Mạng LAN 5G là gì?

Tác giả: Ulink Media

Mọi người chắc hẳn đã quen thuộc với 5G, đây là sự phát triển của 4G và công nghệ truyền thông di động mới nhất của chúng tôi.

Đối với mạng LAN, bạn nên làm quen với nó hơn. Tên đầy đủ của nó là mạng cục bộ hoặc LAN. Mạng gia đình của chúng tôi cũng như mạng trong văn phòng công ty về cơ bản là mạng LAN. Với Wi-Fi không dây, đó là mạng LAN không dây (WLAN).

Vậy tại sao tôi lại nói mạng LAN 5G thú vị?

5G là mạng di động rộng, trong khi LAN là mạng dữ liệu diện rộng. Hai công nghệ dường như không liên quan.

Nói cách khác, 5G và LAN là hai từ mà mọi người đều biết riêng. Nhưng ở cùng nhau thì có chút khó hiểu. Phải không?

Mạng LAN 5G, chính xác nó là gì?

Trên thực tế, mạng LAN 5G, nói một cách đơn giản, là sử dụng công nghệ 5G để “nhóm” và “xây dựng” các thiết bị đầu cuối để tạo thành mạng LAN.

Mọi người đều có điện thoại 5G. Khi sử dụng điện thoại 5G, bạn có nhận thấy rằng điện thoại của mình không thể tìm kiếm bạn bè ngay cả khi họ ở rất gần (thậm chí là mặt đối mặt) không? Bạn có thể liên lạc với nhau vì dữ liệu sẽ truyền khắp nơi đến máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ Internet hoặc nhà cung cấp dịch vụ Internet của bạn.

Đối với các trạm cơ sở, tất cả các thiết bị đầu cuối di động đều được “cách ly” với nhau. Điều này dựa trên những cân nhắc về bảo mật, các điện thoại sử dụng các kênh riêng, không gây nhiễu lẫn nhau.

Mặt khác, mạng LAN kết nối các thiết bị đầu cuối (điện thoại di động, máy tính, v.v.) trong một khu vực với nhau để tạo thành một “nhóm”. Điều này không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền dữ liệu giữa nhau mà còn tiết kiệm lối ra extranet.

Trong mạng LAN, các thiết bị đầu cuối có thể định vị lẫn nhau dựa trên địa chỉ MAC của chúng và tìm thấy nhau (Giao tiếp lớp 2). Để truy cập mạng bên ngoài, hãy thiết lập bộ định tuyến, thông qua vị trí IP, cũng có thể đạt được định tuyến vào và ra (Giao tiếp lớp 3).

Như chúng ta đều biết, “4G sẽ thay đổi cuộc sống của chúng ta và 5G sẽ thay đổi xã hội của chúng ta”. Là công nghệ truyền thông di động phổ biến nhất hiện nay, 5G gánh vác sứ mệnh “Internet của mọi thứ và chuyển đổi kỹ thuật số của hàng trăm ngành và hàng nghìn ngành”, cần giúp người dùng trong các ngành dọc được kết nối.

Do đó, 5G không chỉ có thể kết nối mọi thiết bị đầu cuối với đám mây mà còn hiện thực hóa “kết nối lân cận” giữa các thiết bị đầu cuối.

Do đó, trong tiêu chuẩn 3GPP R16, mạng LAN 5G đã giới thiệu tính năng mới này.

Nguyên tắc và đặc điểm của mạng LAN 5G

Trong Mạng 5G, quản trị viên có thể sửa đổi dữ liệu trong cơ sở dữ liệu người dùng (các thành phần mạng UDM), ký hợp đồng dịch vụ với số UE được chỉ định, sau đó chia chúng thành các nhóm Mạng ảo giống nhau hoặc khác nhau (VN).

Cơ sở dữ liệu người dùng cung cấp thông tin về số thiết bị đầu cuối của nhóm VN và các chính sách truy cập vào các thành phần mạng quản lý (SMF, AMF, PCF, v.v.) của mạng lõi 5G (5GC). NE quản lý kết hợp các thông tin và quy tắc chính sách này vào các Lan khác nhau. Đây là mạng LAN 5G.

