מחבר: Ulink Media
כולם צריכים להכיר את 5G, שהיא האבולוציה של 4G וטכנולוגיית התקשורת הסלולרית העדכנית ביותר שלנו.
עבור רשת מקומית (LAN), כדאי שתכירו אותה יותר. שמה המלא הוא רשת מקומית (local area network), או LAN. רשת הבית שלנו, כמו גם הרשת במשרד החברה, היא בעצם LAN. עם Wi-Fi אלחוטי, זהו רשת LAN אלחוטית (WLAN).
אז למה אני אומר ש-5G LAN מעניין?
5G היא רשת סלולרית רחבת היקף, בעוד ש-LAN היא רשת נתונים בשטח קטן. שתי הטכנולוגיות נראות חסרות קשר.
במילים אחרות, 5G ו-LAN הן שתי מילים שכולם מכירים בנפרד. אבל ביחד, זה קצת מבלבל, נכון?
רשת LAN 5G, מה זה בדיוק?
למעשה, רשת LAN 5G, במילים פשוטות, היא שימוש בטכנולוגיית 5G כדי "לקבץ" ו"לבנות" מסופים ליצירת רשת LAN.
לכולם יש טלפון 5G. כשאתם משתמשים בטלפונים עם 5G, האם שמתם לב שהטלפון שלכם לא יכול לחפש את החברים שלכם גם כשהם קרובים זה לזה (אפילו פנים אל פנים)? אתם יכולים לתקשר אחד עם השני מכיוון שהנתונים זורמים לכל אורך הדרך לשרתים של הספק או ספק שירותי האינטרנט שלכם.
עבור תחנות בסיס, כל המסופים הניידים "מבודדים" זה מזה. זה מבוסס על שיקולי אבטחה, הטלפונים משתמשים בערוצים משלהם, אינם מפריעים זה לזה.
רשת LAN, לעומת זאת, מחברת טרמינלים (טלפונים ניידים, מחשבים וכו') באזור יחד ליצירת "קבוצה". זה לא רק מקל על העברת הנתונים ביניהם, אלא גם חוסך את הצורך ביציאה מהאקסטרא-נט.
ברשת LAN, מסופים יכולים לאתר זה את זה על סמך כתובות ה-MAC שלהם ולמצוא זה את זה (תקשורת שכבה 2). כדי לגשת לרשת החיצונית, יש להגדיר נתב, דרך מיקום ה-IP, שיכול גם להשיג ניתוב פנימה והחוצה (תקשורת שכבה 3).
כידוע לכולנו, "4G ישנה את חיינו, ו-5G ישנה את החברה שלנו". כטכנולוגיית התקשורת הסלולרית המקובלת ביותר כיום, 5G נושאת במשימה של "האינטרנט של הכל והטרנספורמציה הדיגיטלית של מאות קווים ואלפי תעשיות", אשר צריכה לעזור למשתמשים בתעשיות אנכיות להתחבר.
לכן, 5G לא יכול רק לחבר כל טרמינל לענן, אלא גם לממש "חיבור קרוב" בין טרמינלים.
לכן, בתקן 3GPP R16, רשת 5G LAN הציגה תכונה חדשה זו.
עקרונות ומאפיינים של רשת LAN 5G
ברשת 5G, מנהלי מערכת יכולים לשנות את הנתונים במסד הנתונים של המשתמשים (רכיבי רשת UDM), לחתום על חוזה שירות עם מספר UE מוגדר, ולאחר מכן לחלק אותם לאותן קבוצות רשת וירטואליות (VN) או שונות.
מסד הנתונים של המשתמשים מספק מידע על קבוצת VN של מספרי טרמינלים ומדיניות גישה לרכיבי רשת הניהול (SMF, AMF, PCF וכו') של רשת הליבה של 5G (5GC). רשת הליבה של ה-NE הניהולית משלבת מידע זה וכללי מדיניות לרשתות LAN שונות. זוהי רשת LAN של 5G.
