5G LAN คืออะไร?

ผู้แต่ง : ยูลิงค์ มีเดีย

ทุกคนควรคุ้นเคยกับ 5G ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของ 4G และเทคโนโลยีการสื่อสารผ่านมือถือล่าสุดของเรา

สำหรับ LAN คุณควรจะคุ้นเคยกับมันมากกว่านี้ ชื่อเต็มของมันคือเครือข่ายพื้นที่ท้องถิ่น หรือ LAN เครือข่ายภายในบ้านของเรา รวมถึงเครือข่ายในสำนักงานขององค์กร ก็คือ LAN นั่นเอง ส่วน Wi-Fi แบบไร้สายก็คือ LAN แบบไร้สาย (WLAN)

แล้วทำไมผมถึงบอกว่า 5G LAN น่าสนใจ?

5G เป็นเครือข่ายเซลลูลาร์แบบกว้าง ในขณะที่ LAN เป็นเครือข่ายข้อมูลพื้นที่เล็ก เทคโนโลยีทั้งสองดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง 5G และ LAN เป็นสองคำที่ทุกคนรู้จักแยกกัน แต่เมื่อนำมารวมกันก็อาจจะสับสนเล็กน้อยใช่ไหม

5G LAN มันคืออะไรกันแน่?

ในความเป็นจริง 5G LAN หากจะพูดให้เข้าใจง่ายๆ ก็คือ การใช้เทคโนโลยี 5G เพื่อ “จัดกลุ่ม” และ “สร้าง” เทอร์มินัลเพื่อสร้างเครือข่าย LAN

ทุกคนมีโทรศัพท์ 5G เมื่อคุณใช้โทรศัพท์ 5G คุณเคยสังเกตหรือไม่ว่าโทรศัพท์ของคุณไม่สามารถค้นหาเพื่อนของคุณได้แม้ว่าพวกเขาจะอยู่ใกล้กัน (แม้แต่แบบเห็นหน้ากัน) คุณสามารถสื่อสารกันเองได้เนื่องจากข้อมูลจะไหลผ่านไปยังเซิร์ฟเวอร์ของผู้ให้บริการหรือผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของคุณ

สำหรับสถานีฐาน เทอร์มินัลมือถือทั้งหมดจะ "แยก" จากกัน สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาความปลอดภัย โทรศัพท์ใช้ช่องทางของตัวเอง ไม่รบกวนกัน

ในทางกลับกัน LAN จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ปลายทาง (โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ ฯลฯ) ในพื้นที่เข้าด้วยกันเพื่อรวมเป็น "กลุ่ม" ซึ่งไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการส่งข้อมูลระหว่างกันเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดทางออกของเอ็กซ์ทราเน็ตอีกด้วย

ใน LAN เทอร์มินัลสามารถค้นหาซึ่งกันและกันตามที่อยู่ MAC ของเทอร์มินัลและค้นหาซึ่งกันและกัน (การสื่อสารเลเยอร์ 2) หากต้องการเข้าถึงเครือข่ายภายนอก ให้ตั้งค่าเราเตอร์ผ่านตำแหน่ง IP ก็สามารถกำหนดเส้นทางเข้าและออกได้ (การสื่อสารเลเยอร์ 3)

อย่างที่เราทราบกันดีว่า “4G จะเปลี่ยนชีวิตของเรา และ 5G จะเปลี่ยนสังคมของเรา” เนื่องจาก 5G เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ที่เป็นกระแสหลักที่สุดในปัจจุบัน จึงมีหน้าที่หลักคือ “อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่งและการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของสายโทรศัพท์หลายร้อยสายและอุตสาหกรรมหลายพันแห่ง” ซึ่งจำเป็นต้องช่วยให้ผู้ใช้ในอุตสาหกรรมแนวตั้งสามารถเชื่อมต่อกันได้

ดังนั้น 5G ไม่เพียงแต่จะเชื่อมต่อทุกเทอร์มินัลกับคลาวด์เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิด “การเชื่อมต่อในบริเวณใกล้เคียง” ระหว่างเทอร์มินัลได้อีกด้วย

