5G LAN คืออะไร?

ผู้เขียน: Ulink Media

ทุกคนน่าจะคุ้นเคยกับ 5G ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของ 4G และเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ล่าสุดของเรา

สำหรับ LAN คุณน่าจะคุ้นเคยกับมันมากกว่านี้ ชื่อเต็มของมันคือ เครือข่ายบริเวณเฉพาะที่ หรือ LAN เครือข่ายในบ้านของเรา รวมถึงเครือข่ายในสำนักงานบริษัท ก็คือ LAN นั่นเอง ส่วน Wi-Fi ไร้สาย ก็คือ เครือข่าย LAN ไร้สาย (WLAN)

แล้วทำไมผมถึงบอกว่า 5G LAN น่าสนใจ?

5G คือเครือข่ายโทรศัพท์มือถือที่มีพื้นที่กว้างขวาง ในขณะที่ LAN คือเครือข่ายข้อมูลในพื้นที่ขนาดเล็ก เทคโนโลยีทั้งสองดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง 5G และ LAN เป็นสองคำที่ทุกคนรู้จักแยกกัน แต่เมื่อนำมารวมกันแล้วอาจทำให้สับสนเล็กน้อย ใช่ไหม?

5G LAN คืออะไรกันแน่?

กล่าวโดยสรุปแล้ว 5G LAN คือการใช้เทคโนโลยี 5G ในการ "จัดกลุ่ม" และ "สร้าง" อุปกรณ์ต่างๆ เพื่อสร้างเครือข่าย LAN ขึ้นมา

ทุกคนมีโทรศัพท์ 5G กันหมดแล้ว แต่เวลาใช้โทรศัพท์ 5G คุณเคยสังเกตไหมว่า โทรศัพท์ของคุณไม่สามารถค้นหาเพื่อนของคุณได้ แม้ว่าพวกเขาจะอยู่ใกล้กันมาก (ถึงขั้นเห็นหน้ากันเลยก็ได้)? คุณสามารถสื่อสารกันได้ก็ต่อเมื่อข้อมูลไหลผ่านเซิร์ฟเวอร์ของผู้ให้บริการเครือข่ายหรือผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของคุณเท่านั้น

สำหรับสถานีฐาน อุปกรณ์เคลื่อนที่ทั้งหมดจะถูก "แยก" ออกจากกัน นี่เป็นไปเพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัย โทรศัพท์แต่ละเครื่องใช้ช่องสัญญาณของตนเองและไม่รบกวนซึ่งกันและกัน

ในทางกลับกัน เครือข่าย LAN จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ (โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ ฯลฯ) ในพื้นที่เดียวกันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเป็น "กลุ่ม" ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยอำนวยความสะดวกในการส่งข้อมูลระหว่างกันเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อออกไปยังเครือข่ายภายนอกอีกด้วย

ในเครือข่าย LAN อุปกรณ์ปลายทางสามารถระบุตำแหน่งของกันและกันได้โดยใช้ที่อยู่ MAC และค้นหากันเจอได้ (การสื่อสารระดับเลเยอร์ 2) ในการเข้าถึงเครือข่ายภายนอก การตั้งค่าเราเตอร์สามารถใช้การกำหนดเส้นทางเข้าและออกผ่านตำแหน่ง IP ได้ (การสื่อสารระดับเลเยอร์ 3)

อย่างที่เราทราบกันดีว่า “4G จะเปลี่ยนชีวิตเรา และ 5G จะเปลี่ยนสังคมเรา” ในฐานะเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ที่แพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน 5G แบกรับภารกิจ “อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่งและการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของหลายร้อยสายงานและหลายพันอุตสาหกรรม” ซึ่งจำเป็นต้องช่วยให้ผู้ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ สามารถเชื่อมต่อกันได้

ดังนั้น 5G ไม่เพียงแต่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ทุกชิ้นเข้ากับคลาวด์ได้เท่านั้น แต่ยังสามารถสร้าง "การเชื่อมต่อระยะใกล้" ระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ได้อีกด้วย