Mạng LAN 5G hỗ trợ liên lạc Lớp 2 (cùng phân đoạn mạng, truy cập trực tiếp với nhau) cũng như liên lạc Lớp 3 (trên các phân đoạn mạng, với sự trợ giúp của định tuyến). Mạng LAN 5G hỗ trợ unicast cũng như multicast và Broadcast. Nói tóm lại, chế độ truy cập lẫn nhau rất linh hoạt và kết nối mạng rất đơn giản.

Về phạm vi, mạng LAN 5G hỗ trợ liên lạc giữa cùng một UPF (thành phần mạng phía phương tiện của mạng lõi 5G) và các UPF khác nhau. Điều này tương đương với việc phá vỡ giới hạn khoảng cách vật lý giữa các nhà ga (ngay cả Bắc Kinh và Thượng Hải cũng có thể liên lạc).

Đặc biệt, mạng LAN 5G có thể kết nối với mạng dữ liệu hiện có của người dùng để cắm và chạy và truy cập lẫn nhau.

Kịch bản ứng dụng và ưu điểm của mạng LAN 5G

Mạng LAN 5G cho phép nhóm và kết nối giữa các thiết bị đầu cuối 5G được chỉ định, tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho việc xây dựng mạng LAN di động hơn cho doanh nghiệp. Nhiều độc giả chắc chắn sẽ hỏi, chẳng phải công nghệ Wi-Fi hiện tại đã có thể di chuyển được rồi sao? Tại sao cần mạng LAN 5G?

Đừng lo lắng, chúng ta hãy tiếp tục.

Mạng cục bộ được hỗ trợ bởi mạng LAN 5G có thể giúp các doanh nghiệp, trường học, chính phủ và gia đình liên lạc tốt hơn với các thiết bị đầu cuối trong khu vực. Nó có thể được sử dụng trong mạng văn phòng, nhưng giá trị lớn hơn của nó nằm ở việc chuyển đổi môi trường sản xuất của khu công nghiệp và chuyển đổi mạng cơ bản của các doanh nghiệp sản xuất như sản xuất công nghiệp, bến cảng và mỏ năng lượng.

Chúng tôi hiện đang quảng bá Internet công nghiệp. Chúng tôi tin rằng 5G có thể cho phép số hóa các bối cảnh công nghiệp vì 5G là công nghệ truyền thông không dây tuyệt vời với băng thông lớn và độ trễ thấp, có thể hiện thực hóa kết nối không dây của nhiều yếu tố sản xuất khác nhau trong bối cảnh công nghiệp.

Lấy sản xuất công nghiệp làm ví dụ. Trước đây, để tự động hóa tốt hơn, đạt được khả năng kiểm soát thiết bị, người ta sử dụng công nghệ “xe buýt công nghiệp”. Có rất nhiều loại công nghệ này, có thể được mô tả là “khắp nơi”.

Sau này, với sự xuất hiện của công nghệ Ethernet và IP, ngành công nghiệp đã hình thành sự đồng thuận, cùng với sự phát triển của Ethernet, có “Ethernet công nghiệp”. Ngày nay, bất kể giao thức kết nối công nghiệp của ai, về cơ bản đều dựa trên Ethernet.

Sau đó, các công ty công nghiệp phát hiện ra rằng kết nối có dây hạn chế khả năng di chuyển quá nhiều - luôn có một “dây bện” ở phía sau thiết bị ngăn cản việc di chuyển tự do.

Hơn nữa, chế độ triển khai kết nối có dây rắc rối hơn, thời gian thi công kéo dài, chi phí cao. Nếu thiết bị hoặc cáp có vấn đề thì việc thay thế cũng rất chậm. Vì vậy, ngành công nghiệp bắt đầu nghĩ đến việc giới thiệu công nghệ truyền thông không dây.

Kết quả là Wi-Fi, Bluetooth và các công nghệ khác đã bước vào lĩnh vực công nghiệp.

Vì vậy, quay lại câu hỏi trước, tại sao lại có mạng LAN 5G khi có Wi-Fi?