רשת LAN 5G תומכת בתקשורת שכבה 2 (אותו מקטע רשת, גישה ישירה זה לזה) וכן בתקשורת שכבה 3 (בין מקטעי רשת, בעזרת ניתוב). רשת LAN 5G תומכת בשידור חד-פעמי (unicast), שידור מרובה (multicast) ושידור. בקיצור, מצב הגישה ההדדית גמיש מאוד, והרשת פשוטה מאוד.
מבחינת היקף, רשת LAN 5G תומכת בתקשורת בין אותו UPF (אלמנט רשת צדדי של רשת הליבה של 5G) לבין UPFs שונים. זה כמו לשבור את מגבלת המרחק הפיזי בין טרמינלים (אפילו בייג'ינג ושנגחאי יכולות לתקשר).
בפרט, רשתות LAN 5G יכולות להתחבר לרשתות נתונים קיימות של משתמשים לצורך חיבור והפעל וגישה הדדית.
תרחישי יישומים ויתרונות של רשת LAN 5G
רשת LAN 5G מאפשרת קיבוץ וחיבור בין מסופים ספציפיים של 5G, מה שמקל מאוד על בניית רשת LAN ניידת יותר עבור ארגונים. קוראים רבים בוודאי ישאלו, האם ניידות אינה אפשרית כבר עם טכנולוגיית ה-Wi-Fi הקיימת? מדוע הצורך ברשת LAN 5G?
אל תדאג, בואו נמשיך הלאה.
הרשת המקומית שמאפשרת רשת 5G LAN יכולה לעזור לארגונים, בתי ספר, ממשלות ומשפחות לתקשר טוב יותר עם מסופים באזור. ניתן להשתמש בה ברשת המשרדית, אך ערכה הגדול יותר טמון בשינוי סביבת הייצור של הפארק ובשינוי הרשת הבסיסית של מפעלי ייצור כגון ייצור תעשייתי, מסופי נמל ומכרות אנרגיה.
אנו מקדמים כעת את האינטרנט התעשייתי. אנו מאמינים ש-5G יכול לאפשר דיגיטציה של סצנות תעשייתיות מכיוון ש-5G היא טכנולוגיית תקשורת אלחוטית מצוינת עם רוחב פס גדול ועיכוב נמוך, שיכולה לממש את החיבור האלחוטי של גורמי ייצור שונים בסצנות תעשייתיות.
קחו לדוגמה ייצור תעשייתי. בעבר, על מנת לשפר את האוטומציה, כדי להשיג בקרת ציוד, נעשה שימוש בטכנולוגיית "אוטובוס תעשייתי". ישנם סוגים רבים של טכנולוגיה זו, שניתן לתאר כ"בכל מקום".
מאוחר יותר, עם הופעתן של טכנולוגיות ה-Ethernet וה-IP, יצרה התעשייה קונצנזוס, יחד עם התפתחות ה-Ethernet, קיים "Ethernet תעשייתי". כיום, לא משנה איזה פרוטוקול חיבור תעשייתי מופעל, הוא בעצם מבוסס על Ethernet.
מאוחר יותר, חברות תעשייתיות גילו שחיבורים קוויים מגבילים את הניידות יתר על המידה - תמיד הייתה "צמה" בחלקו האחורי של המכשיר שמנעה תנועה חופשית.
יתר על כן, מצב פריסת החיבור הקווי בעייתי יותר, תקופת הבנייה ארוכה והעלות גבוהה. אם יש בעיה בציוד או בכבל, גם ההחלפה איטית מאוד. לכן, התעשייה החלה לחשוב על הכנסת טכנולוגיית תקשורת אלחוטית.
כתוצאה מכך, Wi-Fi, Bluetooth וטכנולוגיות אחרות נכנסו לתחום התעשייתי.
אז, כדי לחזור לשאלה הקודמת, למה רשת LAN 5G כשיש Wi-Fi?
הנה הסיבה:
1. ביצועי רשתות ה-Wi-Fi (במיוחד Wi-Fi 4 ו-Wi-Fi 5) אינם טובים כמו 5G.