ดังนั้น ในมาตรฐาน 3GPP R16 จึงได้มีการนำคุณสมบัติใหม่นี้มาใช้ใน 5G LAN

หลักการและลักษณะเฉพาะของ 5G LAN

ในเครือข่าย 5G ผู้ดูแลระบบสามารถแก้ไขข้อมูลในฐานข้อมูลผู้ใช้ (องค์ประกอบเครือข่าย UDM) ลงนามในสัญญาบริการด้วยหมายเลข UE ที่ระบุ จากนั้นแบ่ง UE เหล่านั้นออกเป็นกลุ่มเครือข่ายเสมือน (VN) ที่เหมือนกันหรือแตกต่างกันได้

ฐานข้อมูลผู้ใช้จะให้ข้อมูลกลุ่มหมายเลขเทอร์มินัล (VN) และนโยบายการเข้าถึงแก่ส่วนประกอบเครือข่ายการจัดการ (SMF, AMF, PCF ฯลฯ) ของเครือข่ายหลัก 5G (5GC) ส่วนประกอบเครือข่ายการจัดการจะรวมข้อมูลและกฎนโยบายเหล่านี้เข้าด้วยกันในเครือข่าย LAN ต่างๆ นี่คือเครือข่าย LAN 5G

เครือข่าย LAN 5G รองรับการสื่อสารระดับเลเยอร์ 2 (ภายในส่วนเครือข่ายเดียวกัน สามารถเข้าถึงกันได้โดยตรง) รวมถึงการสื่อสารระดับเลเยอร์ 3 (ข้ามส่วนเครือข่าย โดยใช้การกำหนดเส้นทาง) เครือข่าย LAN 5G รองรับทั้งการส่งแบบยูนิแคสต์ มัลติแคสต์ และบรอดแคสต์ กล่าวโดยสรุป โหมดการเข้าถึงร่วมกันมีความยืดหยุ่นสูง และการสร้างเครือข่ายนั้นง่ายมาก

ในแง่ของขอบเขต เครือข่าย LAN 5G รองรับการสื่อสารระหว่าง UPF (องค์ประกอบเครือข่ายด้านสื่อของเครือข่ายหลัก 5G) เดียวกันและ UPF ที่แตกต่างกัน ซึ่งเทียบเท่ากับการทำลายข้อจำกัดด้านระยะทางทางกายภาพระหว่างเทอร์มินัล (แม้แต่ปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้ก็สามารถสื่อสารกันได้)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครือข่าย LAN 5G สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายข้อมูลที่มีอยู่ของผู้ใช้ เพื่อให้ใช้งานได้ทันทีและเข้าถึงข้อมูลร่วมกันได้

ตัวอย่างการใช้งานและข้อดีของ 5G LAN

5G LAN ช่วยให้สามารถจัดกลุ่มและเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ 5G ที่กำหนดไว้ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกอย่างมากในการสร้างเครือข่าย LAN ที่คล่องตัวยิ่งขึ้นสำหรับองค์กรต่างๆ ผู้อ่านหลายคนอาจสงสัยว่า เทคโนโลยี Wi-Fi ที่มีอยู่แล้วนั้นก็รองรับการเคลื่อนที่ได้ไม่ใช่หรือ? ทำไมจึงจำเป็นต้องมี 5G LAN?

ไม่ต้องกังวลไป เรามาต่อกันเถอะ

เครือข่ายท้องถิ่นที่เปิดใช้งานโดย 5G LAN สามารถช่วยให้องค์กร โรงเรียน หน่วยงานรัฐบาล และครอบครัว สื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ ในภูมิภาคได้ดียิ่งขึ้น แม้จะใช้ในเครือข่ายสำนักงาน แต่คุณค่าที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมการผลิตของนิคมอุตสาหกรรม และการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายพื้นฐานของสถานประกอบการผลิต เช่น โรงงานอุตสาหกรรม ท่าเรือ และเหมืองแร่พลังงาน

ขณะนี้เรากำลังส่งเสริมอินเทอร์เน็ตภาคอุตสาหกรรม เราเชื่อว่า 5G จะช่วยให้เกิดการเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลในภาคอุตสาหกรรมได้ เนื่องจาก 5G เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ยอดเยี่ยม มีแบนด์วิดท์สูงและเวลาหน่วงต่ำ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อปัจจัยการผลิตต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรมแบบไร้สายได้

ยกตัวอย่างเช่น การผลิตภาคอุตสาหกรรม ก่อนหน้านี้ เพื่อให้การทำงานอัตโนมัติมีประสิทธิภาพมากขึ้นและควบคุมอุปกรณ์ได้ดีขึ้น จึงมีการใช้เทคโนโลยี "บัสอุตสาหกรรม" ซึ่งมีหลายประเภทมากจนเรียกได้ว่า "กระจัดกระจายไปทั่ว"

