شبکه 5G چیست؟

نویسنده: Ulink Media

همه باید با 5G، که تکامل 4G و آخرین فناوری ارتباطات سیار ما است، آشنا باشند.

برای LAN باید بیشتر با آن آشنا باشید. نام کامل آن شبکه محلی یا LAN است. شبکه خانگی ما، و همچنین شبکه در دفتر شرکت، اساساً LAN است. با Wi-Fi بی سیم، یک شبکه بی سیم (WLAN) است.

پس چرا می گویم 5G LAN جالب است؟

5G یک شبکه سلولی گسترده است، در حالی که LAN یک شبکه داده منطقه کوچک است. به نظر می رسد این دو فناوری به هم مرتبط نیستند.

به عبارت دیگر، 5G و LAN دو کلمه ای هستند که همه آنها را جداگانه می شناسند. اما با هم، کمی گیج کننده است. اینطور نیست؟

شبکه 5G، دقیقاً چیست؟

در واقع، شبکه 5G، به بیان ساده، استفاده از فناوری 5G برای "گروه بندی" و "ساخت" پایانه ها برای تشکیل یک شبکه LAN است.

همه یک تلفن 5G دارند. هنگامی که از تلفن های 5G استفاده می کنید، آیا متوجه شده اید که تلفن شما نمی تواند دوستان شما را حتی زمانی که در نزدیکی شما هستند (حتی چهره به چهره) جستجو کند؟ شما می‌توانید با یکدیگر ارتباط برقرار کنید زیرا داده‌ها به سرورهای شرکت مخابراتی یا ارائه‌دهنده خدمات اینترنتی شما سرازیر می‌شوند.

برای ایستگاه های پایه، تمام پایانه های سیار از یکدیگر "ایزوله" هستند. این بر اساس ملاحظات امنیتی است، تلفن ها از کانال های خود استفاده می کنند، با یکدیگر تداخل ندارند.

از سوی دیگر، یک شبکه LAN، پایانه‌ها (تلفن‌های همراه، رایانه‌ها و غیره) را در یک منطقه به یکدیگر متصل می‌کند تا یک «گروه» را تشکیل دهند. این نه تنها انتقال داده ها را بین یکدیگر تسهیل می کند، بلکه خروجی اکسترانت را نیز ذخیره می کند.

در یک شبکه LAN، پایانه ها می توانند یکدیگر را بر اساس آدرس MAC خود مکان یابی کرده و یکدیگر را پیدا کنند (ارتباط لایه 2). برای دسترسی به شبکه خارجی، راه اندازی یک روتر، از طریق مکان IP، همچنین می تواند به مسیریابی در داخل و خارج (ارتباطات لایه 3) دست یابد.

همانطور که همه ما می دانیم، "4G زندگی ما را تغییر خواهد داد، و 5G جامعه ما را تغییر خواهد داد". به عنوان اصلی‌ترین فناوری ارتباطات سیار در حال حاضر، 5G مأموریت «اینترنت همه چیز و تحول دیجیتال صدها خط و هزاران صنعت» را بر عهده دارد، که باید به کاربران در صنایع عمودی کمک کند تا با هم ارتباط برقرار کنند.

بنابراین، 5G تنها نمی‌تواند هر پایانه را به ابر متصل کند، بلکه «اتصال نزدیک» بین پایانه‌ها را نیز درک می‌کند.

بنابراین، در استاندارد 3GPP R16، شبکه 5G LAN این ویژگی جدید را معرفی کرد.

اصول و ویژگی های شبکه 5G

در شبکه 5G، مدیران می‌توانند داده‌های موجود در پایگاه داده کاربر (عناصر شبکه UDM) را تغییر دهند، یک قرارداد خدماتی با شماره UE مشخص شده امضا کنند، و سپس آنها را به گروه‌های شبکه مجازی مشابه یا متفاوت (VN) تقسیم کنند.

پایگاه داده کاربر اطلاعات گروه VN شماره ترمینال و سیاست های دسترسی به عناصر شبکه مدیریت (SMF، AMF، PCF، و غیره) شبکه اصلی 5G (5GC) را ارائه می دهد. مدیریت NE این اطلاعات و قوانین خط مشی را در شبکه های مختلف ترکیب می کند. این یک شبکه 5G است.

