Cos'è la rete 5G?

Autore: Ulink Media

Tutti dovrebbero avere familiarità con il 5G, che è l’evoluzione del 4G e della nostra più recente tecnologia di comunicazione mobile.

Per la LAN, dovresti avere più familiarità con esso. Il suo nome completo è rete locale o LAN. La nostra rete domestica, così come la rete dell'ufficio aziendale, è fondamentalmente LAN. Con Wi-Fi wireless, si tratta di una LAN wireless (WLAN).

Allora perché sto dicendo che la LAN 5G è interessante?

Il 5G è una rete cellulare ampia, mentre la LAN è una rete dati di piccola area. Le due tecnologie sembrano non correlate.

In altre parole, 5G e LAN sono due parole che tutti conoscono separatamente. Ma insieme, è un po' confuso. Non è vero?

LAN 5G, di cosa si tratta esattamente?

In effetti, 5G LAN, per dirla semplicemente, significa utilizzare la tecnologia 5G per “raggruppare” e “costruire” terminali per formare una rete LAN.

Tutti hanno un telefono 5G. Quando utilizzi telefoni 5G, hai notato che il tuo telefono non riesce a cercare i tuoi amici anche quando sono nelle immediate vicinanze (anche faccia a faccia)? Potete comunicare tra loro perché i dati fluiscono fino ai server del vostro operatore o fornitore di servizi Internet.

Per le stazioni base, tutti i terminali mobili sono “isolati” gli uni dagli altri. Ciò si basa su considerazioni di sicurezza, i telefoni utilizzano i propri canali e non interferiscono tra loro.

Una LAN, invece, collega tra loro i terminali (telefoni cellulari, computer, ecc.) presenti in un'area per formare un “gruppo”. Ciò non solo facilita la trasmissione dei dati tra loro, ma risparmia anche l'uscita dall'Extranet.

In una LAN, i terminali possono localizzarsi a vicenda in base ai loro indirizzi MAC e trovarsi (comunicazione di livello 2). Per accedere alla rete esterna, impostare un router che, attraverso la posizione IP, possa anche ottenere il routing in entrata e in uscita (comunicazione di livello 3).

Come tutti sappiamo, “il 4G cambierà le nostre vite e il 5G cambierà la nostra società”. Essendo attualmente la tecnologia di comunicazione mobile più diffusa, il 5G sostiene la missione di “Internet di tutto e la trasformazione digitale di centinaia di linee e migliaia di settori”, che deve aiutare gli utenti dei settori verticali a connettersi.

Pertanto, il 5G non solo può connettere ogni terminale al cloud, ma realizza anche una “connessione vicina” tra i terminali.

Pertanto, nello standard 3GPP R16, la LAN 5G ha introdotto questa nuova funzionalità.

Principi e caratteristiche della LAN 5G

In una rete 5G, gli amministratori possono modificare i dati nel database degli utenti (elementi di rete UDM), firmare un contratto di servizio con un numero UE specificato e quindi dividerli negli stessi o diversi gruppi di rete virtuale (VN).

Il database degli utenti fornisce informazioni sul numero terminale del gruppo VN e politiche di accesso agli elementi della rete di gestione (SMF, AMF, PCF, ecc.) della rete centrale 5G (5GC). La NE gestionale combina queste informazioni e regole policy in diverse Lan. Questa è una LAN 5G.

Una LAN 5G supporta la comunicazione di livello 2 (stesso segmento di rete, accesso diretto l'uno all'altro) e la comunicazione di livello 3 (tra segmenti di rete, con l'aiuto del routing). Una LAN 5G supporta unicast, multicast e broadcast. In breve, la modalità di accesso reciproco è molto flessibile e il collegamento in rete è molto semplice.

Dal punto di vista della portata, una LAN 5G supporta la comunicazione tra lo stesso UPF (elemento di rete lato media della rete centrale 5G) e diversi UPF. Ciò equivale a superare il limite di distanza fisica tra i terminal (anche Pechino e Shanghai possono comunicare).

In particolare, le reti LAN 5G possono connettersi alle reti dati esistenti degli utenti per il plug and play e l'accesso reciproco.

Scenari applicativi e vantaggi della LAN 5G

La LAN 5G consente il raggruppamento e la connessione tra terminali 5G specifici, facilitando notevolmente la costruzione di una rete LAN più mobile per le imprese. Molti lettori si chiederanno sicuramente: la mobilità non è già possibile con la tecnologia Wi-Fi esistente? Perché la necessità di una LAN 5G?

Non preoccuparti, andiamo avanti.

