¿Qué es 5G LAN?

Autor: Ulink Media

Todo el mundo debería estar familiarizado con 5G, que es la evolución de 4G y nuestra última tecnología de comunicación móvil.

En el caso de las redes LAN, debería estar más familiarizado con ellas. Su nombre completo es red de área local o LAN. Nuestra red doméstica, así como la red de la oficina corporativa, son básicamente redes LAN. Con el Wi-Fi inalámbrico, se trata de una red LAN inalámbrica (WLAN).

Entonces, ¿por qué digo que la LAN 5G es interesante?

5G es una red celular de amplio alcance, mientras que LAN es una red de datos de área pequeña. Ambas tecnologías parecen no tener relación.

En otras palabras, 5G y LAN son dos palabras que todos conocemos por separado. Pero juntas, resultan un poco confusas, ¿verdad?

5G LAN, ¿Qué es exactamente?

De hecho, 5G LAN, en pocas palabras, consiste en utilizar la tecnología 5G para “agrupar” y “construir” terminales para formar una red LAN.

Todos tenemos un teléfono 5G. Cuando usas un teléfono 5G, ¿te has dado cuenta de que no puede buscar a tus amigos ni siquiera cuando están cerca (ni siquiera cara a cara)? Pueden comunicarse entre sí porque los datos fluyen directamente a los servidores de tu operador o proveedor de internet.

En las estaciones base, todos los terminales móviles están aislados entre sí. Esto se debe a consideraciones de seguridad: los teléfonos utilizan sus propios canales y no interfieren entre sí.

Una LAN, por otro lado, conecta terminales (teléfonos móviles, ordenadores, etc.) en un área para formar un "grupo". Esto no solo facilita la transmisión de datos entre sí, sino que también evita la salida de la extranet.

En una LAN, los terminales pueden localizarse entre sí mediante sus direcciones MAC y encontrarse (comunicación de Capa 2). Para acceder a la red externa, se configura un enrutador que, a través de la ubicación IP, también permite el enrutamiento de entrada y salida (comunicación de Capa 3).

Como todos sabemos, el 4G cambiará nuestras vidas y el 5G cambiará nuestra sociedad. Como la tecnología de comunicación móvil más extendida en la actualidad, el 5G asume la misión de "el Internet de todo y la transformación digital de cientos de líneas y miles de industrias", lo que necesita ayudar a los usuarios de sectores verticales a conectarse.

Por lo tanto, 5G no solo puede conectar cada terminal a la nube, sino también realizar una “conexión cercana” entre terminales.

Por lo tanto, en el estándar 3GPP R16, 5G LAN introdujo esta nueva característica.

Principios y características de la LAN 5G

En una red 5G, los administradores pueden modificar los datos en la base de datos de usuarios (elementos de red UDM), firmar un contrato de servicio con un número de UE específico y luego dividirlos en el mismo grupo de redes virtuales (VN) o en diferentes.

La base de datos de usuarios proporciona información del grupo VN de números de terminal y políticas de acceso a los elementos de red de gestión (SMF, AMF, PCF, etc.) de la red central 5G (5GC). El NE de gestión combina esta información y las reglas de políticas en diferentes LAN. Esta es una LAN 5G.

Una LAN 5G admite la comunicación de Capa 2 (mismo segmento de red, acceso directo entre sí), así como la comunicación de Capa 3 (entre segmentos de red, mediante enrutamiento). Una LAN 5G admite unicast, multicast y broadcast. En resumen, el modo de acceso mutuo es muy flexible y la red es muy sencilla.

En términos de alcance, una LAN 5G admite la comunicación entre el mismo UPF (elemento de red del lado multimedia de la red central 5G) y diferentes UPF. Esto equivale a superar el límite de distancia física entre terminales (incluso Pekín y Shanghái pueden comunicarse).

En particular, las redes LAN 5G pueden conectarse a las redes de datos existentes de los usuarios para plug and play y acceso mutuo.

Escenarios de aplicación y ventajas de la LAN 5G

La LAN 5G permite la agrupación y conexión entre terminales 5G específicos, lo que facilita enormemente la construcción de una red LAN más móvil para las empresas. Muchos lectores se preguntarán: ¿no es ya posible la movilidad con la tecnología Wi-Fi existente? ¿Por qué es necesaria una LAN 5G?

