Was ist 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Jeder sollte mit 5G vertraut sein, der Weiterentwicklung von 4G und unserer neuesten Mobilkommunikationstechnologie.

Bei LAN sollten Sie damit besser vertraut sein. Der vollständige Name lautet Local Area Network oder LAN. Unser Heimnetzwerk sowie das Netzwerk in der Firmenzentrale sind grundsätzlich LAN. Bei Wireless Wi-Fi handelt es sich um ein Wireless LAN (WLAN).

Warum sage ich also, dass 5G LAN interessant ist?

5G ist ein breites Mobilfunknetz, während LAN ein kleinräumiges Datennetz ist. Die beiden Technologien scheinen nichts miteinander zu tun zu haben.

Mit anderen Worten: 5G und LAN sind zwei Wörter, die jeder separat kennt. Aber zusammen ist es etwas verwirrend. Nicht wahr?

5G LAN, was genau ist das?

Tatsächlich besteht 5G LAN, vereinfacht ausgedrückt, darin, die 5G-Technologie zu nutzen, um Terminals zu „gruppieren“ und zu „aufbauen“, um ein LAN-Netzwerk zu bilden.

Jeder hat ein 5G-Telefon. Ist Ihnen bei der Verwendung von 5G-Telefonen aufgefallen, dass Ihr Telefon nicht nach Ihren Freunden suchen kann, selbst wenn diese sich in unmittelbarer Nähe befinden (auch nicht von Angesicht zu Angesicht)? Sie können miteinander kommunizieren, da die Daten vollständig zu den Servern Ihres Netzbetreibers oder Internetdienstanbieters fließen.

Bei Basisstationen sind alle mobilen Endgeräte voneinander „isoliert“. Dies basiert auf Sicherheitsüberlegungen, die Telefone nutzen ihre eigenen Kanäle und stören sich nicht gegenseitig.

Ein LAN hingegen verbindet Endgeräte (Mobiltelefone, Computer etc.) in einem Bereich zu einer „Gruppe“. Dies erleichtert nicht nur die Datenübertragung untereinander, sondern erspart auch den Extranet-Exit.

In einem LAN können sich Endgeräte anhand ihrer MAC-Adressen gegenseitig lokalisieren und finden (Layer-2-Kommunikation). Um auf das externe Netzwerk zuzugreifen, richten Sie einen Router ein. Über den IP-Standort kann auch ein- und ausgehendes Routing erreicht werden (Layer-3-Kommunikation).

Wie wir alle wissen: „4G wird unser Leben verändern und 5G wird unsere Gesellschaft verändern.“ Als derzeit am weitesten verbreitete Mobilkommunikationstechnologie trägt 5G die Mission „des Internets von allem und der digitalen Transformation von Hunderten von Leitungen und Tausenden von Branchen“, die Benutzern in vertikalen Branchen dabei helfen muss, sich zu vernetzen.

Daher kann 5G nicht nur jedes Terminal mit der Cloud verbinden, sondern auch eine „nahe Verbindung“ zwischen Terminals realisieren.

Daher hat 5G LAN im 3GPP R16-Standard diese neue Funktion eingeführt.

Prinzipien und Eigenschaften von 5G LAN

In einem 5G-Netzwerk können Administratoren die Daten in der Benutzerdatenbank (UDM-Netzwerkelemente) ändern, einen Servicevertrag mit einer bestimmten UE-Nummer unterzeichnen und sie dann in dieselben oder verschiedene virtuelle Netzwerkgruppen (VN) aufteilen.

Die Benutzerdatenbank stellt Terminalnummern-VN-Gruppeninformationen und Zugriffsrichtlinien für die Verwaltungsnetzwerkelemente (SMF, AMF, PCF usw.) des 5G-Kernnetzwerks (5GC) bereit. Die Management-NE kombiniert diese Informationen und Richtlinienregeln in verschiedenen Lans. Dies ist ein 5G-LAN.