شبکه 5G از ارتباطات لایه 2 (همان بخش شبکه، دسترسی مستقیم به یکدیگر) و همچنین ارتباطات لایه 3 (در سراسر بخش های شبکه، با کمک مسیریابی) پشتیبانی می کند. شبکه 5G از unicast و چندپخشی و پخش پشتیبانی می کند. به طور خلاصه، حالت دسترسی متقابل بسیار منعطف است و شبکه بسیار ساده است.

از نظر دامنه، یک شبکه 5G از ارتباط بین همان UPF (عنصر شبکه جانبی رسانه شبکه اصلی 5G) و UPF های مختلف پشتیبانی می کند. این مساوی است با شکستن حد فاصله فیزیکی بین پایانه ها (حتی پکن و شانگهای می توانند با هم ارتباط برقرار کنند).

به طور خاص، شبکه های LAN 5G می توانند به شبکه های داده موجود کاربران برای اتصال و بازی و دسترسی متقابل متصل شوند.

سناریوهای کاربردی و مزایای شبکه 5G

شبکه 5G گروه بندی و اتصال بین پایانه های مشخص شده 5G را امکان پذیر می کند و ساخت یک شبکه LAN سیار بیشتر را برای شرکت ها تسهیل می کند. بسیاری از خوانندگان مطمئناً می پرسند، آیا تحرک در حال حاضر با فناوری Wi-Fi موجود امکان پذیر نیست؟ چرا به شبکه 5G نیاز است؟

نگران نباش بیا ادامه بدیم

شبکه محلی فعال شده توسط شبکه 5G می‌تواند به شرکت‌ها، مدارس، دولت‌ها و خانواده‌ها کمک کند تا با پایانه‌های یک منطقه ارتباط بهتری برقرار کنند. می توان از آن در شبکه اداری استفاده کرد، اما ارزش بیشتر آن در دگرگونی محیط تولید پارک و دگرگونی شبکه پایه بنگاه های تولیدی مانند تولیدی صنعتی، پایانه های بندری و معادن انرژی است.

ما اکنون اینترنت صنعتی را تبلیغ می کنیم. ما معتقدیم که 5G می تواند دیجیتالی کردن صحنه های صنعتی را امکان پذیر کند زیرا 5G یک فناوری ارتباط بی سیم عالی با پهنای باند زیاد و تاخیر کم است که می تواند اتصال بی سیم عوامل مختلف تولید را در صحنه های صنعتی محقق کند.

به عنوان مثال، تولید صنعتی را در نظر بگیرید. پیش از این، به منظور اتوماسیون بهتر، برای دستیابی به کنترل تجهیزات، از فناوری "اتوبوس صنعتی" استفاده می شد. انواع مختلفی از این فناوری وجود دارد که می توان آنها را به عنوان "در همه جا" توصیف کرد.

بعدها، با ظهور فناوری اترنت و IP، صنعت یک اجماع را تشکیل داد، همراه با تکامل اترنت، "اترنت صنعتی" وجود دارد. امروزه، مهم نیست که پروتکل اتصال صنعتی چه کسی باشد، اساساً مبتنی بر اترنت است.

بعداً، شرکت‌های صنعتی دریافتند که اتصالات سیمی تحرک بیش از حد را محدود می‌کند - همیشه یک «بافته» در پشت دستگاه وجود داشت که از حرکت آزاد جلوگیری می‌کرد.

علاوه بر این، حالت استقرار اتصال سیمی دردسرسازتر است، دوره ساخت طولانی است، هزینه آن بالا است. در صورت بروز مشکل در تجهیزات یا کابل، تعویض آن نیز بسیار کند است. بنابراین، صنعت شروع به فکر کردن در مورد معرفی فناوری ارتباطات بی سیم کرد.

در نتیجه وای فای، بلوتوث و سایر فناوری ها وارد عرصه صنعتی شده است.

بنابراین، برای بازگشت به سوال قبلی، چرا 5G LAN زمانی که Wi-Fi وجود دارد؟

دلیلش اینجاست:

1. عملکرد شبکه های وای فای (مخصوصا وای فای 4 و وای فای 5) به خوبی 5G نیست.

