5G LAN คืออะไร?

ผู้เขียน: ยูลิงค์ มีเดีย

ทุกคนน่าจะคุ้นเคยกับ 5G ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของ 4G และเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ล่าสุดของเรา

สำหรับ LAN คุณควรจะคุ้นเคยกับมันมากกว่านี้ ชื่อเต็มคือเครือข่ายท้องถิ่นหรือ LAN เครือข่ายในบ้านของเรา รวมถึงเครือข่ายในสำนักงานของบริษัท นั้นเป็น LAN โดยพื้นฐานแล้ว ด้วย Wireless Wi-Fi จึงเป็น Wireless LAN (WLAN)

แล้วทำไมฉันถึงบอกว่า 5G LAN นั้นน่าสนใจ?

5G เป็นเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในวงกว้าง ในขณะที่ LAN เป็นเครือข่ายข้อมูลพื้นที่ขนาดเล็ก เทคโนโลยีทั้งสองดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง 5G และ LAN เป็นสองคำที่ทุกคนรู้จักแยกกัน แต่รวมๆแล้วก็จะงงๆหน่อย.. ไม่ใช่เหรอ?

5G LAN คืออะไรกันแน่?

ในความเป็นจริง 5G LAN พูดง่ายๆ คือการใช้เทคโนโลยี 5G เพื่อ "จัดกลุ่ม" และ "สร้าง" เทอร์มินัลเพื่อสร้างเครือข่าย LAN

ทุกคนมีโทรศัพท์ 5G เมื่อคุณใช้โทรศัพท์ 5G คุณสังเกตไหมว่าโทรศัพท์ของคุณไม่สามารถค้นหาเพื่อนของคุณได้แม้ว่าจะอยู่ใกล้กัน (แม้จะเห็นหน้ากันก็ตาม) คุณสามารถสื่อสารระหว่างกันได้เนื่องจากข้อมูลจะไหลไปยังเซิร์ฟเวอร์ของผู้ให้บริการหรือผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของคุณ

สำหรับสถานีฐาน เทอร์มินัลเคลื่อนที่ทั้งหมดจะ “แยก” จากกัน ขึ้นอยู่กับการพิจารณาด้านความปลอดภัย โทรศัพท์ใช้ช่องทางของตัวเอง ไม่รบกวนซึ่งกันและกัน

ในทางกลับกัน LAN จะเชื่อมต่อเทอร์มินัล (โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ ฯลฯ) ในพื้นที่เข้าด้วยกันเพื่อสร้าง "กลุ่ม" ซึ่งไม่เพียงอำนวยความสะดวกในการส่งข้อมูลระหว่างกันเท่านั้น แต่ยังช่วยบันทึกทางออกเอกซ์ทราเน็ตอีกด้วย

ใน LAN เทอร์มินัลสามารถระบุตำแหน่งซึ่งกันและกันตามที่อยู่ MAC และค้นหาซึ่งกันและกัน (การสื่อสารเลเยอร์ 2) ในการเข้าถึงเครือข่ายภายนอก ให้ตั้งค่าเราเตอร์ผ่านตำแหน่ง IP และยังสามารถกำหนดเส้นทางเข้าและออกได้ (การสื่อสารเลเยอร์ 3)

ดังที่เราทุกคนรู้กันว่า “4G จะเปลี่ยนชีวิตของเรา และ 5G จะเปลี่ยนสังคมของเรา” ในฐานะเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่กระแสหลักที่สุดในปัจจุบัน 5G ถือเป็นภารกิจของ "อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่งและการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของสายหลายร้อยสายและอุตสาหกรรมนับพัน" ซึ่งจำเป็นต้องช่วยให้ผู้ใช้ในอุตสาหกรรมแนวตั้งสามารถเชื่อมต่อกันได้

ดังนั้น 5G ไม่เพียงแต่เชื่อมต่อทุกเทอร์มินัลกับคลาวด์เท่านั้น แต่ยังตระหนักถึง “การเชื่อมต่อในบริเวณใกล้เคียง” ระหว่างเทอร์มินัลอีกด้วย

