Mạng LAN 5G là gì?

Tác giả: Ulink Media

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

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

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

5G là mạng di động rộng, trong khi LAN là mạng dữ liệu diện tích nhỏ. Hai công nghệ này có vẻ không liên quan.

Nói cách khác, 5G và LAN là hai từ mà mọi người đều biết riêng rẽ. Nhưng khi kết hợp lại thì hơi khó hiểu. Đúng không?

Mạng LAN 5G thực chất 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 bạn sử dụng điện thoại 5G, bạn có nhận thấy rằng điện thoại của bạn không thể tìm kiếm bạn bè ngay cả khi họ ở gần (kể cả khi đối mặt) không? Bạn có thể giao tiếp với nhau vì dữ liệu chảy khắp nơi đến máy chủ của nhà mạng hoặc nhà cung cấp dịch vụ Internet của bạn.

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

Mặt khác, 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 các thiết bị mà còn tiết kiệm được lối thoát extranet.

Trong mạng LAN, các thiết bị đầu cuối có thể định vị nhau dựa trên địa chỉ MAC của chúng và tìm thấy nhau (giao tiếp lớp 2). Để truy cập mạng bên ngoài, 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 đã 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 vạn vật và chuyển đổi 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 có thể thực hiện “kết nối gần” giữa các thiết bị đầu cuối.

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

Nguyên lý và đặc điểm của mạng LAN 5G

Trong Mạng 5G, người quản trị 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 cùng hoặc khác nhóm Mạng ảo (VN).

Cơ sở dữ liệu người dùng cung cấp thông tin nhóm VN số thiết bị đầu cuối và chính sách truy cập cho 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 thành các Lan khác nhau. Đây là LAN 5G.

Mạng LAN 5G hỗ trợ giao tiếp Lớp 2 (cùng một phân đoạn mạng, truy cập trực tiếp vào nhau) cũng như giao tiếp Lớp 3 (trên các phân đoạn mạng, với sự trợ giúp của định tuyến). Mạng LAN 5G hỗ trợ cả đơn hướng cũng như đa hướng và phát sóng. Tóm lại, chế độ truy cập lẫn nhau rất linh hoạt và mạng rất đơn giản.

Về phạm vi, mạng LAN 5G hỗ trợ giao tiếp giữa cùng một UPF (thành phần mạng lưới 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 thiết bị đầu cuối (ngay cả Bắc Kinh và Thượng Hải cũng có thể giao tiếp).

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.

Các kịch bản ứng dụng và lợi thế 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 cho việc xây dựng mạng LAN di động hơn cho các doanh nghiệp. Nhiều độc giả chắc chắn sẽ hỏi, liệu tính di động đã có thể thực hiện được với công nghệ Wi-Fi hiện có chưa? Tại sao lại cần mạng LAN 5G?

Đừng lo lắng, chúng ta hãy tiếp tục.

Mạng cục bộ được hỗ trợ bởi LAN 5G có thể giúp các doanh nghiệp, trường học, chính phủ và gia đình giao tiếp tốt hơn với các thiết bị đầu cuối trong một 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 công viên và chuyển đổi mạng cơ bản của các doanh nghiệp sản xuất như sản xuất công nghiệp, bến cảng và mỏ năng lượng.

Hiện nay chúng tôi đang thúc đẩy 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 thực hiện kết nối không dây của nhiều yếu tố sản xuất trong bối cảnh công nghiệp.

Lấy ví dụ về sản xuất công nghiệp. Trước đây, để tự động hóa tốt hơn, để đạt được kiểm soát thiết bị, sử dụng công nghệ “bus công nghiệp”. Có nhiều loại công nghệ này, có thể được mô tả là “khắp nơi”.

Sau đó, 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 "bím tóc" ở mặt sau của thiết bị ngăn cản chuyển động tự do.

Hơn nữa, chế độ triển khai kết nối có dây phiền hà hơn, thời gian thi công dài, chi phí cao. Nếu có vấn đề về thiết bị hoặc cáp, 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 thâm nhập vào lĩnh vực công nghiệp.

Vậy, quay lại câu hỏi trước, tại sao lại cần mạng LAN 5G khi đã có Wi-Fi?