از نظر سرعت انتقال و تاخیر، 5G می‌تواند نیازهای ربات‌های صنعتی (کنترل دستکاری)، بازرسی کیفیت هوشمند (تشخیص تصویر با سرعت بالا)، AGV (وسیله نقلیه تدارکات بدون سرنشین) و سایر سناریوها را بهتر برآورده کند.

از نظر پوشش، 5G منطقه پوشش بیشتری نسبت به وای فای دارد و بهتر می تواند محوطه دانشگاه را پوشش دهد. توانایی 5G برای جابه‌جایی بین سلول‌ها نیز قوی‌تر از Wi-Fi است که تجربه شبکه بهتری را برای کاربران به ارمغان می‌آورد.

2. هزینه های نگهداری شبکه وای فای بالاست.

برای ایجاد یک شبکه Wi-Fi در یک پارک، شرکت ها نیاز به سیم کشی و خرید تجهیزات خود دارند. تجهیزات مستهلک، آسیب دیده و جایگزین می شوند، اما همچنین توسط پرسنل ویژه نگهداری می شوند. دستگاه های Wi-Fi زیادی وجود دارد و پیکربندی آن مشکل است.

5G متفاوت است. توسط اپراتورها ساخته و نگهداری می شود و توسط شرکت ها اجاره می شود (Wi-Fi در مقابل 5G کمی شبیه ساختن اتاق خود در مقابل محاسبات ابری است).

در مجموع، 5G مقرون به صرفه تر خواهد بود.

3. شبکه 5G عملکردهای قدرتمندتری دارد.

گروه بندی VN یک شبکه 5G قبلاً ذکر شد. علاوه بر جداسازی ارتباطات، کارکرد مهمتر گروه بندی دستیابی به تمایز QoS (سطح خدمات) شبکه های مختلف است.

به عنوان مثال، یک شرکت دارای یک شبکه اداری، یک شبکه سیستم IT و یک شبکه OT است.

OT مخفف Operational Technology است. این شبکه ای است که محیط و تجهیزات صنعتی مانند ماشین تراش، بازوهای روباتیک، حسگرها، ابزار دقیق، AGV ها، سیستم های نظارت، MES، PLCS و غیره را به هم متصل می کند.

شبکه های مختلف نیازهای عملکرد متفاوتی دارند. برخی نیاز به تأخیر کم، برخی نیاز به پهنای باند بالا، و برخی نیاز کمتری دارند.

یک شبکه 5G می تواند عملکرد شبکه متفاوتی را بر اساس گروه های VN مختلف تعریف کند. برخی از شرکت ها، آن را "micro slice" می نامند.

4. مدیریت شبکه 5G آسانتر و ایمن تر است.

همانطور که در بالا ذکر شد، داده های امضای کاربر را می توان در شبکه های UDM 5G اپراتورها تغییر داد تا کاربران را در گروه های VN گروه بندی کند. بنابراین، آیا هر بار که نیاز به تغییر اطلاعات گروه ترمینال (پیوستن، حذف، تغییر) داریم، باید به خدمات مشتریان شرکت مخابراتی مراجعه کنیم؟

البته نه.

در شبکه‌های 5G، اپراتورها می‌توانند از طریق توسعه واسط‌ها، مجوز اصلاح را برای مدیران شبکه سازمانی باز کنند که امکان اصلاح سلف سرویس را فراهم می‌کند.

البته، شرکت ها همچنین می توانند سیاست های شبکه خصوصی خود را با توجه به نیازهای خود تنظیم کنند.

هنگام برقراری ارتباطات داده، شرکت ها می توانند مکانیسم های مجوز و احراز هویت را برای مدیریت دقیق گروه های VN تنظیم کنند. این امنیت بسیار قوی تر و راحت تر از Wi-Fi است.

مطالعه موردی یک شبکه 5G LAN

بیایید نگاهی به مزایای شبکه 5G از طریق یک مثال شبکه خاص بیندازیم.

اول از همه، یک شرکت تولیدی، کارگاه، خط تولید (یا ماشین تراش) خود را دارد، نیاز به اتصال PLC و پایان کنترل PLC از طریق شبکه دارد.

