ما هي شبكة 5G LAN؟

المؤلف: يولينك ميديا

يجب أن يكون الجميع على دراية بتقنية 5G، التي تمثل تطورًا لتقنية 4G وأحدث تقنيات الاتصالات المحمولة لدينا.

بالنسبة للشبكة المحلية (LAN)، يجب أن تكون أكثر دراية بها. اسمها الكامل هو شبكة المنطقة المحلية، أو LAN. شبكتنا المنزلية، وكذلك الشبكة الموجودة في مكتب الشركة، هي في الأساس شبكة LAN. مع شبكة Wi-Fi اللاسلكية، فهي شبكة LAN لاسلكية (WLAN).

فلماذا أقول أن شبكة 5G LAN مثيرة للاهتمام؟

5G عبارة عن شبكة خلوية واسعة النطاق، في حين أن LAN عبارة عن شبكة بيانات صغيرة المساحة. يبدو أن التقنيتين غير مرتبطتين.

بمعنى آخر، 5G وLAN هما كلمتان يعرفهما الجميع بشكل منفصل. لكن معًا، الأمر مربك بعض الشيء. أليس كذلك؟

5G LAN، ما هي بالضبط؟

في الواقع، فإن شبكة 5G LAN، بكل بساطة، هي استخدام تقنية 5G "لتجميع" و"بناء" المحطات الطرفية لتشكيل شبكة LAN.

كل شخص لديه هاتف 5G. عندما تستخدم هواتف 5G، هل لاحظت أن هاتفك لا يمكنه البحث عن أصدقائك حتى عندما يكونون على مقربة منك (حتى وجهًا لوجه)؟ يمكنكم التواصل مع بعضكم البعض لأن البيانات تتدفق على طول الطريق إلى خوادم مشغل شبكة الجوال أو مزود خدمة الإنترنت الخاص بك.

بالنسبة للمحطات القاعدة، تكون جميع المطاريف المتنقلة "معزولة" عن بعضها البعض. وذلك لاعتبارات أمنية، فالهواتف تستخدم قنواتها الخاصة، ولا تتداخل مع بعضها البعض.

من ناحية أخرى، تقوم شبكة LAN بتوصيل الأجهزة الطرفية (الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك) في منطقة ما معًا لتشكيل "مجموعة". وهذا لا يسهل نقل البيانات بين بعضها البعض فحسب، بل يحفظ أيضًا خروج الإكسترانت.

في شبكة LAN، يمكن للمحطات الطرفية تحديد موقع بعضها البعض بناءً على عناوين MAC الخاصة بها والعثور على بعضها البعض (اتصال الطبقة الثانية). للوصول إلى الشبكة الخارجية، يمكن أيضًا إعداد جهاز توجيه، من خلال موقع IP، تحقيق التوجيه داخل وخارج (اتصال الطبقة 3).

وكما نعلم جميعًا، "ستغير تقنية 4G حياتنا، وستغير تقنية 5G مجتمعنا". باعتبارها تكنولوجيا الاتصالات المحمولة الأكثر انتشارًا في الوقت الحاضر، تتولى تقنية 5G مهمة "إنترنت كل شيء والتحول الرقمي لمئات الخطوط وآلاف الصناعات"، والتي تحتاج إلى مساعدة المستخدمين في الصناعات الرأسية على الاتصال.

لذلك، لا تستطيع تقنية 5G توصيل كل محطة بالسحابة فحسب، بل يمكنها أيضًا تحقيق "اتصال قريب" بين المحطات الطرفية.

لذلك، في معيار 3GPP R16، قدمت شبكة 5G LAN هذه الميزة الجديدة.

مبادئ وخصائص 5G LAN

في شبكة 5G، يمكن للمسؤولين تعديل البيانات الموجودة في قاعدة بيانات المستخدم (عناصر شبكة UDM)، وتوقيع عقد خدمة برقم UE محدد، ثم تقسيمها إلى نفس مجموعات الشبكة الافتراضية (VN) أو مختلفة.

توفر قاعدة بيانات المستخدم معلومات مجموعة VN للرقم الطرفي وسياسات الوصول إلى عناصر شبكة الإدارة (SMF، AMF، PCF، وما إلى ذلك) للشبكة الأساسية 5G (5GC). تجمع إدارة NE هذه المعلومات وقواعد السياسة في شبكات محلية مختلفة. هذه شبكة 5G LAN.

