Cos'è la LAN 5G?

Autore: Ulink Media

Tutti dovrebbero conoscere il 5G, che è l'evoluzione del 4G e la nostra più recente tecnologia di comunicazione mobile.

Per quanto riguarda le LAN, dovresti averne più familiarità. Il loro nome completo è rete locale, o LAN. La nostra rete domestica, così come quella aziendale, è fondamentalmente una LAN. Con il Wi-Fi wireless, si tratta di una LAN wireless (WLAN).

Allora perché dico che la LAN 5G è interessante?

Il 5G è una rete cellulare ad ampio raggio, mentre la LAN è una rete dati di piccole dimensioni. Le due tecnologie sembrano indipendenti.

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

LAN 5G: cos'è esattamente?

In parole povere, la LAN 5G utilizza la tecnologia 5G per "raggruppare" e "costruire" terminali per formare una rete LAN.

Tutti hanno un telefono 5G. Quando usi telefoni 5G, hai notato che il tuo telefono non riesce a cercare i tuoi amici nemmeno quando sono molto vicini (nemmeno faccia a faccia)? Puoi comunicare tra loro perché i dati fluiscono ininterrottamente fino ai server del tuo operatore o provider di servizi Internet.

Per le stazioni base, tutti i terminali mobili sono "isolati" l'uno dall'altro. Questo per motivi di sicurezza: i telefoni utilizzano i propri canali e non interferiscono tra loro.

Una LAN, invece, collega i terminali (cellulari, computer, ecc.) presenti in un'area per formare un "gruppo". Questo non solo facilita la trasmissione dei dati tra di loro, ma salva anche l'uscita extranet.

In una LAN, i terminali possono localizzarsi a vicenda in base ai loro indirizzi MAC e trovarsi a vicenda (comunicazione di Livello 2). Per accedere alla rete esterna, è necessario configurare un router che, tramite la posizione IP, può anche gestire 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 la tecnologia di comunicazione mobile attualmente più diffusa, il 5G si assume la missione di "Internet of Everything e 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 connette ogni terminale al cloud, ma realizza anche una "connessione di prossimità" tra 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 utente (elementi di rete UDM), firmare un contratto di servizio con un numero UE specificato e quindi dividerli nello stesso gruppo di reti virtuali (VN) o in gruppi di reti virtuali (VN) diversi.

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

Una LAN 5G supporta la comunicazione di Livello 2 (stesso segmento di rete, accesso diretto reciproco) e la comunicazione di Livello 3 (tra segmenti di rete, con l'ausilio del routing). Una LAN 5G supporta sia l'unicast che il multicast e il broadcast. In breve, la modalità di accesso reciproco è molto flessibile e il networking è molto semplice.

In termini di portata, una LAN 5G supporta la comunicazione tra lo stesso UPF (elemento di rete lato media della rete core 5G) e diversi UPF. Questo equivale a superare il limite di distanza fisica tra i terminali (anche Pechino e Shanghai possono comunicare).

In particolare, le reti LAN 5G possono connettersi alle reti dati esistenti degli utenti per un accesso reciproco e di tipo plug and play.

Scenari applicativi e vantaggi della LAN 5G

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

Non preoccuparti, andiamo avanti.

La rete locale abilitata dalla LAN 5G può aiutare aziende, scuole, enti governativi e famiglie a comunicare meglio con i terminali di una regione. Può essere utilizzata nella rete aziendale, ma il suo valore maggiore risiede nella trasformazione dell'ambiente produttivo del parco e nella trasformazione della rete di base di imprese produttive come la produzione industriale, i terminal portuali e le miniere di energia.

Stiamo promuovendo l'Internet industriale. Crediamo che il 5G possa abilitare la digitalizzazione degli scenari industriali, poiché è un'eccellente tecnologia di comunicazione wireless con ampia larghezza di banda e bassa latenza, in grado di realizzare la connessione wireless di vari fattori produttivi in ​​ambito industriale.

Prendiamo ad esempio la produzione industriale. In passato, per migliorare l'automazione e ottenere il controllo delle apparecchiature, si utilizzava la tecnologia dei "bus industriali". Esistono molti tipi di questa tecnologia, che possono essere descritti come "onnipresenti".

Successivamente, con l'avvento di Ethernet e della tecnologia IP, l'industria si è trovata d'accordo e, con l'evoluzione di Ethernet, si è arrivati ​​all'"Ethernet industriale". Oggi, indipendentemente dal protocollo di interconnessione industriale, è fondamentalmente basato su Ethernet.

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

Inoltre, la modalità di implementazione della connessione cablata è più problematica, i tempi di costruzione sono lunghi e i costi sono elevati. In caso di problemi con l'apparecchiatura o il cavo, anche la sostituzione è molto lenta. Per questo motivo, l'industria ha iniziato a pensare all'introduzione della tecnologia di comunicazione wireless.

Di conseguenza, Wi-Fi, Bluetooth e altre tecnologie hanno fatto il loro ingresso nel campo industriale.