Sau 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 thao tác), kiểm tra chất lượng thông minh (nhận dạng hình ảnh tốc độ cao), AGV (xe hậu cần không người lái) và các tình huống khác.

Về phạm vi phủ sóng, 5G có vùng phủ sóng rộng hơn Wi-Fi và có thể phủ sóng tốt hơn trong khuôn viên trường. Khả năng chuyển đổi giữa các cell của 5G cũng mạnh hơn Wi-Fi, 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, các doanh nghiệp cần phải đi dây và mua thiết bị riêng. 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 rất 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 việc xây dựng phòng riêng của bạn so với điện toán đám mây).

Xét về tổng thể, 5G sẽ tiết kiệm chi phí hơn.

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

Nhóm VN của mạng LAN 5G đã được đề cập trước đó. Ngoài việc cô lập giao tiếp, một chức năng quan trọng hơn của nhóm là đạt được sự khác biệt về QoS (mức 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. Đây là mạng lưới kết nối môi trường công nghiệp và thiết bị, chẳng hạn như máy tiện, cánh tay robot, cảm biến, thiết bị đo lường, AGV, hệ thống giám sát, MES, PLC, v.v.

Các mạng khác nhau có yêu cầu về hiệu suất khác nhau. Một số yêu cầu độ trễ thấp, một số yêu cầu băng thông cao và một số có 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, nó được gọi là "micro slice".

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

Như đã đề cập ở trên, dữ liệu đăng nhập người dùng có thể được sửa đổi trong 5G UDM nes của các nhà mạng để nhóm người dùng vào các nhóm VN. Vậy, chúng ta có phải đến dịch vụ khách hàng của nhà mạng mỗi khi cần thay đổi thông tin nhóm của một thiết bị đầu cuối (tham gia, xóa, thay đổi) không?

Tất nhiên là không.

Trong mạng 5G, 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, các doanh nghiệp cũng có thể thiết lập chính sách mạng riêng của mình theo nhu cầu riêng.

Khi thiết lập kết nối dữ liệu, doanh nghiệp có thể thiết lập cơ chế ủy quyền và 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

Hãy cùng xem xét những lợi ích của mạng LAN 5G thông qua một ví dụ mạng cụ thể.

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

Mỗi dây chuyền lắp ráp có rất nhiều thiết bị, cũng độc lập. Lý tưởng nhất là lắp đặt các mô-đun 5G trên mọi thiết bị trong dây chuyền lắp ráp. Tuy nhiên, có vẻ như sẽ hơi tốn kém 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 kết nối có dây, được kết nối với cổng có dây (cổng Ethernet hoặc cổng PLC). Thích hợp cho kết nối không dây, được kết nối với 5G hoặc Wi-Fi.

Nếu 5G không hỗ trợ 5G LAN (trước R16), cũng có thể thực hiện 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 thiết bị 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 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, chi phí nhân công cấu hình bộ định tuyến AR và chi phí thời gian). Nếu bạn nghĩ đến một xưởng có hàng nghìn dòng, chi phí sẽ rất lớn.

Sau khi giới thiệu 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 các 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 tích hợp hoàn hảo với mạng hiện có của khách hàng, giảm tác động đến mạng hiện có của khách hàng và tiết kiệm rất nhiều chi phí mà không cần phải cải tạo và nâng cấp nhiều.

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

Điều đáng nói là mạng LAN 5G ngoài việc có lợi cho việc xây dựng mạng nội bộ của công viên còn có thể được sử dụng làm phương án bổ sung cho mạng đường truyền chuyên dụng truyền thống của doanh nghiệp để kết nối các chi nhánh ở nhiều nơi khác nhau.

Mô-đun cho mạng LAN 5G

Như bạn có thể thấy, 5G LAN là một công nghệ đổi mới quan trọng cho 5G trong các ngành dọc. Nó có thể xây dựng mạng lưới 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 về mặt mạng, còn cần hỗ trợ mô-đun 5G.

Trong quá trình đưa công nghệ LAN 5G vào thương mại, Unigroup Zhangrui đã ra mắt nền tảng chip băng tần cơ sở 5G R16 Ready 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 LAN 5G và đã được thương mại hóa, bao gồm RG500U, RG200U, RM500U và các mô-đun gói LGA, M.2, Mini PCIe khác.