تدعم شبكة 5G LAN اتصال الطبقة الثانية (نفس شريحة الشبكة، والوصول المباشر إلى بعضها البعض) بالإضافة إلى اتصال الطبقة الثالثة (عبر قطاعات الشبكة، بمساعدة التوجيه). تدعم شبكة 5G LAN البث الأحادي وكذلك البث المتعدد والبث. باختصار، وضع الوصول المتبادل مرن للغاية، والشبكات بسيطة للغاية.

من حيث النطاق، تدعم شبكة 5G LAN الاتصال بين نفس UPF (عنصر الشبكة الجانبي للوسائط في شبكة 5G الأساسية) وUPFs المختلفة. وهذا بمثابة كسر حد المسافة المادية بين المحطات الطرفية (حتى بكين وشانغهاي يمكنهما التواصل).

على وجه الخصوص، يمكن لشبكات 5G LAN الاتصال بشبكات البيانات الحالية للمستخدمين للتوصيل والتشغيل والوصول المتبادل.

سيناريوهات التطبيق ومزايا 5G LAN

تتيح شبكة 5G LAN إمكانية التجميع والاتصال بين محطات 5G المحددة، مما يسهل بشكل كبير بناء شبكة LAN أكثر قدرة على الحركة للمؤسسات. من المؤكد أن العديد من القراء يتساءلون، أليس التنقل ممكنًا بالفعل باستخدام تقنية Wi-Fi الحالية؟ لماذا الحاجة إلى شبكة 5G LAN؟

لا تقلق، دعونا نمضي قدما.

يمكن للشبكات المحلية التي تتيحها شبكة 5G LAN أن تساعد المؤسسات والمدارس والحكومات والعائلات على التواصل بشكل أفضل مع المحطات الطرفية في المنطقة. يمكن استخدامه في شبكة المكاتب، لكن قيمته الأكبر تكمن في تحويل بيئة الإنتاج في الحديقة وتحويل الشبكة الأساسية لمؤسسات الإنتاج مثل التصنيع الصناعي ومحطات الموانئ ومناجم الطاقة.

نحن نعمل الآن على الترويج للإنترنت الصناعي. نعتقد أن 5G يمكنها تمكين رقمنة المشاهد الصناعية لأن 5G هي تقنية اتصالات لاسلكية ممتازة ذات نطاق ترددي كبير وتأخير منخفض، والتي يمكنها تحقيق الاتصال اللاسلكي لعوامل الإنتاج المختلفة في المشاهد الصناعية.

خذ التصنيع الصناعي، على سبيل المثال. في السابق، من أجل تحسين الأتمتة، لتحقيق التحكم في المعدات، تم استخدام تكنولوجيا "الحافلات الصناعية". هناك أنواع عديدة من هذه التكنولوجيا، والتي يمكن وصفها بأنها “في كل مكان”.

لاحقًا، مع ظهور تقنية Ethernet وIP، شكلت الصناعة إجماعًا، جنبًا إلى جنب مع تطور Ethernet، هناك "إيثرنت صناعي". اليوم، بغض النظر عن بروتوكول الاتصال البيني الصناعي، فهو يعتمد بشكل أساسي على شبكة إيثرنت.

وفي وقت لاحق، وجدت الشركات الصناعية أن الاتصالات السلكية تحد من القدرة على الحركة بشكل كبير، حيث كان هناك دائمًا "جديلة" في الجزء الخلفي من الجهاز تمنع حرية الحركة.

علاوة على ذلك، فإن وضع نشر الاتصال السلكي أكثر إزعاجًا، وفترة البناء طويلة، والتكلفة مرتفعة. إذا كانت هناك مشكلة في الجهاز أو الكابل، فإن عملية الاستبدال تكون بطيئة جدًا أيضًا. لذلك، بدأت الصناعة في التفكير في إدخال تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية.

ونتيجة لذلك، دخلت تقنية Wi-Fi وBluetooth وغيرها من التقنيات إلى المجال الصناعي.

لذا، وبالعودة إلى السؤال السابق، لماذا 5G LAN عندما يكون هناك Wi-Fi؟

هذا هو السبب:

1. أداء شبكات Wi-Fi (خاصة Wi-Fi 4 وWi-Fi 5) ليس بجودة 5G.