Quindi, tornando alla domanda precedente, perché una 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 quanto quelle del 5G.

In termini di velocità di trasmissione e ritardo, il 5G può soddisfare meglio le esigenze dei robot industriali (controllo dei manipolatori), dell'ispezione di qualità intelligente (riconoscimento delle immagini ad alta velocità), degli AGV (veicoli logistici 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 forte rispetto al 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 apparecchiature vengono deprezzate, danneggiate e sostituite, ma anche sottoposte a manutenzione da personale specializzato. Ci sono moltissimi dispositivi Wi-Fi e la configurazione è un vero problema.

Il 5G è diverso. È costruito e gestito dagli operatori e noleggiato dalle aziende (il confronto tra Wi-Fi e 5G è un po' come costruire una stanza in casa e confrontarla con il cloud computing).

Nel complesso, il 5G sarà più conveniente.

3. La rete 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 raggiungere la differenziazione del QoS (livello di servizio) delle diverse reti.

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

OT sta per Operational Technology. Si tratta di una rete che collega l'ambiente industriale e le apparecchiature, come torni, bracci robotici, sensori, strumentazione, veicoli a guida automatica (AGV), sistemi di monitoraggio, MES, PLC, ecc.

Reti diverse hanno requisiti prestazionali diversi. Alcune richiedono bassa latenza, altre elevata larghezza di banda e altre ancora meno.

Una LAN 5G può definire prestazioni di rete diverse in base ai diversi gruppi VN. In alcune aziende, questo viene definito "micro slice".

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

Come accennato in precedenza, i dati di firma dell'utente possono essere modificati nelle reti 5G UDM degli operatori per raggruppare gli utenti in gruppi VN. Quindi, dobbiamo rivolgerci al servizio clienti dell'operatore ogni volta che dobbiamo modificare le informazioni di gruppo di un terminale (aggiunta, eliminazione, modifica)?

Ovviamente no.

Nelle reti 5G, gli operatori possono concedere l'autorizzazione alle modifiche agli amministratori di rete aziendali tramite lo sviluppo di interfacce, consentendo la modifica self-service.

Naturalmente, le aziende possono anche stabilire le proprie policy 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 solida e pratica 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.

Innanzitutto, un'impresa manifatturiera, dotata di una propria officina e di una propria linea di produzione (o tornio), ha bisogno di collegare il PLC e il controllo PLC tramite la rete.

Ogni linea di assemblaggio ha molte attrezzature, anche indipendenti. L'ideale sarebbe installare moduli 5G su ogni dispositivo della linea di assemblaggio. Tuttavia, sembra che in questa fase sarà un po' costoso.

L'introduzione del gateway industriale 5G, o CPE 5G, può quindi migliorare il rapporto costi-prestazioni. Adatto per reti cablate, connesso a una porta cablata (porta Ethernet o porta PLC), e per reti wireless, connesso a reti 5G o Wi-Fi.

Se il 5G non supporta LAN 5G (prima della R16), è comunque possibile realizzare la connessione tra PLC e controller PLC. Tuttavia, l'intera rete 5G è un protocollo di Livello 3 che si basa sull'indirizzamento IP e anche l'indirizzo del terminale è un indirizzo IP, che non supporta l'inoltro dei dati di Livello 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 di Livello 2 nel tunnel e portarlo al peer.

Questo metodo non solo aumenta la complessità, ma aumenta anche i costi (costo di acquisto del router AR, costo di manodopera e tempo per la configurazione del router AR). Se si pensa a un'officina con migliaia di linee, il costo sarebbe esorbitante.

Con l'introduzione della LAN 5G, la rete 5G supporta la trasmissione diretta del protocollo di Livello 2, eliminando la necessità di router AR. Allo stesso tempo, la rete 5G può fornire percorsi per terminali privi di indirizzo IP e l'UPF può riconoscere gli indirizzi MAC dei terminali. L'intera rete diventa una rete monostrato minimalista, in grado di 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 consentendo un notevole risparmio sui costi senza dover effettuare laboriose ristrutturazioni e aggiornamenti.

Da una prospettiva macro, la LAN 5G è una collaborazione tra la tecnologia 5G e quella Ethernet. In futuro, lo sviluppo della tecnologia TSN (Time Sensitive Network) basata sulla tecnologia Ethernet non potrà prescindere dal supporto della LAN 5G.

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

Il modulo per la LAN 5G

Come potete vedere, la LAN 5G è un'importante tecnologia innovativa per il 5G nei settori verticali. Può costruire comunicazioni di rete privata 5G più solide per aiutare i clienti ad accelerare la loro trasformazione digitale e il loro aggiornamento.

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

Nell'ambito del lancio commerciale della tecnologia LAN 5G, Unigroup Zhangrui ha lanciato la prima piattaforma chip baseband 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 e li ha commercializzati, tra cui RG500U, RG200U, RM500U e altri moduli in formato LGA, M.2, Mini PCIe.