ต่อมา เมื่อเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตและ IP ถือกำเนิดขึ้น อุตสาหกรรมก็ได้สร้างฉันทามติขึ้นมา โดยควบคู่ไปกับการพัฒนาของอีเธอร์เน็ต ทำให้เกิดเป็น “อีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรม” ในปัจจุบัน ไม่ว่าโปรโตคอลการเชื่อมต่อระหว่างอุตสาหกรรมของใครจะเป็นพื้นฐาน ก็ล้วนแต่ใช้พื้นฐานอีเธอร์เน็ตทั้งสิ้น

ต่อมา บริษัทอุตสาหกรรมพบว่าการเชื่อมต่อแบบใช้สายจำกัดความคล่องตัวมากเกินไป เพราะมักจะมี "สายถัก" อยู่ด้านหลังของอุปกรณ์ซึ่งขัดขวางการเคลื่อนไหวอย่างอิสระ

นอกจากนี้ การติดตั้งระบบเชื่อมต่อแบบใช้สายยังยุ่งยากกว่า ระยะเวลาก่อสร้างนาน และค่าใช้จ่ายสูง หากเกิดปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์หรือสายเคเบิล การเปลี่ยนทดแทนก็ล่าช้ามาก ดังนั้น อุตสาหกรรมจึงเริ่มคิดถึงการนำเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายมาใช้

ด้วยเหตุนี้ Wi-Fi, Bluetooth และเทคโนโลยีอื่นๆ จึงได้เข้ามามีบทบาทในภาคอุตสาหกรรม

ดังนั้น กลับมาที่คำถามเดิม ทำไมต้องใช้ 5G LAN ในเมื่อมี Wi-Fi อยู่แล้ว?

นี่คือเหตุผล:

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

ในแง่ของอัตราการส่งข้อมูลและความหน่วง 5G สามารถตอบสนองความต้องการของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (การควบคุมแขนกล), การตรวจสอบคุณภาพอัจฉริยะ (การจดจำภาพความเร็วสูง), AGV (ยานพาหนะขนส่งไร้คนขับ) และสถานการณ์อื่นๆ ได้ดีกว่า

ในแง่ของพื้นที่ครอบคลุม 5G มีพื้นที่ครอบคลุมมากกว่า Wi-Fi และสามารถครอบคลุมพื้นที่มหาวิทยาลัยได้ดีกว่า นอกจากนี้ ความสามารถในการสลับระหว่างเซลล์ของ 5G ยังดีกว่า Wi-Fi ซึ่งจะทำให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์การใช้งานเครือข่ายที่ดีกว่า

2. ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเครือข่าย Wi-Fi สูง

ในการสร้างเครือข่าย Wi-Fi ในสวนสาธารณะ องค์กรต่างๆ จำเป็นต้องเดินสายและซื้ออุปกรณ์เอง อุปกรณ์นั้นเสื่อมสภาพ เสียหาย และต้องเปลี่ยนใหม่ อีกทั้งยังต้องมีบุคลากรเฉพาะด้านมาดูแลรักษา นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ Wi-Fi จำนวนมาก และการตั้งค่าก็ยุ่งยาก

5G นั้นแตกต่างออกไป 5G ถูกสร้างและดูแลรักษาโดยผู้ให้บริการ และองค์กรต่างๆ ให้เช่าใช้งาน (Wi-Fi กับ 5G ก็เหมือนกับการสร้างห้องเองกับการใช้ระบบคลาวด์คอมพิวติ้งนั่นแหละ)

โดยรวมแล้ว 5G จะคุ้มค่ากว่าในด้านต้นทุน

3. เครือข่าย LAN 5G มีฟังก์ชันการทำงานที่ทรงพลังกว่าเดิม

การจัดกลุ่ม VN ของ LAN 5G ได้กล่าวถึงไปแล้วก่อนหน้านี้ นอกเหนือจากการแยกการสื่อสารแล้ว ฟังก์ชันที่สำคัญกว่าของการจัดกลุ่มคือการบรรลุความแตกต่างของ QoS (ระดับการบริการ) ของเครือข่ายต่างๆ

ตัวอย่างเช่น องค์กรหนึ่งๆ อาจมีเครือข่ายสำนักงาน เครือข่ายระบบไอที และเครือข่ายระบบปฏิบัติการ (OT)