No os preocupéis, sigamos adelante.

La red local que permite la LAN 5G puede ayudar a empresas, escuelas, gobiernos y familias a comunicarse mejor con las terminales de una región. Puede utilizarse en la red de oficinas, pero su mayor valor reside en la transformación del entorno de producción del parque y de la red básica de empresas de producción, como la manufactura industrial, las terminales portuarias y las minas de energía.

Actualmente, estamos impulsando el internet industrial. Creemos que el 5G puede impulsar la digitalización de los entornos industriales, ya que es una excelente tecnología de comunicación inalámbrica con gran ancho de banda y bajo retardo, capaz de conectar de forma inalámbrica diversos factores de producción en entornos industriales.

Tomemos como ejemplo la fabricación industrial. Anteriormente, para mejorar la automatización y controlar los equipos, se utilizaba la tecnología de "bus industrial". Existen muchos tipos de esta tecnología, que puede describirse como "ubicua".

Posteriormente, con la aparición de las tecnologías Ethernet e IP, la industria llegó a un consenso y, junto con la evolución de Ethernet, surgió el "Ethernet industrial". Hoy en día, independientemente del protocolo de interconexión industrial, se basa básicamente en Ethernet.

Más tarde, las empresas industriales descubrieron que las conexiones cableadas limitaban demasiado la movilidad: siempre había una “trenza” en la parte posterior del dispositivo que impedía el libre movimiento.

Además, la implementación de conexiones cableadas es más problemática, el período de construcción es largo y el costo es elevado. Si surge algún problema con el equipo o el cable, el reemplazo también es muy lento. Por ello, la industria comenzó a considerar la introducción de la tecnología de comunicación inalámbrica.

Como resultado, Wi-Fi, Bluetooth y otras tecnologías han entrado en el campo industrial.

Entonces, volviendo a la pregunta anterior, ¿por qué LAN 5G cuando hay Wi-Fi?

Aquí está la razón:

1. El rendimiento de las redes Wi-Fi (especialmente Wi-Fi 4 y Wi-Fi 5) no es tan bueno como el 5G.

En términos de velocidad de transmisión y retraso, 5G puede satisfacer mejor las necesidades de robots industriales (control de manipuladores), inspección de calidad inteligente (reconocimiento de imágenes de alta velocidad), AGV (vehículo logístico no tripulado) y otros escenarios.

En términos de cobertura, 5G tiene un área de cobertura mayor que Wi-Fi y puede cubrir mejor el campus. La capacidad de 5G para cambiar entre celdas también es más fuerte que Wi-Fi, lo que brindará a los usuarios una mejor experiencia de red.

2. Los costos de mantenimiento de la red Wi-Fi son altos.

Para construir una red wifi en un parque, las empresas necesitan cablear y comprar sus propios equipos. Los equipos se deprecian, se dañan y se reemplazan, pero también requieren mantenimiento por parte de personal especializado. Hay muchísimos dispositivos wifi y la configuración es complicada.

El 5G es diferente. Lo construyen y mantienen los operadores, y lo alquilan las empresas (comparar el Wi-Fi con el 5G es como construir tu propia habitación en lugar de la computación en la nube).

En conjunto, la tecnología 5G será más rentable.

3. La LAN 5G tiene funciones más potentes.

La agrupación de VN de una LAN 5G se mencionó anteriormente. Además del aislamiento de la comunicación, una función más importante de la agrupación es lograr la diferenciación de QoS (nivel de servicio) entre diferentes redes.

Por ejemplo, una empresa tiene una red de oficina, una red de sistema TI y una red OT.

OT significa Tecnología Operacional. Es una red que conecta el entorno industrial y los equipos, como tornos, brazos robóticos, sensores, instrumentación, AGV, sistemas de monitorización, MES, PLC, etc.

Cada red tiene requisitos de rendimiento diferentes. Algunas requieren baja latencia, otras un alto ancho de banda y otras tienen requisitos menores.

Una LAN 5G puede definir un rendimiento de red diferente según los distintos grupos de redes virtuales (VN). Algunas empresas lo denominan "microsegmento".