Đây là lý do:

1. Hiệu suất của mạng Wi-Fi (đặc biệt là Wi-Fi 4 và Wi-Fi 5) không tốt bằng 5G.

Về tốc độ truyền và độ trễ, 5G có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu của robot công nghiệp (điều khiển bằng tay máy), kiểm tra chất lượng thông minh (nhận dạng hình ảnh tốc độ cao), AGV (phương tiện hậu cần không người lái) và các tình huống khác.

Về phạm vi phủ sóng, 5G có vùng phủ sóng lớn hơn Wi-Fi và có thể bao phủ khuôn viên trường tốt hơn. Khả năng chuyển đổi giữa các cell của 5G cũng mạnh hơn Wi-Fi, điều này sẽ mang đến cho người dùng trải nghiệm mạng tốt hơn.

2. Chi phí bảo trì mạng Wi-Fi cao.

Để xây dựng mạng Wi-Fi trong công viên, doanh nghiệp cần đi dây và mua thiết bị của riêng mình. Thiết bị bị khấu hao, hư hỏng và thay thế nhưng cũng được bảo trì bởi nhân viên đặc biệt. Có rất nhiều thiết bị Wi-Fi và việc cấu hình là một vấn đề rắc rối.

5G thì khác. Nó được xây dựng và bảo trì bởi các nhà khai thác và được các doanh nghiệp thuê (Wi-Fi so với 5G giống như xây phòng riêng của bạn so với điện toán đám mây).

Kết hợp lại với nhau, 5G sẽ tiết kiệm chi phí hơn.

3. Mạng LAN 5G có nhiều chức năng mạnh mẽ hơn.

Nhóm VN của mạng LAN 5G đã được đề cập trước đó. Ngoài việc cách ly giao tiếp, một chức năng quan trọng hơn của việc nhóm là đạt được sự khác biệt về QoS (cấp độ dịch vụ) của các mạng khác nhau.

Ví dụ: một doanh nghiệp có mạng văn phòng, mạng hệ thống CNTT và mạng OT.

OT là viết tắt của Công nghệ vận hành. Đó là mạng kết nối môi trường công nghiệp và thiết bị, chẳng hạn như máy tiện, cánh tay robot, cảm biến, thiết bị đo đạc, AGV, hệ thống giám sát, MES, PLCS, v.v.

Các mạng khác nhau có yêu cầu hiệu suất khác nhau. Một số yêu cầu độ trễ thấp, một số yêu cầu băng thông cao và một số yêu cầu ít hơn.

Mạng LAN 5G có thể xác định hiệu suất mạng khác nhau dựa trên các nhóm VN khác nhau. Một số doanh nghiệp gọi nó là “lát vi mô”.

4. Mạng LAN 5G dễ quản lý hơn và an toàn hơn.

Như đã đề cập ở trên, dữ liệu ký tên người dùng có thể được sửa đổi trong mạng 5G UDM của các nhà mạng để nhóm người dùng thành các nhóm VN. Vậy mỗi lần cần thay đổi thông tin nhóm của một thiết bị đầu cuối (tham gia, xóa, thay đổi) chúng ta có phải đến bộ phận chăm sóc khách hàng của nhà mạng không?

Tất nhiên là không.

Trong mạng 5G, các nhà khai thác có thể mở quyền sửa đổi cho quản trị viên mạng doanh nghiệp thông qua việc phát triển giao diện, cho phép tự sửa đổi.

Tất nhiên, doanh nghiệp cũng có thể thiết lập chính sách mạng riêng theo nhu cầu riêng của mình.

Khi thiết lập kết nối dữ liệu, doanh nghiệp có thể thiết lập cơ chế ủy quyền, xác thực để quản lý chặt chẽ các nhóm VN. Bảo mật này mạnh hơn và tiện lợi hơn nhiều so với Wi-Fi.

Một nghiên cứu điển hình về mạng LAN 5G

Chúng ta hãy xem những lợi ích của mạng LAN 5G thông qua một ví dụ về mạng cụ thể.

Trước hết, một doanh nghiệp sản xuất, có xưởng, dây chuyền sản xuất (hoặc máy tiện) riêng, cần kết nối PLC và đầu cuối điều khiển PLC qua mạng.