מבחינת קצב שידור ועיכוב, 5G יכול לענות טוב יותר על הצרכים של רובוטים תעשייתיים (בקרת מניפולטורים), בדיקת איכות חכמה (זיהוי תמונה במהירות גבוהה), AGV (רכב לוגיסטי בלתי מאויש) ותרחישים אחרים.
מבחינת כיסוי, ל-5G יש אזור כיסוי גדול יותר מאשר ל-Wi-Fi והוא יכול לכסות טוב יותר את הקמפוס. היכולת של 5G לעבור בין תאים חזקה יותר גם מ-Wi-Fi, מה שיביא למשתמשים חוויית רשת טובה יותר.
2. עלויות תחזוקת רשת ה-Wi-Fi גבוהות.
כדי לבנות רשת Wi-Fi בפארק, ארגונים צריכים לחווט ולקנות ציוד משלהם. הציוד מתבזבז, ניזוק ומוחלף, אך גם מתוחזק על ידי כוח אדם מיוחד. יש המון מכשירי Wi-Fi, והתצורה היא טרחה.
5G שונה. הוא נבנה ומתוחזק על ידי מפעילים ומושכר על ידי ארגונים (Wi-Fi לעומת 5G זה קצת כמו לבנות חדר משלך לעומת מחשוב ענן).
בסך הכל, 5G יהיה חסכוני יותר.
3. לרשת 5G LAN יש פונקציות חזקות יותר.
קיבוץ ה-VN של רשת LAN 5G הוזכר קודם לכן. בנוסף לבידוד התקשורת, תפקיד חשוב יותר של קיבוץ הוא להשיג בידול QoS (רמת שירות) של רשתות שונות.
לדוגמה, לארגון יש רשת משרדית, רשת מערכת IT ורשת OT.
OT הוא ראשי תיבות של טכנולוגיה תפעולית (Operational Technology). זוהי רשת המחברת את הסביבה התעשייתית וציוד, כגון מחרטות, זרועות רובוטיות, חיישנים, מכשור, AGV, מערכות ניטור, MES, PLCS וכו'.
לרשתות שונות יש דרישות ביצועים שונות. חלקן דורשות השהייה נמוכה, חלקן דורשות רוחב פס גבוה, וחלקן בעלות דרישות פחותות.
רשת LAN 5G יכולה להגדיר ביצועי רשת שונים בהתבסס על קבוצות VN שונות. בחלק מהארגונים זה נקרא "מיקרו פרוסה".
4. רשת LAN 5G קלה יותר לניהול ומאובטחת יותר.
כפי שצוין לעיל, ניתן לשנות נתוני חתימת משתמשים במערכות UDM של ספקים (5G UDM) כדי לקבץ משתמשים לקבוצות VN. אז האם עלינו לפנות לשירות הלקוחות של הספק בכל פעם שעלינו לשנות את פרטי הקבוצה של מסוף (הצטרפות, מחיקה, שינוי)?
כמובן שלא.
ברשתות 5G, מפעילים יכולים לפתוח את הרשאת השינוי למנהלי רשתות ארגוניות באמצעות פיתוח ממשקים, המאפשרים שינוי בשירות עצמי.
כמובן, ארגונים יכולים גם לקבוע את מדיניות הרשת הפרטית שלהם בהתאם לצרכיהם.
בעת יצירת חיבורי נתונים, ארגונים יכולים להגדיר מנגנוני הרשאה ואימות כדי לנהל באופן קפדני קבוצות VN. אבטחה זו חזקה ונוחה הרבה יותר מ-Wi-Fi.
מקרה בוחן של רשת LAN 5G
בואו נבחן את היתרונות של רשת LAN 5G באמצעות דוגמה ספציפית לרשת.
ראשית, מפעל ייצור, שיש לו סדנה משלו, קו ייצור (או מחרטה), צריך לחבר את מערכת הבקרה PLC ואת מערכת הבקרה PLC דרך הרשת.