OT ย่อมาจาก Operational Technology (เทคโนโลยีการปฏิบัติงาน) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อสภาพแวดล้อมและอุปกรณ์ทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องกลึง แขนหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ เครื่องมือวัด รถลำเลียงอัตโนมัติ (AGV) ระบบตรวจสอบ MES PLCS เป็นต้น

เครือข่ายแต่ละประเภทมีความต้องการด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน บางเครือข่ายต้องการความหน่วงต่ำ บางเครือข่ายต้องการแบนด์วิธสูง และบางเครือข่ายมีความต้องการน้อยกว่านั้น

เครือข่าย LAN 5G สามารถกำหนดประสิทธิภาพเครือข่ายที่แตกต่างกันได้โดยอิงตามกลุ่ม VN ที่แตกต่างกัน ในบางองค์กรเรียกว่า "ไมโครสไลซ์"

4. เครือข่าย LAN 5G จัดการได้ง่ายกว่าและมีความปลอดภัยมากกว่า

ดังที่กล่าวมาข้างต้น ข้อมูลการลงชื่อของผู้ใช้สามารถแก้ไขได้ในระบบ 5G UDM ของผู้ให้บริการ เพื่อจัดกลุ่มผู้ใช้เป็นกลุ่ม VN ดังนั้น เราจำเป็นต้องติดต่อฝ่ายบริการลูกค้าของผู้ให้บริการทุกครั้งที่ต้องการเปลี่ยนแปลงข้อมูลกลุ่มของอุปกรณ์ (เข้าร่วม ลบ เปลี่ยนแปลง) หรือไม่?

แน่นอนว่าไม่ใช่

ในเครือข่าย 5G ผู้ให้บริการสามารถเปิดสิทธิ์การแก้ไขให้กับผู้ดูแลระบบเครือข่ายขององค์กรผ่านการพัฒนาอินเทอร์เฟซ ซึ่งจะช่วยให้สามารถแก้ไขได้ด้วยตนเอง

แน่นอนว่าองค์กรต่างๆ สามารถกำหนดนโยบายเครือข่ายส่วนตัวของตนเองได้ตามความต้องการ

เมื่อสร้างการเชื่อมต่อข้อมูล องค์กรต่างๆ สามารถกำหนดกลไกการอนุญาตและการตรวจสอบสิทธิ์เพื่อจัดการกลุ่มเครือข่ายเสมือน (VN) ได้อย่างเข้มงวด ระบบรักษาความปลอดภัยนี้แข็งแกร่งและสะดวกกว่า Wi-Fi มาก

กรณีศึกษาเครือข่าย LAN 5G

เรามาดูประโยชน์ของ 5G LAN ผ่านตัวอย่างเครือข่ายเฉพาะเจาะจงกัน

ประการแรก สถานประกอบการผลิตที่มีโรงงานหรือสายการผลิต (หรือเครื่องกลึง) ของตนเอง จำเป็นต้องเชื่อมต่อ PLC และส่วนควบคุม PLC ผ่านทางเครือข่าย

แต่ละสายการผลิตมีอุปกรณ์จำนวนมาก ซึ่งแต่ละอุปกรณ์ก็ทำงานแยกอิสระ การติดตั้งโมดูล 5G ในทุกอุปกรณ์ในสายการผลิตนั้นเป็นสิ่งที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าในขั้นตอนนี้ค่าใช้จ่ายจะค่อนข้างสูง

จากนั้น การนำเกตเวย์อุตสาหกรรม 5G หรือ 5G CPE มาใช้ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนได้ เหมาะสำหรับใช้งานแบบมีสาย โดยเชื่อมต่อกับพอร์ตแบบมีสาย (พอร์ตอีเธอร์เน็ต หรือพอร์ต PLC) และเหมาะสำหรับใช้งานแบบไร้สาย โดยเชื่อมต่อกับ 5G หรือ Wi-Fi