4. La LAN 5G es más fácil de administrar y más segura.

Como se mencionó anteriormente, los datos de firma de usuario se pueden modificar en los nes 5G UDM de los operadores para agrupar a los usuarios en grupos de VN. Entonces, ¿debemos contactar con el servicio de atención al cliente del operador cada vez que necesitamos cambiar la información del grupo de un terminal (unirnos, eliminar, modificar)?

Por supuesto que no.

En las redes 5G, los operadores pueden abrir el permiso de modificación a los administradores de redes empresariales a través del desarrollo de interfaces, lo que permite la modificación por autoservicio.

Por supuesto, las empresas también pueden establecer sus propias políticas de red privada según sus propias necesidades.

Al establecer conexiones de datos, las empresas pueden configurar mecanismos de autorización y autenticación para gestionar estrictamente los grupos de redes virtuales (VN). Esta seguridad es mucho más robusta y práctica que la del Wi-Fi.

Un estudio de caso de una LAN 5G

Echemos un vistazo a los beneficios de la LAN 5G a través de un ejemplo de red específico.

En primer lugar, una empresa de fabricación, que tiene su propio taller, línea de producción (o torno), necesita conectar el PLC y el extremo de control del PLC a través de la red.

Cada línea de ensamblaje cuenta con una gran cantidad de equipos, también independientes. Lo ideal es instalar módulos 5G en todos los dispositivos de la línea. Sin embargo, parece que será algo costoso en esta etapa.

La introducción de la puerta de enlace industrial 5G, o CPE 5G, puede mejorar la relación calidad-precio. Es compatible con conexiones cableadas (puerto Ethernet o puerto PLC) y con conexiones inalámbricas (5G o Wi-Fi).

Si 5G no es compatible con LAN 5G (antes de R16), también es posible conectar un PLC a su controlador. Sin embargo, toda la red 5G es un protocolo de Capa 3 basado en direccionamiento IP, y la dirección del terminal también es una dirección IP, lo que no permite el reenvío de datos de Capa 2. Para lograr una comunicación de extremo a extremo, se debe agregar un AR (enrutador de acceso) en ambos extremos para establecer un túnel, encapsular el protocolo industrial de Capa 2 en el túnel y llevarlo al extremo del par.

Este método no solo aumenta la complejidad, sino también el costo (costo de compra del enrutador AR, mano de obra para su configuración y tiempo). Si consideramos un taller con miles de líneas, el costo sería desorbitado.

Tras la introducción de la LAN 5G, la red 5G admite la transmisión directa del protocolo de Capa 2, por lo que los routers AR ya no son necesarios. Al mismo tiempo, la red 5G puede proporcionar rutas para terminales sin direcciones IP, y el UPF puede reconocer las direcciones MAC de los terminales. Toda la red se convierte en una red minimalista de una sola capa, capaz de comunicarse entre sí en la Capa 2.

La capacidad plug and play de 5G LAN puede integrarse perfectamente con las redes existentes de los clientes, reduciendo el impacto en las redes existentes de los clientes y ahorrando muchos costos sin necesidad de renovaciones y actualizaciones extenuantes.

Desde una perspectiva macro, la LAN 5G es una colaboración entre la tecnología 5G y Ethernet. En el futuro, el desarrollo de la tecnología TSN (red sensible al tiempo) basada en Ethernet no podrá prescindir de la ayuda de la LAN 5G.

Vale la pena mencionar que la LAN 5G, además de favorecer la construcción de la red interna del parque, también se puede utilizar como complemento a la red de líneas dedicadas tradicionales de las empresas para conectar sucursales en diferentes lugares.

El módulo para la LAN 5G

Como puede ver, la LAN 5G es una tecnología innovadora importante para el 5G en sectores verticales. Permite construir comunicaciones de red privada 5G más robustas para ayudar a los clientes a acelerar su transformación y actualización digital.

Para implementar mejor la LAN 5G, además de las actualizaciones del lado de la red, también se necesita soporte del módulo 5G.

En el proceso de aterrizaje comercial de la tecnología LAN 5G, Unigroup Zhangrui lanzó la primera plataforma de chip de banda base 5G R16 Ready de la industria: V516.

Basándose en esta plataforma, Quectel, el fabricante líder de módulos en China, ha desarrollado con éxito una serie de módulos 5G compatibles con la tecnología LAN 5G, y los ha comercializado, incluidos RG500U, RG200U, RM500U y otros módulos con paquetes LGA, M.2 y Mini PCIe.