ดังนั้นในมาตรฐาน 3GPP R16 5G LAN จึงได้แนะนำฟีเจอร์ใหม่นี้

หลักการและคุณลักษณะของ 5G LAN

ในเครือข่าย 5G ผู้ดูแลระบบสามารถแก้ไขข้อมูลในฐานข้อมูลผู้ใช้ (องค์ประกอบเครือข่าย UDM) ลงนามในสัญญาการบริการด้วยหมายเลข UE ที่ระบุ จากนั้นแบ่งข้อมูลออกเป็นกลุ่มเครือข่ายเสมือน (VN) เดียวกันหรือต่างกันได้

ฐานข้อมูลผู้ใช้ให้ข้อมูลกลุ่ม VN ของหมายเลขเทอร์มินัลและนโยบายการเข้าถึงองค์ประกอบเครือข่ายการจัดการ (SMF, AMF, PCF เป็นต้น) ของเครือข่ายหลัก 5G (5GC) NE การจัดการจะรวมข้อมูลและกฎนโยบายเหล่านี้ไว้ใน LAN ที่แตกต่างกัน นี่คือ LAN 5G

LAN 5G รองรับการสื่อสารแบบ Layer 2 (เซกเมนต์เครือข่ายเดียวกัน เข้าถึงกันโดยตรง) เช่นเดียวกับการสื่อสารแบบ Layer 3 (ข้ามเซกเมนต์เครือข่ายด้วยความช่วยเหลือของการกำหนดเส้นทาง) LAN 5G รองรับทั้งแบบยูนิคาสต์ มัลติคาสต์ และบรอดคาสต์ กล่าวโดยสรุป โหมดการเข้าถึงร่วมกันนั้นมีความยืดหยุ่นมาก และเครือข่ายก็เรียบง่ายมาก

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

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครือข่าย 5G LAN สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายข้อมูลที่มีอยู่ของผู้ใช้เพื่อการเสียบและเล่นและการเข้าถึงร่วมกัน

สถานการณ์การใช้งานและข้อดีของ 5G LAN

5G LAN ช่วยให้สามารถจัดกลุ่มและเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินัล 5G ที่กำหนดได้ ทำให้การสร้างเครือข่าย LAN เคลื่อนที่สำหรับองค์กรต่างๆ ง่ายขึ้นมาก ผู้อ่านหลายคนคงสงสัยว่าเทคโนโลยี Wi-Fi ที่มีอยู่ในปัจจุบันทำให้การเคลื่อนที่เป็นไปได้แล้วใช่หรือไม่ ทำไมถึงต้องใช้ 5G LAN

อย่ากังวล ไปต่อกันเลย

เครือข่ายท้องถิ่นที่รองรับโดย 5G LAN ช่วยให้บริษัท โรงเรียน รัฐบาล และครอบครัวสามารถสื่อสารกับเทอร์มินัลในภูมิภาคต่างๆ ได้ดีขึ้น 5G LAN สามารถใช้งานได้ในเครือข่ายสำนักงาน แต่คุณค่าที่มากกว่าอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมการผลิตของสวนสาธารณะและการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายพื้นฐานของบริษัทการผลิต เช่น การผลิตในอุตสาหกรรม ท่าเรือ และเหมืองแร่พลังงาน

ขณะนี้เรากำลังส่งเสริมอินเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม เราเชื่อว่า 5G จะช่วยส่งเสริมให้เกิดการสร้างระบบดิจิทัลในฉากอุตสาหกรรมได้ เนื่องจาก 5G เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ยอดเยี่ยมซึ่งมีแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่และความล่าช้าต่ำ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อปัจจัยการผลิตต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรมได้แบบไร้สาย

ยกตัวอย่างเช่น การผลิตในภาคอุตสาหกรรม ก่อนหน้านี้ เพื่อที่จะให้ระบบอัตโนมัติดีขึ้น เพื่อควบคุมอุปกรณ์ได้นั้น จะต้องใช้เทคโนโลยี "บัสอุตสาหกรรม" ซึ่งมีอยู่หลายประเภท ซึ่งสามารถเรียกได้ว่า "ครอบคลุมทุกพื้นที่"