ดังนั้นในมาตรฐาน 3GPP R16 นั้น 5G LAN จึงแนะนำฟีเจอร์ใหม่นี้

หลักการและลักษณะของ 5G LAN

ในเครือข่าย 5G ผู้ดูแลระบบสามารถแก้ไขข้อมูลในฐานข้อมูลผู้ใช้ (องค์ประกอบเครือข่าย UDM) ลงนามในสัญญาบริการด้วยหมายเลข UE ที่ระบุ จากนั้นแบ่งออกเป็นกลุ่มเครือข่ายเสมือน (VN) เดียวกันหรือต่างกัน

ฐานข้อมูลผู้ใช้ให้ข้อมูลกลุ่มหมายเลขเทอร์มินัล VN และนโยบายการเข้าถึงองค์ประกอบเครือข่ายการจัดการ (SMF, AMF, PCF ฯลฯ) ของเครือข่ายหลัก 5G (5GC) ฝ่ายบริหาร NE รวมข้อมูลและกฎนโยบายเหล่านี้เข้ากับ Lans ต่างๆ นี่คือเครือข่าย 5G

5G LAN รองรับการสื่อสารเลเยอร์ 2 (ส่วนเครือข่ายเดียวกัน เข้าถึงกันโดยตรง) เช่นเดียวกับการสื่อสารเลเยอร์ 3 (ทั่วทั้งส่วนเครือข่าย ด้วยความช่วยเหลือของการกำหนดเส้นทาง) 5G LAN รองรับ unicast เช่นเดียวกับ multicast และการออกอากาศ กล่าวโดยสรุปก็คือ โหมดการเข้าถึงซึ่งกันและกันนั้นมีความยืดหยุ่นมาก และระบบเครือข่ายนั้นง่ายมาก

ในแง่ของขอบเขต 5G LAN รองรับการสื่อสารระหว่าง UPF เดียวกัน (องค์ประกอบเครือข่ายฝั่งสื่อของเครือข่ายหลัก 5G) และ UPF ที่แตกต่างกัน ซึ่งเท่ากับเป็นการฝ่าฝืนขีดจำกัดระยะทางทางกายภาพระหว่างอาคารผู้โดยสาร (แม้แต่ปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้ก็สามารถสื่อสารกันได้)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครือข่าย 5G LAN สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายข้อมูลที่มีอยู่ของผู้ใช้ได้แบบพลักแอนด์เพลย์และการเข้าถึงร่วมกัน

สถานการณ์การใช้งานและข้อดีของ 5G LAN

5G LAN ช่วยให้สามารถจัดกลุ่มและเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินัล 5G ที่ระบุได้ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกอย่างมากในการสร้างเครือข่าย LAN บนมือถือสำหรับองค์กร ผู้อ่านหลายคนคงสงสัยว่า เทคโนโลยี Wi-Fi ที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถเคลื่อนที่ได้จริงหรือ เหตุใดจึงต้องมี 5G LAN?

ไม่ต้องกังวลไปกันเถอะ

เครือข่ายท้องถิ่นที่เปิดใช้งานโดย 5G LAN สามารถช่วยให้องค์กร โรงเรียน รัฐบาล และครอบครัวสื่อสารกับเทอร์มินัลในภูมิภาคได้ดียิ่งขึ้น สามารถใช้ในเครือข่ายสำนักงานได้ แต่คุณค่าที่มากขึ้นนั้นอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมการผลิตของอุทยานและการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายพื้นฐานของสถานประกอบการผลิต เช่น การผลิตทางอุตสาหกรรม ท่าเรือ และเหมืองพลังงาน

ขณะนี้เรากำลังส่งเสริมอินเทอร์เน็ตเชิงอุตสาหกรรม เราเชื่อว่า 5G สามารถทำให้เกิดดิจิทัลในฉากอุตสาหกรรมได้ เนื่องจาก 5G เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ยอดเยี่ยมที่มีแบนด์วิธขนาดใหญ่และมีความล่าช้าต่ำ ซึ่งสามารถรับรู้ถึงการเชื่อมต่อไร้สายของปัจจัยการผลิตต่างๆ ในฉากอุตสาหกรรม