Ein 5G-LAN unterstützt sowohl Layer-2-Kommunikation (gleiches Netzwerksegment, direkter Zugriff aufeinander) als auch Layer-3-Kommunikation (über Netzwerksegmente hinweg, mit Hilfe von Routing). Ein 5G-LAN unterstützt sowohl Unicast als auch Multicast und Broadcast. Kurz gesagt, der gegenseitige Zugriffsmodus ist sehr flexibel und die Vernetzung ist sehr einfach.

Vom Umfang her unterstützt ein 5G-LAN die Kommunikation zwischen demselben UPF (medienseitiges Netzwerkelement des 5G-Kernnetzes) und verschiedenen UPFs. Dies kommt einer Überschreitung der physischen Entfernungsgrenze zwischen Terminals gleich (sogar Peking und Shanghai können kommunizieren).

Insbesondere 5G-LAN-Netzwerke können für Plug-and-Play und gegenseitigen Zugriff mit den vorhandenen Datennetzwerken der Benutzer verbunden werden.

Anwendungsszenarien und Vorteile von 5G LAN

5G LAN ermöglicht die Gruppierung und Verbindung zwischen bestimmten 5G-Terminals und erleichtert so den Aufbau eines mobileren LAN-Netzwerks für Unternehmen erheblich. Viele Leser werden sich sicherlich fragen: Ist Mobilität mit der vorhandenen WLAN-Technologie nicht schon möglich? Warum ist ein 5G-LAN nötig?

Mach dir keine Sorgen, lass uns weitermachen.

Die durch 5G LAN ermöglichte lokale Vernetzung kann Unternehmen, Schulen, Regierungen und Familien dabei helfen, besser mit Terminals in einer Region zu kommunizieren. Es kann im Büronetzwerk eingesetzt werden, sein größerer Wert liegt jedoch in der Umgestaltung der Produktionsumgebung des Parks und der Umgestaltung des Basisnetzwerks von Produktionsunternehmen wie Industrieproduktion, Hafenterminals und Energiebergwerken.

Wir fördern jetzt das industrielle Internet. Wir glauben, dass 5G die Digitalisierung von Industrieszenen ermöglichen kann, da 5G eine hervorragende drahtlose Kommunikationstechnologie mit großer Bandbreite und geringer Verzögerung ist, die die drahtlose Verbindung verschiedener Produktionsfaktoren in Industrieszenen realisieren kann.

Nehmen wir zum Beispiel die industrielle Fertigung. Um eine bessere Automatisierung und Gerätesteuerung zu erreichen, wurde bisher die „Industriebus“-Technologie eingesetzt. Es gibt viele Arten dieser Technologie, die man als „überall“ bezeichnen kann.

Später, mit dem Aufkommen der Ethernet- und IP-Technologie, kam die Branche zu einem Konsens darüber, dass es zusammen mit der Entwicklung von Ethernet „Industrial Ethernet“ gibt. Heutzutage basiert jedes industrielle Verbindungsprotokoll grundsätzlich auf Ethernet.

Später stellten Industrieunternehmen fest, dass kabelgebundene Verbindungen die Mobilität zu sehr einschränkten – es gab immer ein „Geflecht“ auf der Rückseite des Geräts, das die freie Bewegung verhinderte.

Darüber hinaus ist der Einsatz einer kabelgebundenen Verbindung problematischer, die Bauzeit ist lang und die Kosten sind hoch. Sollte es ein Problem mit dem Gerät oder dem Kabel geben, geht der Austausch ebenfalls sehr langsam vonstatten. Daher begann die Branche über die Einführung drahtloser Kommunikationstechnologie nachzudenken.

Infolgedessen haben Wi-Fi, Bluetooth und andere Technologien Einzug in die Industrie gehalten.

Um auf die vorherige Frage zurückzukommen: Warum 5G LAN, wenn es WLAN gibt?

Hier ist der Grund:

1. Die Leistung von Wi-Fi-Netzwerken (insbesondere Wi-Fi 4 und Wi-Fi 5) ist nicht so gut wie die von 5G.

In Bezug auf Übertragungsrate und Verzögerung kann 5G die Anforderungen von Industrierobotern (Manipulatorsteuerung), intelligenter Qualitätsprüfung (Hochgeschwindigkeitsbilderkennung), AGV (unbemanntes Logistikfahrzeug) und anderen Szenarien besser erfüllen.