ต่อมา เมื่อเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตและไอพีเกิดขึ้น อุตสาหกรรมต่างๆ ก็เริ่มเห็นพ้องต้องกันว่าพร้อมกับวิวัฒนาการของอีเทอร์เน็ต ก็เกิด "อีเทอร์เน็ตเชิงอุตสาหกรรม" ขึ้น ปัจจุบัน ไม่ว่าโปรโตคอลการเชื่อมต่อเชิงอุตสาหกรรมจะเป็นแบบใด ก็ใช้พื้นฐานอีเทอร์เน็ตเป็นหลัก

ต่อมา บริษัทอุตสาหกรรมต่างๆ พบว่าการเชื่อมต่อแบบมีสายจำกัดการเคลื่อนไหวมากเกินไป โดยมักจะมี "สายถัก" อยู่ที่ด้านหลังของอุปกรณ์ ซึ่งทำให้เคลื่อนไหวได้ไม่คล่องตัว

นอกจากนี้ การเชื่อมต่อแบบมีสายยังยุ่งยากกว่ามาก ระยะเวลาก่อสร้างยาวนาน ต้นทุนสูง หากมีปัญหาเกิดขึ้นกับอุปกรณ์หรือสายเคเบิล การเปลี่ยนใหม่ก็จะช้ามาก ดังนั้น อุตสาหกรรมจึงเริ่มคิดที่จะนำเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายมาใช้

ส่งผลให้ Wi-Fi, Bluetooth และเทคโนโลยีอื่นๆ ได้เข้ามาสู่ภาคอุตสาหกรรม

ดังนั้นกลับมาที่คำถามก่อนหน้า ทำไมต้องเป็น 5G LAN เมื่อมี Wi-Fi อยู่แล้ว?

เหตุผลก็เป็นแบบนี้:

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

ในด้านอัตราการส่งข้อมูลและความล่าช้า 5G สามารถตอบสนองความต้องการของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (การควบคุมหุ่นยนต์) การตรวจสอบคุณภาพอัจฉริยะ (การจดจำภาพความเร็วสูง) AGV (ยานพาหนะขนส่งไร้คนขับ) และสถานการณ์อื่นๆ ได้ดีขึ้น

ในด้านของการครอบคลุม 5G มีพื้นที่การครอบคลุมที่กว้างกว่า Wi-Fi และสามารถครอบคลุมพื้นที่ภายในมหาวิทยาลัยได้ดีกว่า นอกจากนี้ ความสามารถในการสลับระหว่างเซลล์ของ 5G ยังแข็งแกร่งกว่า Wi-Fi อีกด้วย ซึ่งจะมอบประสบการณ์เครือข่ายที่ดีกว่าให้กับผู้ใช้

2. ต้นทุนการดูแลรักษาเครือข่าย Wi-Fi สูง

ในการสร้างเครือข่าย Wi-Fi ในสวนสาธารณะ องค์กรต่างๆ จำเป็นต้องเดินสายและซื้ออุปกรณ์ของตนเอง อุปกรณ์ต่างๆ มักเสื่อมค่า เสียหาย และต้องเปลี่ยนใหม่ แต่บุคลากรพิเศษก็ดูแลรักษาให้ด้วย มีอุปกรณ์ Wi-Fi มากมาย และการกำหนดค่าก็เป็นเรื่องยุ่งยาก

5G แตกต่างกันออกไป โดยผู้ให้บริการจะสร้างและดูแลระบบเอง และให้เช่าโดยองค์กรต่างๆ (Wi-Fi เทียบกับ 5G ก็เหมือนกับการสร้างห้องของตัวเองเทียบกับระบบคลาวด์คอมพิวติ้ง)

เมื่อนำมารวมกันแล้ว 5G จะมีความคุ้มทุนมากขึ้น

3. 5G LAN มีฟังก์ชั่นที่ทรงพลังมากขึ้น

การแบ่งกลุ่ม VN ของ 5G LAN ได้ถูกกล่าวถึงก่อนหน้านี้แล้ว นอกเหนือจากการแยกการสื่อสารแล้ว ฟังก์ชันที่สำคัญกว่าของการแบ่งกลุ่มคือการบรรลุถึงการแยกความแตกต่างระหว่าง QoS (ระดับบริการ) ของเครือข่ายต่างๆ

