¿Qué es la red LAN 5G?

Autor: Ulink Media

Todos deberían estar familiarizados con el 5G, que es la evolución del 4G y nuestra tecnología de comunicación móvil más reciente.

Para conocer el concepto de LAN, es importante familiarizarse con él. Su nombre completo es red de área local, o LAN. Nuestra red doméstica, así como la red de la oficina, son básicamente LAN. En el caso del Wi-Fi inalámbrico, se trata de una red de área local inalámbrica (WLAN).

¿Por qué digo que la red LAN 5G es interesante?

5G es una red celular de amplio alcance, mientras que LAN es una red de datos de área reducida. Ambas tecnologías parecen no estar relacionadas.

En otras palabras, 5G y LAN son dos términos que todos conocen por separado. Pero juntos, resultan un poco confusos, ¿no?

¿Qué es exactamente la red LAN 5G?

En realidad, una red LAN 5G, en pocas palabras, consiste en utilizar la tecnología 5G para "agrupar" y "construir" terminales y formar una red LAN.

Todo el mundo tiene un teléfono 5G. Cuando usas un teléfono 5G, ¿te has dado cuenta de que no puede buscar a tus amigos aunque estén cerca (incluso cara a cara)? La comunicación es posible porque los datos se transmiten a través de 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 razones de seguridad: los teléfonos utilizan sus propios canales y no interfieren entre sí.

Por otro lado, una LAN conecta terminales (teléfonos móviles, ordenadores, etc.) en un área determinada para formar un grupo. Esto no solo facilita la transmisión de datos entre ellos, sino que también evita la necesidad de una salida de extranet.

En una LAN, los terminales pueden localizarse entre sí mediante sus direcciones MAC (comunicación de capa 2). Para acceder a la red externa, se configura un enrutador que, a través de la dirección 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”. Siendo la tecnología de comunicación móvil más extendida en la actualidad, el 5G asume la misión de “el Internet de las cosas y la transformación digital de cientos de líneas y miles de industrias”, lo que requiere ayudar a los usuarios de sectores verticales a conectarse.

Por lo tanto, la tecnología 5G no solo permite conectar cada terminal a la nube, sino que también posibilita la "conexión cercana" entre terminales.

Por lo tanto, en el estándar 3GPP R16, la LAN 5G 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 grupos de red virtual (VN) iguales o diferentes.

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

Una LAN 5G admite comunicación de capa 2 (mismo segmento de red, acceso directo entre sí) y de capa 3 (entre segmentos de red, mediante enrutamiento). Además, admite unidifusión, multidifusión y difusión. En resumen, el modo de acceso mutuo es muy flexible y la configuración de la red es muy sencilla.

En términos de alcance, una LAN 5G admite la comunicación entre la misma UPF (elemento de red del lado del medio 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 concreto, las redes LAN 5G pueden conectarse a las redes de datos existentes de los usuarios para una funcionalidad plug and play y un acceso mutuo.

Escenarios de aplicación y ventajas de la LAN 5G

La LAN 5G permite agrupar y conectar terminales 5G específicas, facilitando enormemente la creación de una red LAN más móvil para las empresas. Muchos lectores seguramente se preguntarán: ¿Acaso la movilidad no es ya posible con la tecnología Wi-Fi actual? ¿Por qué es necesaria una LAN 5G?

No te preocupes, sigamos adelante.

La conectividad local que ofrece la red LAN 5G permite a empresas, escuelas, gobiernos y familias comunicarse mejor con los terminales de una región. Si bien puede utilizarse en la red de oficinas, su mayor valor reside en la transformación del entorno productivo del parque tecnológico y de la red básica de empresas productivas como fábricas, terminales portuarias y minas de energía.

Actualmente estamos impulsando el Internet industrial. Creemos que la tecnología 5G puede digitalizar los entornos industriales, ya que es una excelente tecnología de comunicación inalámbrica con gran ancho de banda y baja latencia, que permite la conexión inalámbrica de diversos factores de producción en entornos industriales.

Tomemos como ejemplo la fabricación industrial. Anteriormente, para mejorar la automatización y el control de los equipos, se utilizaba la tecnología de "buses industriales". Existen muchos tipos de esta tecnología, que se pueden describir como muy variados.

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

Posteriormente, las empresas industriales descubrieron que las conexiones por cable limitaban demasiado la movilidad; siempre había un "trenzado" en la parte posterior del dispositivo que impedía el libre movimiento.

Además, el despliegue mediante conexión por cable es más complicado, el período de construcción es prolongado y el costo es elevado. Si surge algún problema con el equipo o el cable, la sustitución también es muy lenta. Por ello, el sector comenzó a considerar la introducción de la tecnología de comunicación inalámbrica.