Hinsichtlich der Abdeckung hat 5G einen größeren Abdeckungsbereich als WLAN und kann den Campus besser abdecken. Die Fähigkeit von 5G, zwischen Zellen zu wechseln, ist außerdem stärker als bei Wi-Fi, was den Benutzern ein besseres Netzwerkerlebnis bietet.

2. Die Wartungskosten für Wi-Fi-Netzwerke sind hoch.

Um ein Wi-Fi-Netzwerk in einem Park aufzubauen, müssen Unternehmen eigene Geräte verkabeln und kaufen. Die Ausrüstung wird abgeschrieben, beschädigt und ersetzt, aber auch von Spezialpersonal gewartet. Es gibt Unmengen an Wi-Fi-Geräten und die Konfiguration ist mühsam.

5G ist anders. Es wird von Betreibern gebaut und gewartet und von Unternehmen gemietet (Wi-Fi im Vergleich zu 5G ist ein bisschen wie der Bau eines eigenen Zimmers im Vergleich zu Cloud Computing).

Insgesamt wird 5G kostengünstiger sein.

3. 5G LAN verfügt über leistungsfähigere Funktionen.

Die VN-Gruppierung eines 5G-LAN wurde bereits erwähnt. Neben der Isolierung der Kommunikation besteht eine wichtigere Funktion der Gruppierung darin, die QoS-Differenzierung (Service Level) verschiedener Netzwerke zu erreichen.

Ein Unternehmen verfügt beispielsweise über ein Büronetzwerk, ein IT-Systemnetzwerk und ein OT-Netzwerk.

OT steht für Operational Technology. Es handelt sich um ein Netzwerk, das die industrielle Umgebung und Geräte wie Drehmaschinen, Roboterarme, Sensoren, Instrumente, AGVs, Überwachungssysteme, MES, SPS usw. verbindet.

Unterschiedliche Netzwerke haben unterschiedliche Leistungsanforderungen. Einige erfordern eine geringe Latenz, andere eine hohe Bandbreite und wieder andere stellen geringere Anforderungen.

Ein 5G-LAN kann basierend auf verschiedenen VN-Gruppen unterschiedliche Netzwerkleistungen definieren. Bei manchen Unternehmen spricht man von „Micro Slice“.

4. 5G LAN ist einfacher zu verwalten und sicherer.

Wie oben erwähnt, können Benutzersignaturdaten in 5G-UDM-Netzen von Netzbetreibern geändert werden, um Benutzer in VN-Gruppen zu gruppieren. Müssen wir uns also jedes Mal an den Kundendienst des Netzbetreibers wenden, wenn wir die Gruppeninformationen eines Terminals ändern müssen (beitreten, löschen, ändern)?

Natürlich nicht.

In 5G-Netzwerken können Betreiber durch die Entwicklung von Schnittstellen die Änderungsberechtigung für Unternehmensnetzwerkadministratoren freigeben und so Self-Service-Änderungen ermöglichen.

Natürlich können Unternehmen auch ihre eigenen privaten Netzwerkrichtlinien entsprechend ihren eigenen Bedürfnissen festlegen.

Beim Aufbau von Datenverbindungen können Unternehmen Autorisierungs- und Authentifizierungsmechanismen festlegen, um VN-Gruppen streng zu verwalten. Diese Sicherheit ist viel stärker und bequemer als WLAN.

Eine Fallstudie eines 5G LAN

Werfen wir einen Blick auf die Vorteile von 5G LAN anhand eines konkreten Netzwerkbeispiels.

Erstens verfügt ein produzierendes Unternehmen über eine eigene Werkstatt, Produktionslinie (oder Drehmaschine) und muss die SPS und die SPS-Steuerung über das Netzwerk verbinden.

