eikö liikkuvuus ole jo mahdollista olemassa olevalla Wi-Fi-tekniikalla? Miksi 5G-lähiverkkoa tarvitaan?

Ei hätää, mennään eteenpäin.

5G-lähiverkon mahdollistama lähiverkko voi auttaa yrityksiä, kouluja, hallituksia ja perheitä kommunikoimaan paremmin alueen päätteiden kanssa. Sitä voidaan käyttää toimistoverkossa, mutta sen suurempi arvo on puiston tuotantoympäristön ja tuotantoyritysten, kuten teollisuustuotannon, satamaterminaalien ja energiakaivosten, perusverkoston muutoksessa.

Edistämme nyt teollista internetiä. Uskomme, että 5G voi mahdollistaa teollisuusympäristöjen digitalisoinnin, koska 5G on erinomainen langaton viestintäteknologia, jolla on suuri kaistanleveys ja pieni viive. Se voi toteuttaa langattoman yhteyden eri tuotantotekijöiden välillä teollisuusympäristöissä.

Otetaan esimerkiksi teollinen valmistus. Aiemmin automaation parantamiseksi ja laitteiden ohjauksen saavuttamiseksi käytettiin "teollisuusväylä"-teknologiaa. Tätä teknologiaa on monenlaista, ja sitä voidaan kuvailla "kaikkialla".

Myöhemmin Ethernetin ja IP-tekniikan myötä teollisuus muodosti yksimielisyyden Ethernetin kehityksen myötä "teollisesta Ethernetistä". Nykyään teollinen yhteenliitäntäprotokolla on pohjimmiltaan Ethernet-pohjainen riippumatta siitä, kenen käytössä on.

Myöhemmin teollisuusyritykset havaitsivat, että langalliset yhteydet rajoittivat liikkuvuutta liikaa – laitteen takana oli aina "punos", joka esti vapaan liikkumisen.

Lisäksi langallisen yhteyden käyttöönottotapa on hankalampi, rakennusaika on pitkä ja kustannukset korkeat. Jos laitteistossa tai kaapelissa on ongelmia, myös sen vaihtaminen on erittäin hidasta. Niinpä teollisuus alkoi miettiä langattoman viestintätekniikan käyttöönottoa.

Tämän seurauksena Wi-Fi, Bluetooth ja muut teknologiat ovat tulleet teollisuuden alalle.

Palatakseni edelliseen kysymykseen, miksi 5G LAN, kun on olemassa Wi-Fi?

Tässä on syy:

1. Wi-Fi-verkkojen (erityisesti Wi-Fi 4:n ja Wi-Fi 5:n) suorituskyky ei ole yhtä hyvä kuin 5G:n.

Tiedonsiirtonopeuden ja viiveen suhteen 5G voi paremmin vastata teollisuusrobottien (manipulaattoriohjaus), älykkään laaduntarkastuksen (nopea kuvantunnistus), AGV:n (miehittämättömät logistiikka-ajoneuvot) ja muiden skenaarioiden tarpeisiin.

Peittoalueen osalta 5G:llä on laajempi peittoalue kuin Wi-Fi:llä ja se voi kattaa kampuksen paremmin. 5G:n kyky vaihtaa solujen välillä on myös parempi kuin Wi-Fillä, mikä tuo käyttäjille paremman verkkokokemuksen.

2. Wi-Fi-verkon ylläpitokustannukset ovat korkeat.

Wi-Fi-verkon rakentamiseksi puistoon yritysten on kaapeloitava ja ostettava omat laitteensa. Laitteet ovat vanhentuneita, vaurioituneita ja vaihdettuja, mutta niitä huoltaa myös erikoishenkilöstö. Wi-Fi-laitteita on valtavasti, ja konfigurointi on hankalaa.

5G on erilainen. Sen rakentavat ja ylläpitävät operaattorit ja yritykset vuokraavat sen (Wi-Fi vs. 5G on vähän kuin oman huoneen rakentaminen vs. pilvipalvelut).

Yhdessä 5G on kustannustehokkaampi.

3. 5G-lähiverkossa on tehokkaampia toimintoja.

5G-lähiverkon virtuaaliverkkojen ryhmittelystä on jo aiemmin mainittu. Viestinnän eristämisen lisäksi ryhmittelyn tärkeämpi tehtävä on eri verkkojen QoS-erottelu (palvelutaso).

Esimerkiksi yrityksellä on toimistoverkko, IT-järjestelmäverkko ja OT-verkko.

OT on lyhenne sanoista Operational Technology. Se on verkosto, joka yhdistää teollisen ympäristön ja laitteet, kuten sorvit, robottikäsivarret, anturit, instrumentoinnin, AGV:t, valvontajärjestelmät, MES:t, PLC:t jne.

Eri verkoilla on erilaiset suorituskykyvaatimukset. Jotkut vaativat pienen viiveen, jotkut suuren kaistanleveyden ja jotkut vähemmän.

5G-lähiverkko voi määritellä erilaisen verkon suorituskyvyn eri virtuaaliverkkoryhmien perusteella. Joissakin yrityksissä tätä kutsutaan "mikrosiivuksi".

4. 5G-lähiverkkoa on helpompi hallita ja se on turvallisempi.