ยกตัวอย่างเช่น การผลิตเชิงอุตสาหกรรม ก่อนหน้านี้ เพื่อให้ระบบอัตโนมัติดีขึ้น เพื่อให้บรรลุการควบคุมอุปกรณ์ การใช้เทคโนโลยี "บัสอุตสาหกรรม" เทคโนโลยีนี้มีหลายประเภทซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็น "ทุกที่"

ต่อมาด้วยการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตและ IP อุตสาหกรรมจึงเกิดฉันทามติ ร่วมกับวิวัฒนาการของอีเธอร์เน็ต จึงมี "อีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม" ทุกวันนี้ ไม่ว่าใครก็ตามจะเป็นโปรโตคอลการเชื่อมต่อโครงข่ายทางอุตสาหกรรม โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นแบบอีเธอร์เน็ต

ต่อมา บริษัทอุตสาหกรรมพบว่าการเชื่อมต่อแบบใช้สายจำกัดการเคลื่อนไหวมากเกินไป โดยมักจะมี "สายถัก" ที่ด้านหลังของอุปกรณ์ซึ่งขัดขวางไม่ให้มีการเคลื่อนไหวอย่างอิสระ

นอกจากนี้โหมดการใช้งานการเชื่อมต่อแบบมีสายยังยุ่งยากกว่า ระยะเวลาการก่อสร้างยาวนาน ต้นทุนก็สูง หากมีปัญหากับอุปกรณ์หรือสายเคเบิลการเปลี่ยนก็ช้ามากเช่นกัน อุตสาหกรรมจึงเริ่มคิดถึงการนำเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายมาใช้

เป็นผลให้ Wi-Fi, Bluetooth และเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้เข้าสู่วงการอุตสาหกรรม

กลับมาที่คำถามก่อนหน้า ทำไมต้อง 5G LAN ในเมื่อมี Wi-Fi?

นี่คือเหตุผล:

1. ประสิทธิภาพของเครือข่าย Wi-Fi (โดยเฉพาะ Wi-Fi 4 และ Wi-Fi 5) ไม่ดีเท่ากับ 5G

ในแง่ของอัตราการส่งข้อมูลและความล่าช้า 5G สามารถตอบสนองความต้องการของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (การควบคุมหุ่นยนต์), การตรวจสอบคุณภาพอัจฉริยะ (การจดจำภาพความเร็วสูง), AGV (ยานพาหนะลอจิสติกส์ไร้คนขับ) และสถานการณ์อื่น ๆ ได้ดีขึ้น

ในแง่ของการครอบคลุม 5G มีพื้นที่ครอบคลุมมากกว่า Wi-Fi และสามารถครอบคลุมวิทยาเขตได้ดีกว่า ความสามารถของ 5G ในการสลับระหว่างเซลล์ยังแข็งแกร่งกว่า Wi-Fi ซึ่งจะทำให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์เครือข่ายที่ดีขึ้น

2. ค่าบำรุงรักษาเครือข่าย Wi-Fi มีราคาสูง

ในการสร้างเครือข่าย Wi-Fi ในสวนสาธารณะ องค์กรต่างๆ จำเป็นต้องเดินสายและซื้ออุปกรณ์ของตนเอง อุปกรณ์เสื่อมสภาพ เสียหาย และเปลี่ยนใหม่ แต่ยังได้รับการดูแลโดยบุคลากรพิเศษ มีอุปกรณ์ Wi-Fi มากมาย และการกำหนดค่าก็ยุ่งยาก

5G แตกต่างออกไป มันถูกสร้างและบำรุงรักษาโดยผู้ให้บริการและให้เช่าโดยองค์กรต่างๆ (Wi-Fi กับ 5G ก็เหมือนกับการสร้างห้องของคุณเองกับการประมวลผลแบบคลาวด์)

เมื่อนำมารวมกัน 5G จะคุ้มค่ากว่า

3. 5G LAN มีฟังก์ชั่นที่ทรงพลังยิ่งขึ้น

การจัดกลุ่ม VN ของ 5G LAN ถูกกล่าวถึงก่อนหน้านี้ นอกเหนือจากการแยกการสื่อสารแล้ว หน้าที่ที่สำคัญกว่าของการจัดกลุ่มคือการบรรลุความแตกต่างของ QoS (ระดับบริการ) ของเครือข่ายต่างๆ