ตัวอย่างเช่น องค์กรมีเครือข่ายสำนักงาน เครือข่ายระบบไอที และเครือข่าย OT

OT ย่อมาจาก Operational Technology เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อสภาพแวดล้อมและอุปกรณ์ในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องกลึง แขนหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ เครื่องมือวัด AGV ระบบตรวจสอบ MES PLC เป็นต้น

เครือข่ายต่างๆ มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน บางเครือข่ายต้องการความหน่วงต่ำ บางเครือข่ายต้องการแบนด์วิดท์สูง และบางเครือข่ายมีข้อกำหนดน้อยกว่า

LAN 5G สามารถกำหนดประสิทธิภาพเครือข่ายที่แตกต่างกันได้ตามกลุ่ม VN ที่แตกต่างกัน ในบางองค์กรเรียกว่า "ไมโครสไลซ์"

4. 5G LAN จัดการได้ง่ายกว่าและปลอดภัยยิ่งขึ้น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ข้อมูลการลงนามของผู้ใช้สามารถแก้ไขได้ในเครือข่าย 5G UDM ของผู้ให้บริการ เพื่อจัดกลุ่มผู้ใช้เป็นกลุ่ม VN ดังนั้น เราต้องติดต่อฝ่ายบริการลูกค้าของผู้ให้บริการทุกครั้งที่ต้องเปลี่ยนแปลงข้อมูลกลุ่มของเทอร์มินัล (เข้าร่วม ลบ เปลี่ยนแปลง) หรือไม่

แน่นอนว่าไม่

ในเครือข่าย 5G ผู้ให้บริการสามารถเปิดสิทธิ์ในการปรับเปลี่ยนให้กับผู้ดูแลระบบเครือข่ายองค์กรได้ผ่านการพัฒนาอินเทอร์เฟซ ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยตนเอง

แน่นอนว่าองค์กรต่างๆ ยังสามารถกำหนดนโยบายเครือข่ายส่วนตัวของตนเองตามความต้องการได้อีกด้วย

เมื่อสร้างการเชื่อมต่อข้อมูล องค์กรสามารถกำหนดกลไกการอนุญาตและการยืนยันตัวตนเพื่อจัดการกลุ่ม VN อย่างเคร่งครัดได้ การรักษาความปลอดภัยนี้แข็งแกร่งและสะดวกกว่า Wi-Fi มาก

กรณีศึกษาของ 5G LAN

มาดูประโยชน์ของ 5G LAN จากตัวอย่างเครือข่ายแบบเจาะจงกัน

ประการแรก บริษัทการผลิตต้องมีโรงงาน สายการผลิต (หรือเครื่องกลึง) ของตัวเอง จำเป็นต้องเชื่อมต่อ PLC และส่วนควบคุม PLC เข้าด้วยกันผ่านเครือข่าย

สายการประกอบแต่ละสายมีอุปกรณ์จำนวนมากซึ่งแยกอิสระจากกัน การติดตั้งโมดูล 5G บนอุปกรณ์ทุกเครื่องในสายการประกอบถือเป็นเรื่องที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าในระยะนี้จะมีต้นทุนค่อนข้างสูง

การนำเกตเวย์อุตสาหกรรม 5G หรือ 5G CPE มาใช้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนได้ เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อแบบมีสายกับพอร์ตแบบมีสาย (พอร์ตอีเทอร์เน็ตหรือพอร์ต PLC) เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อแบบไร้สายกับ 5G หรือ Wi-Fi

หาก 5G ไม่รองรับ 5G LAN (ก่อน R16) ก็สามารถเชื่อมต่อระหว่าง PLC และตัวควบคุม PLC ได้เช่นเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เครือข่าย 5G ทั้งหมดเป็นโปรโตคอลเลเยอร์ 3 ที่ต้องอาศัยการกำหนดที่อยู่ IP และที่อยู่ปลายทางก็เป็นที่อยู่ IP เช่นกัน ซึ่งไม่รองรับการส่งต่อข้อมูลเลเยอร์ 2 เพื่อให้สามารถสื่อสารแบบ end-to-end ได้ จำเป็นต้องเพิ่ม AR (Access Router) ทั้งสองด้านเพื่อสร้างอุโมงค์ ห่อหุ้มโปรโตคอลอุตสาหกรรมเลเยอร์ 2 ในอุโมงค์ และนำไปยังปลายทาง

วิธีนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มความซับซ้อน แต่ยังเพิ่มต้นทุน (ต้นทุนการซื้อเราเตอร์ AR ต้นทุนค่าแรงงานในการกำหนดค่าเราเตอร์ AR และต้นทุนเวลา) หากคุณลองนึกถึงเวิร์กช็อปที่มีสายการผลิตหลายพันสาย ต้นทุนจะสูงมาก

หลังจากมีการนำ 5G LAN มาใช้ เครือข่าย 5G ก็รองรับการส่งสัญญาณโดยตรงของโปรโตคอลเลเยอร์ 2 ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เราเตอร์ AR อีกต่อไป ในขณะเดียวกัน เครือข่าย 5G ยังสามารถจัดเตรียมเส้นทางสำหรับเทอร์มินัลที่ไม่มีที่อยู่ IP และ UPF ก็สามารถจดจำที่อยู่ MAC ของเทอร์มินัลได้ เครือข่ายทั้งหมดจะกลายเป็นเครือข่ายเลเยอร์เดียวที่เรียบง่าย ซึ่งสามารถสื่อสารกันเองได้ในเลเยอร์ 2

ความสามารถแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ของ 5G LAN สามารถผสานรวมกับเครือข่ายที่มีอยู่ของลูกค้าได้อย่างสมบูรณ์แบบ ลดผลกระทบต่อเครือข่ายที่มีอยู่ของลูกค้า และประหยัดต้นทุนได้จำนวนมากโดยไม่ต้องปรับปรุงและอัปเกรดที่ยุ่งยาก

จากมุมมองในระดับมหภาค 5G LAN คือความร่วมมือระหว่างเทคโนโลยี 5G และอีเทอร์เน็ต ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยี TSN (เครือข่ายที่ไวต่อเวลา) ที่ใช้เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตไม่สามารถแยกออกจากความช่วยเหลือของ 5G LAN ได้

ทั้งนี้ 5G LAN นอกจากจะเอื้อต่อการสร้างเครือข่ายภายในนิคมอุตสาหกรรมแล้ว ยังสามารถใช้เป็นส่วนเสริมให้กับเครือข่ายสายเฉพาะแบบดั้งเดิมขององค์กรเพื่อเชื่อมต่อสาขาต่างๆ ในสถานที่ต่างๆ ได้อีกด้วย

โมดูลสำหรับ 5G LAN

ดังที่เห็น 5G LAN เป็นเทคโนโลยีนวัตกรรมที่สำคัญสำหรับ 5G ในอุตสาหกรรมแนวตั้ง โดยสามารถสร้างการสื่อสารเครือข่ายส่วนตัว 5G ที่แข็งแกร่งขึ้นเพื่อช่วยให้ลูกค้าเร่งการเปลี่ยนแปลงและอัปเกรดระบบดิจิทัลได้

เพื่อให้ใช้งาน 5G LAN ได้ดีขึ้น นอกเหนือจากการอัปเกรดด้านเครือข่ายแล้ว ยังต้องรองรับโมดูล 5G อีกด้วย

ในกระบวนการเปิดตัวเทคโนโลยี 5G LAN เชิงพาณิชย์ Unigroup Zhangrui ได้เปิดตัวแพลตฟอร์มชิปเบสแบนด์ 5G R16 Ready รายแรกของอุตสาหกรรม — V516

Quectel ซึ่งเป็นผู้ผลิตโมดูลชั้นนำในจีน พัฒนาโมดูล 5G ที่รองรับเทคโนโลยี 5G LAN ได้สำเร็จหลายรายการโดยใช้แพลตฟอร์มนี้ และได้นำออกจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว ได้แก่ RG500U, RG200U, RM500U และโมดูลแพ็คเกจ LGA, M.2, Mini PCIe อื่นๆ