Jede Montagelinie verfügt über zahlreiche, auch unabhängige Geräte. Ideal ist es, 5G-Module auf jedem Gerät in der Montagelinie zu installieren. Allerdings sieht es zum jetzigen Zeitpunkt so aus, als ob es etwas teuer sein wird.

Dann kann die Einführung eines 5G-Industrie-Gateways oder 5G-CPE die Kostenleistung verbessern. Geeignet für kabelgebundene Verbindung mit einem kabelgebundenen Port (Ethernet-Port oder SPS-Port). Geeignet für WLAN, Verbindung mit 5G oder Wi-Fi.

Wenn 5G kein 5G LAN unterstützt (vor R16), ist es auch möglich, die Verbindung zwischen SPS und SPS-Steuerung zu realisieren. Das gesamte 5G-Netzwerk ist jedoch ein Layer-3-Protokoll, das auf IP-Adressierung basiert, und die Terminaladresse ist ebenfalls eine IP-Adresse, die keine Layer-2-Datenweiterleitung unterstützt. Um eine End-to-End-Kommunikation zu realisieren, muss auf beiden Seiten ein AR (Access Router) hinzugefügt werden, um einen Tunnel aufzubauen, das industrielle Layer-2-Protokoll im Tunnel zu kapseln und zum Peer-Ende zu bringen.

Diese Methode erhöht nicht nur die Komplexität, sondern auch die Kosten (Anschaffungskosten des AR-Routers, Personal- und Zeitaufwand für die Konfiguration des AR-Routers). Wenn Sie an eine Werkstatt mit Tausenden von Leitungen denken, wären die Kosten enorm.

Nach der Einführung von 5G LAN unterstützt das 5G-Netzwerk die direkte Übertragung des Layer-2-Protokolls, sodass keine AR-Router mehr erforderlich sind. Gleichzeitig kann das 5G-Netzwerk Routen für Endgeräte ohne IP-Adresse bereitstellen und der UPF kann die MAC-Adressen von Endgeräten erkennen. Das gesamte Netzwerk wird zu einem minimalistischen Single-Layer-Netzwerk, das auf Layer 2 miteinander kommunizieren kann.

Die Plug-and-Play-Fähigkeit von 5G LAN lässt sich perfekt in die bestehenden Netzwerke der Kunden integrieren, reduziert die Auswirkungen auf die bestehenden Netzwerke der Kunden und spart eine Menge Kosten ohne aufwändige Renovierung und Aufrüstung.

Aus makroökonomischer Sicht ist 5G LAN eine Zusammenarbeit zwischen 5G und Ethernet-Technologie. Zukünftig kann die Entwicklung der TSN-Technologie (Time Sensitive Network) auf Basis der Ethernet-Technologie nicht von der Hilfe von 5G LAN getrennt werden.

Es ist erwähnenswert, dass 5G LAN nicht nur zum Aufbau des internen Netzwerks des Parks beiträgt, sondern auch als Ergänzung zum traditionellen Standleitungsnetzwerk von Unternehmen verwendet werden kann, um Filialen an verschiedenen Orten zu verbinden.

Das Modul für das 5G LAN

Wie Sie sehen, ist 5G LAN eine wichtige innovative Technologie für 5G in vertikalen Branchen. Es kann eine stärkere private 5G-Netzwerkkommunikation aufbauen, um Kunden dabei zu helfen, ihre digitale Transformation und Modernisierung zu beschleunigen.

Um 5G LAN besser bereitstellen zu können, ist neben netzwerkseitigen Upgrades auch die Unterstützung von 5G-Modulen erforderlich.

Im Zuge der kommerziellen Einführung der 5G-LAN-Technologie brachte Unigroup Zhangrui die branchenweit erste 5G R16 Ready-Basisband-Chipplattform auf den Markt – V516.

Basierend auf dieser Plattform hat Quectel, der führende Modulhersteller in China, erfolgreich eine Reihe von 5G-Modulen entwickelt, die die 5G-LAN-Technologie unterstützen, und wurde kommerzialisiert, darunter RG500U, RG200U, RM500U und andere LGA-, M.2- und Mini-PCIe-Paketmodule .