ตัวอย่างเช่น องค์กรมีเครือข่ายสำนักงาน เครือข่ายระบบไอที และเครือข่าย OT

OT ย่อมาจากเทคโนโลยีการดำเนินงาน เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ เช่น เครื่องกลึง แขนหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ เครื่องมือวัด AGV ระบบตรวจสอบ MES PLCS เป็นต้น

เครือข่ายที่ต่างกันมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน บางตัวต้องการเวลาแฝงต่ำ บางตัวต้องการแบนด์วิธสูง และบางตัวมีความต้องการน้อยกว่า

5G LAN สามารถกำหนดประสิทธิภาพของเครือข่ายที่แตกต่างกันตามกลุ่ม VN ที่แตกต่างกัน บางรัฐเรียกว่า “ไมโครสไลซ์”

4. 5G LAN จัดการง่ายกว่าและปลอดภัยยิ่งขึ้น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ข้อมูลการลงนามของผู้ใช้สามารถแก้ไขได้ในเครือข่าย 5G UDM ของผู้ให้บริการ เพื่อจัดกลุ่มผู้ใช้ออกเป็นกลุ่ม VN แล้วเราต้องไปที่ฝ่ายบริการลูกค้าของผู้ให้บริการทุกครั้งที่ต้องการเปลี่ยนข้อมูลกลุ่มของเทอร์มินัล (เข้าร่วม ลบ เปลี่ยนแปลง) หรือไม่?

ไม่แน่นอน

ในเครือข่าย 5G ผู้ให้บริการสามารถเปิดการอนุญาตการปรับเปลี่ยนให้กับผู้ดูแลระบบเครือข่ายองค์กรผ่านการพัฒนาอินเทอร์เฟซ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนบริการตนเองได้

แน่นอนว่าองค์กรต่างๆ ยังสามารถกำหนดนโยบายเครือข่ายส่วนตัวของตนเองได้ตามความต้องการของตนเอง

เมื่อสร้างการเชื่อมต่อข้อมูล องค์กรสามารถตั้งค่ากลไกการอนุญาตและการรับรองความถูกต้องเพื่อจัดการกลุ่ม VN อย่างเคร่งครัด การรักษาความปลอดภัยนี้แข็งแกร่งและสะดวกกว่า Wi-Fi มาก

กรณีศึกษา 5G LAN

มาดูประโยชน์ของ 5G LAN ผ่านตัวอย่างเครือข่ายที่เฉพาะเจาะจงกัน

ประการแรก องค์กรการผลิตที่มีเวิร์กช็อป สายการผลิต (หรือเครื่องกลึง) ของตัวเอง จำเป็นต้องเชื่อมต่อส่วนควบคุม PLC และ PLC ผ่านเครือข่าย

แต่ละสายการประกอบมีอุปกรณ์จำนวนมากและแยกอิสระจากกัน เหมาะอย่างยิ่งที่จะติดตั้งโมดูล 5G บนอุปกรณ์ทุกเครื่องในสายการประกอบ อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าจะมีราคาแพงเล็กน้อยในระยะนี้

จากนั้น การเปิดตัวเกตเวย์อุตสาหกรรม 5G หรือ 5G CPE ก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพด้านต้นทุนได้ เหมาะสำหรับใช้สาย เชื่อมต่อกับพอร์ตแบบมีสาย (พอร์ต Ethernet หรือพอร์ต PLC) เหมาะสำหรับระบบไร้สายที่เชื่อมต่อกับ 5G หรือ Wi-Fi

หาก 5G ไม่รองรับ 5G LAN (ก่อน R16) ก็เป็นไปได้ที่จะรับรู้การเชื่อมต่อระหว่าง PLC และตัวควบคุม PLC เช่นกัน อย่างไรก็ตาม เครือข่าย 5G ทั้งหมดเป็นโปรโตคอลเลเยอร์ 3 ที่ใช้การกำหนดที่อยู่ IP และที่อยู่เทอร์มินัลก็เป็นที่อยู่ IP เช่นกัน ซึ่งไม่รองรับการส่งต่อข้อมูลเลเยอร์ 2 เพื่อให้เกิดการสื่อสารแบบ end-to-end จะต้องเพิ่ม AR (Access Router) ทั้งสองด้านเพื่อสร้างอุโมงค์ ห่อหุ้มโปรโตคอลอุตสาหกรรม Layer 2 ในอุโมงค์ และนำไปที่เพียร์เอนด์

วิธีการนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มความซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังเพิ่มต้นทุนอีกด้วย (ต้นทุนการซื้อเราเตอร์ AR, กำลังคนในการกำหนดค่าเราเตอร์ AR และต้นทุนเวลา) หากคุณคิดถึงเวิร์กช็อปที่มีจำนวนคิวนับพัน ค่าใช้จ่ายคงจะสูงลิ่ว

หลังจากการเปิดตัว 5G LAN เครือข่าย 5G รองรับการส่งข้อมูลโดยตรงของโปรโตคอลเลเยอร์ 2 ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เราเตอร์ AR อีกต่อไป ในเวลาเดียวกัน เครือข่าย 5G สามารถจัดเตรียมเส้นทางสำหรับเทอร์มินัลที่ไม่มีที่อยู่ IP และ UPF สามารถจดจำที่อยู่ MAC ของเทอร์มินัลได้ เครือข่ายทั้งหมดกลายเป็นเครือข่ายชั้นเดียวที่เรียบง่าย ซึ่งสามารถสื่อสารระหว่างกันได้ที่ชั้น 2

ความสามารถแบบพลักแอนด์เพลย์ของ 5G LAN สามารถบูรณาการตัวเองเข้ากับเครือข่ายที่มีอยู่ของลูกค้าได้อย่างสมบูรณ์แบบ ลดผลกระทบต่อเครือข่ายที่มีอยู่ของลูกค้า และประหยัดต้นทุนได้มากโดยไม่ต้องปรับปรุงและอัพเกรดที่ยุ่งยาก

จากมุมมองมหภาค 5G LAN เป็นการทำงานร่วมกันระหว่าง 5G และเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ต ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยี TSN (time Sensitive Network) ที่ใช้เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตไม่สามารถแยกออกจากความช่วยเหลือของ 5G LAN ได้

เป็นที่น่าสังเกตว่า 5G LAN นอกเหนือจากการเอื้อต่อการสร้างเครือข่ายภายในของอุทยานแล้ว ยังสามารถใช้เป็นส่วนเสริมของเครือข่ายสายเฉพาะแบบดั้งเดิมขององค์กรเพื่อเชื่อมต่อสาขาในสถานที่ต่างๆ

โมดูลสำหรับ 5G LAN

อย่างที่คุณเห็น 5G LAN เป็นเทคโนโลยีนวัตกรรมที่สำคัญสำหรับ 5G ในอุตสาหกรรมแนวดิ่ง โดยสามารถสร้างการสื่อสารเครือข่ายส่วนตัว 5G ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น เพื่อช่วยลูกค้าเร่งการเปลี่ยนแปลงและการอัพเกรดทางดิจิทัล

เพื่อที่จะปรับใช้ 5G LAN ได้ดียิ่งขึ้น นอกเหนือจากการอัพเกรดด้านเครือข่ายแล้ว ยังจำเป็นต้องมีการรองรับโมดูล 5G อีกด้วย

ในกระบวนการลงจอดเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยี 5G LAN นั้น Unigroup Zhangrui ได้เปิดตัวแพลตฟอร์มชิปเบสแบนด์ 5G R16 Ready ตัวแรกของอุตสาหกรรม — V516

Quectel ซึ่งเป็นผู้ผลิตโมดูลชั้นนำในประเทศจีนใช้แพลตฟอร์มนี้ ประสบความสำเร็จในการพัฒนาโมดูล 5G จำนวนหนึ่งที่รองรับเทคโนโลยี LAN 5G และได้จำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว ซึ่งรวมถึง RG500U, RG200U, RM500U และโมดูลแพ็คเกจ LGA, M.2, Mini PCIe อื่นๆ .