หาก 5G ไม่รองรับ 5G LAN (ก่อน R16) ก็ยังสามารถเชื่อมต่อ PLC กับตัวควบคุม PLC ได้ อย่างไรก็ตาม เครือข่าย 5G ทั้งหมดเป็นโปรโตคอลเลเยอร์ 3 ที่อาศัยการกำหนดแอดเดรส IP และแอดเดรสปลายทางก็เป็นแอดเดรส IP เช่นกัน ซึ่งไม่รองรับการส่งต่อข้อมูลเลเยอร์ 2 เพื่อให้สามารถสื่อสารแบบครบวงจรได้ จึงต้องเพิ่ม AR (Access Router) ทั้งสองฝั่งเพื่อสร้างอุโมงค์ ห่อหุ้มโปรโตคอลเลเยอร์ 2 ระดับอุตสาหกรรมไว้ในอุโมงค์ และส่งไปยังปลายทางอีกด้านหนึ่ง

วิธีการนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มความซับซ้อน แต่ยังเพิ่มต้นทุนอีกด้วย (ต้นทุนการซื้อเราเตอร์ AR ต้นทุนแรงงานและเวลาในการกำหนดค่าเราเตอร์ AR) หากลองนึกถึงโรงงานที่มีสายการผลิตหลายพันสาย ต้นทุนก็จะสูงมาก

หลังจากมีการนำ 5G LAN มาใช้ เครือข่าย 5G รองรับการส่งข้อมูลโดยตรงของโปรโตคอลเลเยอร์ 2 ดังนั้นเราเตอร์ AR จึงไม่จำเป็นอีกต่อไป ในขณะเดียวกัน เครือข่าย 5G สามารถกำหนดเส้นทางให้กับอุปกรณ์ที่ไม่มีที่อยู่ IP ได้ และ UPF สามารถจดจำที่อยู่ MAC ของอุปกรณ์เหล่านั้นได้ เครือข่ายทั้งหมดจึงกลายเป็นเครือข่ายเลเยอร์เดียวที่เรียบง่าย ซึ่งสามารถสื่อสารกันได้ที่เลเยอร์ 2

ความสามารถในการเสียบปลั๊กและใช้งานได้ทันทีของ 5G LAN สามารถผสานรวมเข้ากับเครือข่ายที่มีอยู่ของลูกค้าได้อย่างสมบูรณ์แบบ ลดผลกระทบต่อเครือข่ายเดิมของลูกค้า และประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากโดยไม่ต้องทำการปรับปรุงและอัปเกรดที่ยุ่งยาก

จากมุมมองระดับมหภาค 5G LAN คือการทำงานร่วมกันระหว่างเทคโนโลยี 5G และอีเธอร์เน็ต ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยี TSN (เครือข่ายที่ไวต่อเวลา) บนพื้นฐานของเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตนั้นไม่อาจแยกออกจากการสนับสนุนของ 5G LAN ได้

เป็นที่น่ากล่าวถึงว่า เครือข่าย 5G LAN นอกจากจะเป็นประโยชน์ต่อการสร้างเครือข่ายภายในของนิคมอุตสาหกรรมแล้ว ยังสามารถใช้เป็นส่วนเสริมให้กับเครือข่ายสายเคเบิลแบบดั้งเดิมขององค์กร เพื่อเชื่อมต่อสาขาในสถานที่ต่างๆ ได้อีกด้วย

โมดูลสำหรับ LAN 5G

อย่างที่คุณเห็น 5G LAN เป็นเทคโนโลยีนวัตกรรมที่สำคัญสำหรับ 5G ในอุตสาหกรรมเฉพาะทาง สามารถสร้างเครือข่ายการสื่อสารส่วนตัว 5G ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น เพื่อช่วยให้ลูกค้าเร่งการเปลี่ยนแปลงและการยกระดับสู่ดิจิทัลได้เร็วขึ้น

เพื่อให้การใช้งาน 5G LAN มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น นอกจากการอัปเกรดฝั่งเครือข่ายแล้ว ยังจำเป็นต้องมีการรองรับโมดูล 5G ด้วย

ในกระบวนการนำเทคโนโลยี 5G LAN เข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ Unigroup Zhangrui ได้เปิดตัวแพลตฟอร์มชิปเบสแบนด์ 5G R16 Ready รุ่นแรกของอุตสาหกรรม นั่นคือ V516

บนพื้นฐานของแพลตฟอร์มนี้ Quectel ผู้ผลิตโมดูลชั้นนำในประเทศจีน ได้พัฒนาโมดูล 5G จำนวนมากที่รองรับเทคโนโลยี 5G LAN ได้สำเร็จ และได้นำออกจำหน่ายแล้ว รวมถึงโมดูล RG500U, RG200U, RM500U และโมดูลแพ็คเกจ LGA, M.2, Mini PCIe อื่นๆ