فيما يتعلق بمعدل النقل والتأخير، يمكن لـ 5G أن تلبي بشكل أفضل احتياجات الروبوتات الصناعية (التحكم في المناول)، وفحص الجودة الذكي (التعرف على الصور عالي السرعة)، وAGV (مركبة لوجستية بدون طيار) وسيناريوهات أخرى.

من حيث التغطية، تتمتع شبكة 5G بمساحة تغطية أكبر من شبكة Wi-Fi ويمكنها تغطية الحرم الجامعي بشكل أفضل. كما أن قدرة 5G على التبديل بين الخلايا أقوى أيضًا من شبكة Wi-Fi، مما سيوفر للمستخدمين تجربة شبكة أفضل.

2. تكاليف صيانة شبكة الواي فاي مرتفعة.

لبناء شبكة Wi-Fi في أحد المتنزهات، تحتاج الشركات إلى توصيل الأسلاك وشراء معداتها الخاصة. يتم استهلاك المعدات وإتلافها واستبدالها، ولكن تتم صيانتها أيضًا بواسطة موظفين متخصصين. هناك الكثير من أجهزة Wi-Fi، والتكوين أمر صعب.

5G مختلف. يتم بناؤه وصيانته بواسطة المشغلين وتستأجره المؤسسات (يشبه Wi-Fi مقابل 5G إلى حد ما بناء غرفتك الخاصة مقابل الحوسبة السحابية).

مجتمعة، ستكون شبكات الجيل الخامس أكثر فعالية من حيث التكلفة.

3. تتمتع شبكة 5G LAN بوظائف أكثر قوة.

تم ذكر مجموعة VN لشبكة 5G LAN سابقًا. بالإضافة إلى عزل الاتصالات، فإن إحدى الوظائف الأكثر أهمية للتجميع هي تحقيق تمايز جودة الخدمة (مستوى الخدمة) بين الشبكات المختلفة.

على سبيل المثال، تمتلك المؤسسة شبكة مكتبية، وشبكة نظام تكنولوجيا المعلومات، وشبكة تكنولوجيا التشغيل.

OT لتقف علي التكنولوجيا التشغيلية. إنها شبكة تربط البيئة الصناعية والمعدات، مثل المخارط، والأذرع الآلية، وأجهزة الاستشعار، والأجهزة، وAGVs، وأنظمة المراقبة، وMES، وPLCS، وما إلى ذلك.

الشبكات المختلفة لها متطلبات أداء مختلفة. يتطلب بعضها زمن وصول منخفض، والبعض الآخر يتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا، والبعض الآخر يتطلب متطلبات أقل.

يمكن لشبكة 5G LAN تحديد أداء مختلف للشبكة بناءً على مجموعات VN المختلفة. في بعض الشركات، يطلق عليه "الشريحة الصغيرة".

4. شبكة 5G LAN أسهل في الإدارة وأكثر أمانًا.

كما هو مذكور أعلاه، يمكن تعديل بيانات توقيع المستخدم في شبكات 5G UDM الخاصة بشركات النقل لتجميع المستخدمين في مجموعات VN. لذا، هل يتعين علينا الذهاب إلى خدمة عملاء شركة النقل في كل مرة نحتاج فيها إلى تغيير معلومات المجموعة الخاصة بالمحطة (الانضمام أو الحذف أو التغيير)؟

بالطبع لا.

في شبكات 5G، يمكن للمشغلين فتح إذن التعديل لمسؤولي شبكات المؤسسة من خلال تطوير الواجهات، مما يتيح تعديل الخدمة الذاتية.

وبطبيعة الحال، يمكن للمؤسسات أيضًا تعيين سياسات الشبكة الخاصة الخاصة بها وفقًا لاحتياجاتها الخاصة.

عند إنشاء اتصالات البيانات، يمكن للمؤسسات تعيين آليات الترخيص والمصادقة لإدارة مجموعات VN بشكل صارم. هذا الأمان أقوى بكثير وأكثر ملاءمة من شبكة Wi-Fi.

دراسة حالة لشبكة 5G LAN

دعونا نلقي نظرة على فوائد 5G LAN من خلال مثال محدد للشبكات.

بادئ ذي بدء، لدى مؤسسة التصنيع ورشة عمل خاصة بها أو خط إنتاج (أو مخرطة)، وتحتاج إلى توصيل طرف التحكم PLC وPLC عبر الشبكة.