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

Así pues, volviendo a la pregunta anterior, ¿por qué usar 5G LAN cuando existe Wi-Fi?

He aquí la razón:

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

En términos de velocidad de transmisión y latencia, la tecnología 5G puede satisfacer mejor las necesidades de los robots industriales (control de manipuladores), la inspección de calidad inteligente (reconocimiento de imágenes de alta velocidad), los vehículos guiados automáticamente (AGV) y otros escenarios.

En términos de cobertura, la tecnología 5G tiene un área de cobertura mayor que la Wi-Fi y puede cubrir mejor el campus. Además, la capacidad de la 5G para cambiar entre celdas es superior a la de la 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 instalar una red Wi-Fi en un parque, las empresas deben cablear y comprar su propio equipo. Este equipo se desgasta, se daña y se reemplaza, además de que requiere mantenimiento por parte de personal especializado. Hay muchísimos dispositivos Wi-Fi y la configuración resulta complicada.

La tecnología 5G es diferente. La construyen y mantienen los operadores, y la alquilan las empresas (comparar Wi-Fi con 5G es un poco como comparar construir tu propia habitación con la computación en la nube).

En conjunto, la tecnología 5G resultará más rentable.

3. La red LAN 5G tiene funciones más potentes.

Anteriormente se mencionó la agrupación VN de una LAN 5G. Además del aislamiento de la comunicación, una función aún más importante de la agrupación es lograr la diferenciación de la calidad de servicio (QoS) entre las distintas redes.

Por ejemplo, una empresa tiene una red de oficinas, una red de sistemas informáticos y una red de tecnología operativa (TO).

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.

Las distintas redes tienen diferentes requisitos de rendimiento. Algunas requieren baja latencia, otras requieren un gran ancho de banda y otras tienen menos requisitos.

Una LAN 5G puede definir un rendimiento de red diferente en función de distintos grupos de VN. Algunas empresas lo denominan "micro slice".

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

Como se mencionó anteriormente, los datos de inicio de sesión del usuario se pueden modificar en el UDM 5G de los operadores para agrupar a los usuarios en grupos VN. Entonces, ¿tenemos que acudir al servicio de atención al cliente del operador cada vez que necesitemos cambiar la información del grupo de un terminal (unirse, eliminar, modificar)?

Por supuesto que no.

En las redes 5G, los operadores pueden otorgar permisos de modificación a los administradores de red empresariales mediante el desarrollo de interfaces, lo que permite la modificación de autoservicio.

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

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

Un estudio de caso de una LAN 5G

Analicemos las ventajas de la red LAN 5G mediante un ejemplo de red específico.

En primer lugar, una empresa manufacturera, que cuenta con su propio taller y línea de producción (o torno), necesita conectar el PLC y el sistema de control PLC a través de la red.

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

Posteriormente, la introducción de una puerta de enlace industrial 5G, o CPE 5G, puede mejorar la relación costo-beneficio. Adecuado para conexión por cable, mediante puerto Ethernet o puerto PLC. Adecuado para conexión inalámbrica, mediante 5G o Wi-Fi.

Si la red 5G no admite LAN 5G (antes de la versión R16), también es posible establecer la conexión entre el PLC y el controlador PLC. Sin embargo, toda la red 5G utiliza un protocolo de capa 3 que se basa en el direccionamiento IP, y la dirección del terminal también es una dirección IP, lo que no admite el reenvío de datos de capa 2. Para lograr la comunicación de extremo a extremo, se debe agregar un enrutador de acceso (AR) en ambos extremos para establecer un túnel, encapsular el protocolo industrial de capa 2 dentro del túnel y enviarlo al extremo remoto.

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

Tras la introducción de la LAN 5G, la red 5G admite la transmisión directa del protocolo de capa 2, eliminando la necesidad de enrutadores AR. 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 funcionalidad plug and play de la LAN 5G permite que se integre perfectamente con las redes existentes de los clientes, reduciendo el impacto en dichas redes y ahorrando muchos costes sin necesidad de renovaciones ni actualizaciones complicadas.

Desde una perspectiva macro, la red 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 será indispensable gracias a la red LAN 5G.

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

El módulo para la LAN 5G

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

Para implementar mejor la red LAN 5G, además de las actualizaciones de la red, también se necesita compatibilidad con módulos 5G.

En el proceso de lanzamiento comercial de la tecnología 5G LAN, Unigroup Zhangrui presentó la primera plataforma de chips de banda base 5G R16 Ready de la industria: la V516.

Basándose en esta plataforma, Quectel, el fabricante líder de módulos en China, ha desarrollado con éxito varios módulos 5G compatibles con la tecnología LAN 5G, que ya se han comercializado, entre ellos los módulos RG500U, RG200U, RM500U y otros módulos con encapsulados LGA, M.2 y Mini PCIe.