Kuten edellä mainittiin, käyttäjien allekirjoitustietoja voidaan muokata operaattoreiden 5G UDM-verkoissa käyttäjien ryhmittelyä varten VN-ryhmiin. Pitääkö meidän siis mennä operaattorin asiakaspalveluun joka kerta, kun meidän on muutettava päätelaitteen ryhmätietoja (liity, poista, muuta)?

Tietenkin ei.

5G-verkoissa operaattorit voivat avata muokkausoikeudet yritysverkon ylläpitäjille kehittämällä käyttöliittymiä, mikä mahdollistaa itsepalveluna tapahtuvan muokkaamisen.

Yritykset voivat toki myös asettaa omia yksityisverkkokäytäntöjään omien tarpeidensa mukaan.

Datayhteyksiä muodostaessaan yritykset voivat asettaa valtuutus- ja todennusmekanismeja virtuaaliverkkoryhmien tiukan hallinnan varmistamiseksi. Tämä suojaus on paljon vahvempi ja kätevämpi kuin Wi-Fi.

5G-lähiverkon tapaustutkimus

Tarkastellaanpa 5G-lähiverkon etuja tietyn verkkoesimerkin avulla.

Ensinnäkin, jos yrityksellä on oma työpaja, tuotantolinja (tai sorvi), sen on yhdistettävä PLC ja PLC:n ohjauspää verkon kautta.

Jokaisella kokoonpanolinjalla on paljon laitteita, myös itsenäisiä. On ihanteellista asentaa 5G-moduuleja jokaiseen kokoonpanolinjan laitteeseen. Näyttää kuitenkin siltä, ​​että se tulee olemaan tässä vaiheessa hieman kallista.

Sitten 5G-teollisuusyhdyskäytävän eli 5G CPE:n käyttöönotto voi parantaa kustannustehokkuutta. Sopii langalliseen käyttöön, kytkettynä langalliseen porttiin (Ethernet-portti tai PLC-portti). Sopii langattomaan käyttöön, kytkettynä 5G- tai Wi-Fi-verkkoon.

Jos 5G ei tue 5G LAN -verkkoa (ennen R16:ta), on myös mahdollista toteuttaa yhteys PLC:n ja PLC-ohjaimen välille. Koko 5G-verkko on kuitenkin Layer 3 -protokolla, joka perustuu IP-osoitteisiin, ja pääteosoite on myös IP-osoite, mikä ei tue Layer 2 -tiedonsiirtoa. Jotta päästä päähän -viestintä olisi mahdollista, molemmille puolille on lisättävä AR (Access Router) tunnelin muodostamiseksi, teollisen Layer 2 -protokollan kapseloimiseksi tunneliin ja sen tuomiseksi vertaispäähän.

Tämä menetelmä ei ainoastaan ​​lisää monimutkaisuutta, vaan myös kustannuksia (AR-reitittimen hankintahinta, AR-reitittimen konfiguroinnin työvoimakustannukset ja aikakustannukset). Jos ajattelet työpajaa, jossa on tuhansia tuotantolinjoja, kustannukset olisivat häkellyttävät.

5G-lähiverkon käyttöönoton jälkeen 5G-verkko tukee Layer 2 -protokollan suoraa siirtoa, joten AR-reitittimiä ei enää tarvita. Samalla 5G-verkko voi tarjota reittejä päätelaitteille ilman IP-osoitteita, ja UPF pystyy tunnistamaan päätelaitteiden MAC-osoitteet. Koko verkosta tulee minimalistinen yksikerroksinen verkko, joka voi kommunikoida keskenään kerroksessa 2.

5G-lähiverkon plug and play -ominaisuuden ansiosta se integroituu täydellisesti asiakkaiden olemassa oleviin verkkoihin, mikä vähentää niihin kohdistuvaa vaikutusta ja säästää paljon kustannuksia ilman raskasta remontointia ja päivitystä.

Makronäkökulmasta 5G-lähiverkko on 5G- ja Ethernet-teknologian yhteistyö. Tulevaisuudessa Ethernet-teknologiaan perustuvan TSN-teknologian (time sensitive network) kehitystä ei voida erottaa 5G-lähiverkon avusta.

On syytä mainita, että 5G-lähiverkkoa voidaan puiston sisäisen verkon rakentamisen lisäksi käyttää myös täydentämään yritysten perinteistä erillisverkkoa eri paikoissa sijaitsevien sivuliikkeiden yhdistämiseksi.

5G-lähiverkon moduuli

Kuten näette, 5G-lähiverkko on tärkeä innovatiivinen teknologia 5G:lle vertikaalisilla toimialoilla. Se voi rakentaa vahvempia 5G-yksityisiä verkkoyhteyksiä, jotka auttavat asiakkaita nopeuttamaan digitaalista transformaatiotaan ja päivityksiään.

Jotta 5G-lähiverkkoa voitaisiin ottaa paremmin käyttöön, verkkopuolen päivitysten lisäksi tarvitaan myös 5G-moduulitukea.

Osana 5G LAN -teknologian kaupallistamisen prosessia Unigroup Zhangrui lanseerasi alan ensimmäisen 5G R16 Ready -kantataajuuskaistapiirialustan — V516:n.

Tämän alustan pohjalta Kiinan johtava moduulivalmistaja Quectel on kehittänyt menestyksekkäästi useita 5G-moduuleja, jotka tukevat 5G LAN -teknologiaa, ja ne on kaupallistettu, mukaan lukien RG500U, RG200U, RM500U ja muut LGA-, M.2- ja Mini PCIe -pakettimoduulit.