Mỗi dây chuyền lắp ráp có rất nhiều thiết bị, cũng độc lập. Lý tưởng nhất là cài đặt các mô-đun 5G trên mọi thiết bị trong dây chuyền lắp ráp. Tuy nhiên, có vẻ như nó sẽ hơi đắt ở giai đoạn này.

Sau đó, việc giới thiệu cổng công nghiệp 5G, hay 5G CPE, có thể cải thiện hiệu suất chi phí. Thích hợp cho cổng có dây, kết nối với cổng có dây (cổng Ethernet hoặc cổng PLC). Thích hợp cho mạng không dây, kết nối với 5G hoặc Wi-Fi.

Nếu 5G không hỗ trợ 5G LAN (trước R16), cũng có thể nhận ra kết nối giữa PLC và bộ điều khiển PLC. Tuy nhiên, toàn bộ mạng 5G là giao thức Lớp 3 dựa trên địa chỉ IP và địa chỉ đầu cuối cũng là địa chỉ IP, không hỗ trợ chuyển tiếp dữ liệu Lớp 2. Để thực hiện giao tiếp đầu cuối, phải thêm AR (Bộ định tuyến truy cập) ở cả hai bên để thiết lập đường hầm, đóng gói giao thức Lớp 2 công nghiệp trong đường hầm và đưa nó đến đầu cuối ngang hàng.

Phương pháp này không chỉ làm tăng độ phức tạp mà còn làm tăng chi phí (chi phí mua bộ định tuyến AR, nhân lực cấu hình bộ định tuyến AR và chi phí thời gian). Nếu bạn nghĩ về một xưởng có hàng nghìn dây chuyền thì chi phí sẽ rất đáng kinh ngạc.

Sau khi ra mắt mạng LAN 5G, mạng 5G hỗ trợ truyền trực tiếp giao thức Lớp 2, do đó bộ định tuyến AR không còn cần thiết nữa. Đồng thời, mạng 5G có thể cung cấp tuyến đường cho các thiết bị đầu cuối không có địa chỉ IP và UPF có thể nhận dạng địa chỉ MAC của thiết bị đầu cuối. Toàn bộ mạng trở thành mạng một lớp tối giản, có thể giao tiếp với nhau ở lớp 2.

Khả năng cắm và chạy của mạng LAN 5G có thể tự tích hợp hoàn hảo với mạng hiện có của khách hàng, giảm tác động đến mạng hiện có của khách hàng và tiết kiệm nhiều chi phí mà không cần phải cải tạo và nâng cấp vất vả.

Từ góc độ vĩ mô, mạng LAN 5G là sự hợp tác giữa công nghệ 5G và Ethernet. Trong tương lai, sự phát triển của công nghệ TSN (mạng nhạy cảm với thời gian) dựa trên công nghệ Ethernet không thể tách rời khỏi sự trợ giúp của mạng LAN 5G.

Điều đáng nói là mạng LAN 5G ngoài việc thuận lợi cho việc xây dựng mạng nội bộ của Công viên, còn có thể được sử dụng như một phần bổ sung cho mạng đường dây chuyên dụng truyền thống của các doanh nghiệp để kết nối các chi nhánh ở những nơi khác nhau.

Mô-đun cho mạng LAN 5G

Như bạn có thể thấy, mạng LAN 5G là một công nghệ đổi mới quan trọng dành cho 5G trong các ngành dọc. Nó có thể xây dựng mạng truyền thông riêng 5G mạnh mẽ hơn để giúp khách hàng đẩy nhanh quá trình chuyển đổi và nâng cấp kỹ thuật số.

Để triển khai mạng LAN 5G tốt hơn, ngoài việc nâng cấp phía mạng, cũng cần hỗ trợ mô-đun 5G.

Trong quá trình hạ cánh thương mại công nghệ mạng LAN 5G, Unigroup Zhangrui đã ra mắt nền tảng chip băng cơ sở sẵn sàng 5G R16 đầu tiên trong ngành — V516.

Dựa trên nền tảng này, Quectel, nhà sản xuất mô-đun hàng đầu tại Trung Quốc, đã phát triển thành công một số mô-đun 5G hỗ trợ công nghệ mạng LAN 5G và đã được thương mại hóa, bao gồm RG500U, RG200U, RM500U và các mô-đun gói LGA, M.2, Mini PCIe khác. .