هر خط مونتاژ دارای تجهیزات زیادی است، همچنین مستقل. نصب ماژول های 5G روی هر دستگاهی در خط مونتاژ ایده آل است. با این حال، به نظر می رسد در این مرحله کمی گران باشد.

سپس، معرفی دروازه صنعتی 5G یا 5G CPE می تواند عملکرد هزینه را بهبود بخشد. مناسب برای سیمی، متصل به پورت سیمی (پورت اترنت یا پورت PLC). مناسب برای بی سیم، متصل به 5G یا Wi-Fi.

اگر 5G از LAN 5G پشتیبانی نمی کند (قبل از R16)، می توان ارتباط بین PLC و کنترل کننده PLC را نیز درک کرد. با این حال، کل شبکه 5G یک پروتکل لایه 3 است که بر آدرس IP متکی است و آدرس ترمینال نیز یک آدرس IP است که از ارسال داده های لایه 2 پشتیبانی نمی کند. به منظور تحقق ارتباطات انتها به انتها، یک AR (مسیریاب دسترسی) باید در دو طرف اضافه شود تا یک تونل ایجاد شود، پروتکل لایه 2 صنعتی در تونل کپسوله شود و آن را به انتهای همتا برساند.

این روش نه تنها پیچیدگی را افزایش می دهد، بلکه هزینه (هزینه خرید روتر AR، نیروی انسانی پیکربندی روتر AR و هزینه زمان) را نیز افزایش می دهد. اگر به کارگاهی با هزاران خط فکر کنید، هزینه آن سرسام آور خواهد بود.

پس از معرفی 5G LAN، شبکه 5G از انتقال مستقیم پروتکل لایه 2 پشتیبانی می کند، بنابراین دیگر نیازی به روترهای AR نیست. در عین حال، شبکه 5G می تواند مسیرهایی را برای پایانه های بدون آدرس IP فراهم کند و UPF می تواند آدرس MAC پایانه ها را تشخیص دهد. کل شبکه به یک شبکه تک لایه مینیمالیستی تبدیل می شود که می تواند در لایه 2 با یکدیگر ارتباط برقرار کند.

قابلیت plug and play شبکه 5G می‌تواند کاملاً خود را با شبکه‌های موجود مشتریان ادغام کند و تأثیر آن بر شبکه‌های موجود مشتریان را کاهش دهد و هزینه‌های زیادی را بدون نوسازی و ارتقاء شدید کاهش دهد.

از دیدگاه کلان، شبکه 5G یک همکاری بین 5G و فناوری اترنت است. در آینده، توسعه فناوری TSN (شبکه حساس به زمان) مبتنی بر فناوری اترنت را نمی توان از کمک شبکه 5G جدا کرد.

شایان ذکر است که شبکه 5G علاوه بر مساعد بودن برای ساخت شبکه داخلی پارک، می تواند به عنوان مکمل شبکه خط سنتی اختصاصی شرکت ها برای اتصال شعب در مکان های مختلف نیز مورد استفاده قرار گیرد.

ماژول برای شبکه 5G LAN

همانطور که می بینید، شبکه 5G یک فناوری نوآورانه مهم برای 5G در صنایع عمودی است. این می تواند ارتباطات شبکه خصوصی 5G قوی تری ایجاد کند تا به مشتریان کمک کند تحول دیجیتال و ارتقاء آنها را تسریع کنند.

به منظور استقرار بهتر شبکه 5G، علاوه بر ارتقاء سمت شبکه، پشتیبانی از ماژول 5G نیز مورد نیاز است.

در فرآیند فرود تجاری فناوری 5G LAN، Unigroup Zhangrui اولین پلتفرم تراشه باند پایه 5G R16 Ready - V516 را راه‌اندازی کرد.

بر اساس این پلتفرم، Quectel، تولید کننده پیشرو ماژول در چین، تعدادی ماژول 5G را با موفقیت توسعه داده است که از فناوری 5G LAN پشتیبانی می کنند و تجاری شده است، از جمله RG500U، RG200U، RM500U و سایر ماژول های بسته LGA، M.2، Mini PCIe. .