בכל פס ייצור יש הרבה ציוד, גם עצמאי. אידיאלי להתקין מודולי 5G על כל מכשיר בפס הייצור. עם זאת, נראה שזה יהיה קצת יקר בשלב זה.
לאחר מכן, הצגת שער תעשייתי 5G, או 5G CPE, יכולה לשפר את ביצועי העלויות. מתאים לחיבור קווי, ליציאה קווית (יציאת Ethernet, או יציאת PLC). מתאים לחיבור אלחוטי, לחיבור ל-5G או Wi-Fi.
אם רשת 5G אינה תומכת ב-5G LAN (לפני R16), ניתן גם לממש את החיבור בין בקר PLC לבקר PLC. עם זאת, כל רשת ה-5G היא פרוטוקול שכבה 3 שמסתמך על כתובות IP, וכתובת הטרמינל היא גם כתובת IP, שאינה תומכת בהעברת נתונים בשכבה 2. על מנת לממש תקשורת מקצה לקצה, יש להוסיף AR (נתב גישה) משני הצדדים כדי ליצור מנהרה, לכמוס את פרוטוקול שכבה 2 התעשייתי במנהרה, ולהביא אותו לקצה העמית.
שיטה זו לא רק מגדילה את המורכבות, אלא גם מגדילה את העלות (עלות רכישת נתב AR, כוח אדם וזמן של תצורת נתב AR). אם תחשבו על סדנה עם אלפי קווים, העלות תהיה מדהימה.
לאחר הצגת רשת ה-5G LAN, רשת ה-5G תומכת בשידור ישיר של פרוטוקול שכבה 2, כך שאין עוד צורך בנתבים של מציאות רבודה. במקביל, רשת ה-5G יכולה לספק נתיבים למסופים ללא כתובות IP, ו-UPF יכול לזהות את כתובות ה-MAC של המסופים. הרשת כולה הופכת לרשת מינימליסטית בעלת שכבה אחת, שיכולה לתקשר זו עם זו בשכבה 2.
יכולת החיבור והפעל של רשת LAN 5G יכולה להשתלב בצורה מושלמת עם הרשתות הקיימות של הלקוחות, להפחית את ההשפעה על הרשתות הקיימות שלהם ולחסוך עלויות רבות ללא שיפוץ ושדרוג מאומצים.
מנקודת מבט מאקרו, רשת LAN 5G היא שיתוף פעולה בין טכנולוגיית 5G לטכנולוגיית Ethernet. בעתיד, לא ניתן להפריד בין פיתוח טכנולוגיית TSN (רשת רגישה לזמן) המבוססת על טכנולוגיית Ethernet לבין עזרת רשת LAN 5G.
ראוי לציין כי רשת LAN 5G, בנוסף להיותה תורמת לבניית הרשת הפנימית של הפארק, יכולה לשמש גם כתוספת לרשת הקווים המסורתית הייעודית של ארגונים לחיבור סניפים במקומות שונים.
המודול עבור רשת ה-5G LAN
כפי שניתן לראות, רשת LAN 5G היא טכנולוגיה חדשנית וחשובה עבור רשת 5G בתעשיות אנכיות. היא יכולה לבנות תקשורת רשת פרטית 5G חזקה יותר כדי לעזור ללקוחות להאיץ את הטרנספורמציה הדיגיטלית והשדרוג שלהם.
על מנת לפרוס טוב יותר רשת LAN 5G, בנוסף לשדרוגים בצד הרשת, נדרשת גם תמיכה במודול 5G.
בתהליך הנחיתה המסחרית של טכנולוגיית 5G LAN, Unigroup Zhangrui השיקה את פלטפורמת השבבים הראשונה בתעשייה המוכנה ל-5G R16 - V516.
בהתבסס על פלטפורמה זו, Quectel, יצרנית המודולים המובילה בסין, פיתחה בהצלחה מספר מודולי 5G התומכים בטכנולוגיית 5G LAN, והשווקו למסחר, כולל RG500U, RG200U, RM500U ומודולים נוספים בפורמט LGA, M.2 ו-Mini PCIe.
זמן פרסום: 06 דצמבר 2022