La rete locale abilitata dalla LAN 5G può aiutare le imprese, le scuole, i governi e le famiglie a comunicare meglio con i terminali in una regione. Può essere utilizzato nella rete degli uffici, ma il suo maggior valore risiede nella trasformazione dell'ambiente produttivo del parco e nella trasformazione della rete di base delle imprese produttive come la produzione industriale, i terminal portuali e le miniere energetiche.

Ora stiamo promuovendo l’Internet industriale. Riteniamo che il 5G possa consentire la digitalizzazione delle scene industriali perché il 5G è un’eccellente tecnologia di comunicazione wireless con ampia larghezza di banda e basso ritardo, che può realizzare la connessione wireless di vari fattori di produzione nelle scene industriali.

Prendiamo ad esempio la produzione industriale. In precedenza, per una migliore automazione, per ottenere il controllo delle apparecchiature, si utilizzava la tecnologia del “bus industriale”. Esistono molti tipi di questa tecnologia, che può essere descritta come “ovunque”.

Successivamente, con l’emergere della tecnologia Ethernet e IP, l’industria ha formato un consenso, insieme all’evoluzione di Ethernet, esiste “Ethernet industriale”. Oggi, non importa quale sia il protocollo di interconnessione industriale, fondamentalmente è basato su Ethernet.

Successivamente, le aziende industriali scoprirono che le connessioni cablate limitavano troppo la mobilità: c’era sempre una “treccia” sul retro del dispositivo che impediva la libera circolazione.

Inoltre, la modalità di implementazione della connessione cablata è più problematica, il periodo di costruzione è lungo e il costo è elevato. Se c'è un problema con l'apparecchiatura o il cavo, anche la sostituzione è molto lenta. Pertanto, l'industria ha iniziato a pensare all'introduzione della tecnologia di comunicazione wireless.

Di conseguenza, Wi-Fi, Bluetooth e altre tecnologie sono entrate nel campo industriale.

Quindi, per tornare alla domanda precedente, perché la LAN 5G quando c’è il Wi-Fi?

Ecco il motivo:

1. Le prestazioni delle reti Wi-Fi (in particolare Wi-Fi 4 e Wi-Fi 5) non sono buone come quelle del 5G.

In termini di velocità di trasmissione e ritardo, il 5G può soddisfare meglio le esigenze dei robot industriali (controllo del manipolatore), dell’ispezione di qualità intelligente (riconoscimento delle immagini ad alta velocità), dell’AGV (veicolo logistico senza pilota) e di altri scenari.

In termini di copertura, il 5G ha un’area di copertura più ampia rispetto al Wi-Fi e può coprire meglio il campus. Anche la capacità del 5G di passare da una cella all'altra è più potente del Wi-Fi, il che offrirà agli utenti un'esperienza di rete migliore.

2. I costi di manutenzione della rete Wi-Fi sono elevati.

Per costruire una rete Wi-Fi in un parco, le aziende devono cablare e acquistare le proprie apparecchiature. Le attrezzature vengono ammortizzate, danneggiate e sostituite, ma anche manutenute da personale specializzato. Esistono tantissimi dispositivi Wi-Fi e la configurazione è una seccatura.

Il 5G è diverso. È costruito e gestito dagli operatori e affittato dalle imprese (il Wi-Fi rispetto al 5G è un po’ come costruire la propria stanza rispetto al cloud computing).

Nel complesso, il 5G sarà più conveniente.

3. La LAN 5G ha funzioni più potenti.

Il raggruppamento VN di una LAN 5G è stato menzionato in precedenza. Oltre all'isolamento della comunicazione, una funzione più importante del raggruppamento è quella di ottenere la differenziazione QoS (livello di servizio) di reti diverse.

Ad esempio, un'azienda dispone di una rete aziendale, di una rete di sistemi IT e di una rete OT.

OT sta per Tecnologia Operativa. È una rete che collega l'ambiente industriale e le apparecchiature, come torni, bracci robotici, sensori, strumentazione, AGV, sistemi di monitoraggio, MES, PLCS, ecc.

Reti diverse hanno requisiti prestazionali diversi. Alcuni richiedono una bassa latenza, altri richiedono una larghezza di banda elevata e altri ancora hanno requisiti inferiori.

Una LAN 5G può definire diverse prestazioni di rete in base a diversi gruppi VN. In alcune imprese si parla di “micro slice”.