يحتوي كل خط تجميع على الكثير من المعدات المستقلة أيضًا. إنه مثالي لتثبيت وحدات 5G على كل جهاز في خط التجميع. ومع ذلك، يبدو أنها ستكون مكلفة بعض الشيء في هذه المرحلة.

بعد ذلك، يمكن أن يؤدي إدخال البوابة الصناعية 5G، أو 5G CPE، إلى تحسين أداء التكلفة. مناسب للسلك، المتصل بمنفذ سلكي (منفذ إيثرنت، أو منفذ PLC). مناسب للاتصال اللاسلكي بشبكة 5G أو Wi-Fi.

إذا كانت شبكة 5G لا تدعم شبكة 5G LAN (قبل R16)، فمن الممكن أيضًا تحقيق الاتصال بين PLC ووحدة التحكم PLC. ومع ذلك، فإن شبكة 5G بأكملها عبارة عن بروتوكول من الطبقة الثالثة يعتمد على عنوان IP، والعنوان الطرفي هو أيضًا عنوان IP، ولا يدعم إعادة توجيه بيانات الطبقة الثانية. من أجل تحقيق الاتصال من طرف إلى طرف، يجب إضافة AR (جهاز توجيه الوصول) على كلا الجانبين لإنشاء نفق، وتغليف بروتوكول الطبقة الثانية الصناعي في النفق، وإحضاره إلى نهاية النظير.

لا تزيد هذه الطريقة من التعقيد فحسب، بل تزيد أيضًا من التكلفة (تكلفة شراء جهاز توجيه AR، والقوى العاملة لتكوين جهاز توجيه AR، وتكلفة الوقت). إذا فكرت في ورشة عمل تحتوي على آلاف الخطوط، فستكون التكلفة مذهلة.

بعد إدخال شبكة 5G LAN، تدعم شبكة 5G النقل المباشر لبروتوكول الطبقة الثانية، لذلك لم تعد هناك حاجة إلى أجهزة توجيه AR. وفي الوقت نفسه، يمكن لشبكة 5G توفير مسارات للمحطات الطرفية بدون عناوين IP، ويمكن لـ UPF التعرف على عناوين MAC الخاصة بالمحطات الطرفية. تصبح الشبكة بأكملها عبارة عن شبكة أحادية الطبقة، يمكنها التواصل مع بعضها البعض في الطبقة الثانية.

يمكن لقدرة التوصيل والتشغيل لشبكة 5G LAN أن تتكامل بشكل مثالي مع شبكات العملاء الحالية، مما يقلل التأثير على شبكات العملاء الحالية، ويوفر الكثير من التكاليف دون الحاجة إلى تجديد وترقية شاقة.

من منظور كلي، تعد شبكة 5G LAN عبارة عن تعاون بين تقنية 5G وتقنية Ethernet. في المستقبل، لا يمكن فصل تطوير تقنية TSN (الشبكة الحساسة للوقت) المستندة إلى تقنية Ethernet عن مساعدة شبكة 5G LAN.

ومن الجدير بالذكر أن شبكة 5G LAN، بالإضافة إلى كونها تساعد في بناء الشبكة الداخلية للمتنزه، يمكن استخدامها أيضًا كمكمل لشبكة الخطوط التقليدية المخصصة للمؤسسات لربط الفروع في أماكن مختلفة.

وحدة 5G LAN

كما ترون، تعد شبكة 5G LAN تقنية مبتكرة مهمة لشبكة 5G في الصناعات العمودية. يمكنه بناء اتصالات شبكة خاصة أقوى من الجيل الخامس لمساعدة العملاء على تسريع التحول الرقمي والترقية.

من أجل نشر شبكة 5G LAN بشكل أفضل، بالإضافة إلى ترقيات جانب الشبكة، هناك حاجة أيضًا إلى دعم وحدة 5G.

في عملية الهبوط التجاري لتكنولوجيا 5G LAN، أطلقت Unigroup Zhangrui أول منصة لشرائح النطاق الأساسي 5G R16 Ready في الصناعة - V516.

استنادًا إلى هذه المنصة، نجحت شركة Quectel، الشركة الرائدة في تصنيع الوحدات في الصين، في تطوير عدد من وحدات 5G التي تدعم تقنية 5G LAN، وتم تسويقها تجاريًا، بما في ذلك RG500U وRG200U وRM500U وغيرها من وحدات حزمة LGA وM.2 وMini PCIe. .