4. La LAN 5G è più facile da gestire e più sicura.

Come accennato in precedenza, i dati di firma degli utenti possono essere modificati nelle reti UDM 5G degli operatori per raggruppare gli utenti in gruppi VN. Dobbiamo quindi rivolgerci al servizio clienti del corriere ogni volta che dobbiamo modificare le informazioni di gruppo di un terminale (unire, eliminare, modificare)?

Ovviamente no.

Nelle reti 5G, gli operatori possono aprire l'autorizzazione alla modifica agli amministratori di rete aziendale attraverso lo sviluppo di interfacce, consentendo la modifica self-service.

Naturalmente le aziende possono anche impostare le proprie politiche di rete privata in base alle proprie esigenze.

Quando si stabiliscono connessioni dati, le aziende possono impostare meccanismi di autorizzazione e autenticazione per gestire rigorosamente i gruppi VN. Questa sicurezza è molto più forte e più conveniente del Wi-Fi.

Un caso di studio di una LAN 5G

Diamo un'occhiata ai vantaggi della LAN 5G attraverso un esempio di rete specifico.

Prima di tutto, un'impresa manifatturiera, che dispone di una propria officina, linea di produzione (o tornio), necessita di collegare il PLC e il controllo PLC attraverso la rete.

Ogni catena di montaggio dispone di numerose attrezzature, anche indipendenti. L'ideale è installare moduli 5G su ogni dispositivo della catena di montaggio. Tuttavia, sembra che sarà un po’ costoso in questa fase.

Quindi, l’introduzione del gateway industriale 5G, o CPE 5G, può migliorare il rapporto costi-benefici. Adatto per cablato, collegato a una porta cablata (porta Ethernet o porta PLC). Adatto per wireless, connesso a 5G o Wi-Fi.

Se il 5G non supporta la LAN 5G (prima della R16), è anche possibile realizzare la connessione tra PLC e controller PLC. Tuttavia, l’intera rete 5G è un protocollo Layer 3 che si basa sull’indirizzamento IP e anche l’indirizzo del terminale è un indirizzo IP, che non supporta l’inoltro dati Layer 2. Per realizzare la comunicazione end-to-end, è necessario aggiungere un AR (Access Router) su entrambi i lati per stabilire un tunnel, incapsulare il protocollo industriale Layer 2 nel tunnel e portarlo all'estremità peer.

Questo metodo non solo aumenta la complessità, ma aumenta anche il costo (costo di acquisto del router AR, manodopera per la configurazione del router AR e costo in termini di tempo). Se si pensa ad un laboratorio con migliaia di linee il costo sarebbe da capogiro.

Dopo l'introduzione della LAN 5G, la rete 5G supporta la trasmissione diretta del protocollo Layer 2, quindi i router AR non sono più necessari. Allo stesso tempo, la rete 5G può fornire percorsi per terminali senza indirizzo IP e l’UPF può riconoscere gli indirizzi MAC dei terminali. L'intera rete diventa una rete minimalista a livello singolo, che può comunicare tra loro a livello 2.

La funzionalità plug and play della LAN 5G può integrarsi perfettamente con le reti esistenti dei clienti, riducendo l'impatto sulle reti esistenti dei clienti e risparmiando molti costi senza faticosi lavori di ristrutturazione e aggiornamento.

Da un punto di vista macro, la LAN 5G è una collaborazione tra la tecnologia 5G e Ethernet. In futuro, lo sviluppo della tecnologia TSN (rete sensibile al tempo) basata sulla tecnologia Ethernet non potrà essere separato dall'aiuto della LAN 5G.

Vale la pena ricordare che la LAN 5G, oltre a essere favorevole alla realizzazione della rete interna del parco, può essere utilizzata anche come integrazione alla tradizionale rete di linee dedicate delle imprese per collegare filiali in luoghi diversi.

Il modulo per la LAN 5G

Come puoi vedere, la LAN 5G è un’importante tecnologia innovativa per il 5G nei settori verticali. Può creare comunicazioni di rete privata 5G più forti per aiutare i clienti ad accelerare la trasformazione e l’aggiornamento digitale.

Per implementare al meglio la LAN 5G, oltre agli aggiornamenti lato rete, è necessario anche il supporto del modulo 5G.

Nel processo di atterraggio commerciale della tecnologia LAN 5G, Unigroup Zhangrui ha lanciato la prima piattaforma chip in banda base 5G R16 Ready del settore: V516.

Sulla base di questa piattaforma, Quectel, il principale produttore di moduli in Cina, ha sviluppato con successo una serie di moduli 5G che supportano la tecnologia LAN 5G ed è stato commercializzato, inclusi RG500U, RG200U, RM500U e altri moduli LGA, M.2 e Mini PCIe. .